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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer mikromechanischen Struktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche Strukturen sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift
DE 10 2009 046 506 A1 ein Drehratensensor mit Coriolis-Elementen zur Messung einer Drehrate bekannt, welche sich parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Sensorsubstrats erstreckt. Der Sensor umfasst ein erstes und ein zweites Coriolis-Element, welche über einen als Wippe fungierenden starren Koppelbalken und zwei Federn miteinander verbunden sind und zu gegenphasigen Schwingungen parallel und antiparallel zu einer sich parallel zur Haupterstreckungsebene erstreckenden Schwingungsachse angeregt werden. Die Coriolis-Elemente sind ferner über Federelement unmittelbar oder mittelbar über einen Antriebsrahmen am Substrat befestigt. Beim Vorliegen einer zur Haupterstreckungsebene parallelen und zur Schwingungsachse senkrechten Drehrate wirken auf das erste und das zweite Coriolis-Element Corioliskräfte, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufen und das erste und zweite Coriolis-Element daher senkrecht zur Haupterstreckungsebene auslenken. Der Drehratensensor weist ferner Detektionsmittel in Form von Flächenelektroden zwischen dem Substrat und den Coriolis-Elementen auf. Die Flächenelektroden überlappen die Coriolis-Elemente senkrecht zur Haupterstreckungsebene, um mit den Coriolis-Elementen eine Plattenkondensatorstruktur zu bilden, welche eine kapazitive Vermessung der Abstandsänderung zwischen den Coriolis-Elementen und den Flächenelektroden ermöglicht. Aus der vermessenden Abstandsänderung wird die Auslenkung der beiden Coriolis-Elemente bestimmt und hieraus die Drehrate differenziell berechnet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße mikromechanische Struktur und der erfindungsgemäße Drehratensensor gemäß den nebengeordneten Ansprüche haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass der Einfluss von Fertigungstoleranzen auf die Leistungsfähigkeit der mikromechanischen Struktur reduziert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Betrag des ersten Abstands und der Betrag des zweiten Abstands im Wesentlichen gleich sind. Es ist bekannt, dass durch Prozesstoleranzen während der Herstellung in freitragenden Strukturen Spannung auftreten können (auch als Stressgradient bezeichnet), die zu einer Verwölbung der freitragenden Struktur gegenüber der Haupterstreckungsebene führen. Die Verwölbungen können dabei in Richtung des Substrats oder vom Substrat weg gerichtet sein. Bei als Sensoren ausgebildeten mikromechanischen Strukturen werden durch diese Verwölbungen in nachteiliger Weise Empfindlichkeits- und/oder Offsetänderungen im Sensorsignal hervorgerufen. Die Auswirkung der Verwölbung auf einen Sensierabstand zwischen der Elektrode und der beweglichen Masse senkrecht zur Haupterstreckungsebene ist im Befestigungsbereich minimal und von der Lage relativ zum Befestigungsbereich abhängig. Die Anordnung der Elektrode derart, dass der erste und zweite Abstand parallel zur Haupterstreckungsebene im Wesentlichen gleich sind, hat den Vorteil, dass die Auswirkungen der Verwölbung im Überlappungsbereich minimiert werden, da im Überlappungsbereich dann insbesondere Abweichungen in Richtung des Substrats und in entgegengesetzter Richtung auftreten, welche sich gegenseitig kompensieren. Insbesondere wird somit dann auch der Einfluss einer fertigungsbedingten Variation des Abstands zwischen der beweglichen Masse und der Elektrode minimiert, so dass trotz einer auftretenden Verwölbung eine präzise Vermessung der Auslenkung der beweglichen Masse gegenüber dem Substrat mittels einer Abstandsmessung im Überlappungsbereich zu erzielen ist. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Struktur damit höhere Fertigungstoleranzen, wodurch auch eine kostengünstigere Herstellung ermöglicht wird. Ferner ist eine Steigerung der Sensorgenauigkeit bei gleichbleibenden Fertigungstoleranzen erzielbar. Die bewegliche Masse umfasst vorzugsweise eine seismische Masse einer Sensorstruktur und wird von zu sensierenden Kräften im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene ausgelenkt. In diesem Fall umfasst die bewegliche Masse beispielsweise ein Coriolis-Element oder seismische Masse. Das wenigstens eine Federelement ist insbesondere mittelbar (beispielsweise über einen Antriebsrahmen) oder unmittelbar an das Substrat und/oder an die bewegliche Masse angebunden. Die mikromechanische Struktur ist vorzugsweise Teile eines Inertialsensors, beispielsweise eines Drehratensensors oder eines Beschleunigungssensors. Alternativ ist auch denkbar, dass die mikromechanische Struktur Teil eines Aktors ist und die bewegliche Masse mittels Antriebsstrukturen zu einer Bewegung aktiv angetrieben wird. Die erfindungsgemäße mikromechanische Struktur umfasst insbesondere ein MEMS-Bauelement (Micro Electro Mechanic System), welches in einem Halbleiterherstellungsprozess gefertigt ist. Das Substrat umfasst vorzugsweise ein Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, welches zur Ausbildung der beweglichen Masse, der Elektrode und des wenigstens einen Federelements entsprechend strukturiert wird. Die Strukturierung erfolgt dabei vorzugsweise im Rahmen eine Lithographie-, Ätz-, Abscheide- und/oder Bondverfahrens. Der Schwerpunkt umfasst insbesondere den Massenschwerpunkt oder den geometrischen Schwerpunkt der beweglichen Masse entlang der Schwerpunktsrichtung oder in einer zur Haupterstreckungsebene paralellen Schwerpunktsebene (umfassend eine Vielzahl von Schwerpunktsrichtungen). Der Überlappungsbereich und der Befestigungsbereich sind vorzugsweise entlang konzentrisch um den Schwerpunkt verlaufender Linien zueinander versetzt angeordnet, wobei der Überlappungsbereich und der Befestigungsbereich entlang der Linien ferner entweder voneinander beabstandet oder aneinander angrenzend angeordnet sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Überlappungsbereich und der Befestigungsbereich sich zumindest teilweise gegenseitig überdeckend oder unmittelbar einander angrenzend angeordnet sind. In vorteilhafter Weise ist der Einfluss einer Verwölbung der beweglichen Masse im Überlappungsbereich somit besonders niedrig, da insbesondere keine resultierende Abstandsänderung zwischen der beweglichen Masse und der Elektrode entlang der Auslenkungsrichtung auftritt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Überlappungsbereich in einem Bereich der beweglichen Masse ausgebildet ist, in welchem die bewegliche Masse und die Haupterstreckungsebene einen Winkel zueinander aufweisen. Eine als freitragende Struktur ausgebildete bewegliche Masse hängt strukturbedingt ausgehend vom Befestigungsbereich wenigstens leicht durch, beispielsweise aufgrund des Eigengewichts oder von Schichtstress in der beweglichen Masse, wodurch eine Verbiegung der beweglichen Masse gegenüber der Haupterstreckungsebene entsteht und die bewegliche Masse einen Winkel mit der Haupterstreckungsebene einschließt. Mit anderen Worten. Der Winkel zwischen der beweglichen Masse und der Haupterstreckungsebene ist größer null. Es hat sich gezeigt, dass der Winkel in der Nähe des Befestigungsbereiches maximal ist, so dass die Änderung des Abstands in diesem Bereich zwar besonders groß ist, der absolute Abstand im Mittel aber dafür weniger variiert, als außerhalb dieses Bereichs. Vorteilhafterweise wird die Elektrode somit in diesem Bereich angeordnet, um die fertigungsbedingten Abstandsvariationen zu minimieren. Vorzugsweise wird daher die mikromechanische Struktur derart ausgebildet, dass im Überlappungsbereich der Winkel zwischen der beweglichen Masse und der Haupterstreckungsebene maximal ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, der Winkel im Überlappungsbereich zwischen 0,01 und 1 Grad, bevorzugt zwischen 0,02 und 0,2 Grad liegt. Es hat sich gezeigt, dass bei diesen Winkeln in vorteilhafter Weise eine vergleichsweise geringe Abstandsvariation erzielt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mikromechanische Struktur eine weitere Elektrode aufweist, welche von der Elektrode elektrisch getrennt ist, wobei die weitere Elektrode und die bewegliche Masse entlang der Auslenkungsrichtung einen gemeinsamen weiteren Überlappungsbereich aufweisen. In vorteilhafter Weise ist somit eine unabhängige weitere Elektrodenstruktur realisierbar, wobei die weitere Elektrode vorzugsweise für solche Funktionalitäten verwendet wird, bei denen der genaue Abstand und insbesondere eine hohe Messgenauigkeit weniger wichtig sind. Beispielsweise wird bei der Ausführung der mikromechanischen Struktur als Drehratensensor die Elektrode als Detektionselektrode und die weitere Elektrode nur als Lagerückregelungselektrode verwendet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass entlang der Auslenkungsrichtung ein dritter Abstand zwischen der Elektrode und einer zur Haupterstreckungsebene parallelen und durch den Befestigungsbereich verlaufende Befestigungsebene kleiner als ein vierter Abstand zwischen der weiteren Elektrode und der Befestigungsebene ist. Die Elektrode und die weitere Elektrode weisen somit einen Versatz entlang der Auslenkungsrichtung zueinander auf. In vorteilhafter Weise ist eine im weiteren Überlappungsbereich vorhandene größere fertigungsbedingte Abstandsänderung relativ zum vierten Abstand geringer, so dass die relative Abstandsänderung im weiteren Überlappungsbereich reduziert ist. Vorzugsweise ist somit eine relative Abstandsänderung bei der weiteren Elektrode zu erzielen, die gleich oder zumindest ähnlich zu der relativen Abstandsänderung bei der Elektrode ist. Eine Verwölbung der beweglichen Masse gegenüber der Befestigungsebene ist somit auch im weiteren Überlappungsbereich kompensierbar. Denkbar ist insbesondere eine Verwölbung konzentrisch zum Schwerpunkt der beweglichen Masse oder Teilmasse.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Winkel zwischen der beweglichen Masse und der Haupterstreckungsebene im weiteren Überlappungsbereich kleiner als im Überlappungsbereich ist und/oder dass im weiteren Überlappungsbereich der Winkel zwischen der beweglichen Masse und der Haupterstreckungsebene minimal ist. In vorteilhafter Weise ist die weitere Elektrode in solchen Bereichen der beweglichen Masse angeordnet, die eine größere fertigungsbedingte Abstandsvariation aufweisen, so dass im Bereich mit niedrigerer Abstandsvariation ausreichend Bauraum für die Elektrode verbleibt, welche dann für empfindlichere Funktionen verwendbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Überlappungsbereich entlang der Haupterstreckungsebene zwischen dem Befestigungsbereich und dem weiteren Überlappungsbereich angeordnet ist. In vorteilhafter Weise ist somit sichergestellt, dass die fertigungsbedingte Abstandsvariation im weiteren Überlappungsbereich größer als im Überlappungsbereich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die bewegliche Masse außerhalb des Überlappungsbereichs eine Ausnehmung aufweist. Vorzugsweise wird somit ausschließlich im Überlappungsbereich die bewegliche Masse als Gegenelektrode für eine substratfeste Elektrode verwendet, so dass der Großteil der Masse im oder benachbart zum Befestigungsbereich angeordnet ist und somit die Auswirkung der aufgrund des Stressgradienten oder des Eigengewichts verursachte Verwölbung der beweglichen Masse auf die Sensorleistung minimiert wird.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Drehratensensor aufweisend eine erfindungsgemäße mikromechanische Struktur, wobei die bewegliche Masse ein aufgrund einer Corioliskraft auslenkbares Coriolis-Element, die Elektrode eine Detektionselektrode zur Detektion der Auslenkung des Coriolis-Elements und die weitere Elektrode eine Lagerückregelungselektrode zur Lagerückregelung des Coriolis-Elements umfasst. In vorteilhafter Weise weist der Drehratensensor eine Empfindlichkeit und/oder einen Offset auf, deren Abhängigkeit von Fertigungstoleranzen geringer ist. Insbesondere wird eine präzise Detektion der Drehrate trotz großer Fertigungstoleranzen ermöglicht.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen
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1a und 1b eine schematische Draufsicht und eine Schnittbildansicht einer mikromechanischen Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 eine schematische Schnittbildansicht einer mikromechanischen Struktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 eine schematische Draufsicht eines Drehratensensor mit einer mikromechanischen Struktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1a und 1b sind eine schematische Draufsicht und eine Schnittbildansicht einer mikromechanischen Struktur 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die mikromechanische Struktur 1 umfasst ein Substrat 2 und eine als seismische Masse fungierende bewegliche Masse 3. Die bewegliche Masse 3 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist eine zentrale Ausnehmung 13. Ferner weist die seismische Masse 3 einen Massenschwerpunkt 104 in einer zur Haupterstreckungsebene 100 parallelen Ebene auf. Die bewegliche Masse 3 ist mittels vier Federelementen 10 an substratfesten Verankerungselementen 14 derart beweglich aufgehängt, dass eine Auslenkung der beweglichen Masse 3 relativ zum Substrat 2 entlang einer zu einer Haupterstreckungsebene 100 des Substrats 2 senkrechten Auslenkungsrichtung 101 ermöglicht wird. Die Federelemente 10 greifen an der beweglichen Masse 3 jeweils in einem Befestigungsbereich 12 an. Die Auslenkung wird beispielsweise durch eine Corioliskraft oder eine äußere Beschleunigungskraft hervorgerufen. Die mikromechanische Struktur 1 weist ferner zwei Elektroden 5 auf, welche zur Detektion der Auslenkung entlang der Auslenkungsrichtung 101 vorgesehen sind. Die Elektroden 5 und die bewegliche Masse 3 überlappen sich entlang der Auslenkungsrichtung 101 in einem gemeinsamen Überlappungsbereich 6. Die Elektroden 5 und die bewegliche Masse 3 bilden im Überlappungsbereich 6 eine Plattenkondensatorstruktur, so dass eine Abstandsänderung zwischen der Elektroden 5 und der beweglichen Masse 3 aufgrund einer Auslenkung der seismischen Masse 3 entlang der Auslenkungsrichtung 101 kapazitiv vermessbar ist. Die Elektrode 5 ist dabei derart angeordnet, dass entlang einer zur Haupterstreckungsebene 100 parallelen Schwerpunktsrichtung 105 ein erster Abstand 50 zwischen dem Schwerpunkt 104 und zumindest einem Teil des Überlappungsbereichs 6 im Wesentlich gleich einem zweiten Abstand 51 zwischen dem Schwerpunkt 104 und dem Befestigungsbereich 12 entlang dieser Schwerpunktsrichtung 105 ist. Optional ist der Überlappungsbereich 6 dabei unmittelbar im Befestigungsbereich 12 angeordnet, so dass sich der Überlappungsbereich 6 und der Befestigungsbereich 12 gegenseitig überdecken. Alternativ ist auch denkbar, dass der Schwerpunkt 104 nicht nur den Schwerpunkt 104 der beweglichen Masse 3 entlang der Schwerpunktsrichtung 105, sondern den Schwerpunkt 104 der beweglichen Masse 3 in der Haupterstreckungsebene 100 oder einer Teilmasse der beweglichen Masse 3 umfasst. Denkbar ist auch, dass der Befestigungsbereich 12 und der Überlappungsbereich 6 sich nicht überlappen oder aneinander angrenzen, sondern entlang einer konzentrischen Linie um den Schwerpunkt 104 zueinander versetzt angeordnet sind. Der erste und zweite Abstand 50, 51 weisen in diesem Fall wiederum den im Wesentlichen gleichen Betrag zueinander auf, sind jedoch nicht zueinander parallel.
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In der in 1b gezeigten Schnittbildansicht ist zu sehen, dass die bewegliche Masse 3 eine Verwölbung gegenüber der Haupterstreckungsebene 100 aufweist. Mit anderen Worten: Die bewegliche Masse 3 hängt zwischen den Federelementen 10 in Richtung des Substrats 2 durch. Ursache hierfür ist ein Schichtstress, welcher häufig innerhalb einer solchen freitragenden, beweglichen Masse 3 auftritt, und durch einen Stressgradienten zwischen einer dem Substrat 2 zugewandten Seite und einer dem Substrat 2 abgewandten Seite der beweglichen Masse 3 hervorgerufen wird. Bei dotiertem Polysilizium beispielsweise liegt der Stressgradient im Schichtwachstumsprozess und in der sinkenden Dotierung mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche begründet. Unter der Voraussetzung, dass dieser Schichtstress auf dem Chip weitestgehend homogen ist, führt das zu einer gleichmäßigen Verwölbungen der beweglichen Masse 3. Die Verwölbung ist durch die gestrichelte Linie 20 veranschaulicht. Die Größe des Schichtstress und damit die Ausprägung der Verwölbung, d.h. ob die Verwölbung in Richtung des Substrats 2 oder vom Substrat 2 weg gerichtet ist, kann aber aufgrund von Prozesstoleranzen deutlich variieren. Solche Verwölbung führen bei den aus dem Stand der Technik bekannten mikromechanischen Strukturen 1 zu einer Änderung des Abstandes zwischen auf dem Substrat 2 angeordneten Detektionselektroden und der seismischen Masse 3, wodurch es zu einer unerwünschten Empfindlichkeits- oder Offsetänderung kommt.
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Um diesen Effekt zu reduzieren weisen die Elektroden 5 bei der in 1a und 1b gezeigten erfindungsgemäßen mikromechanischen Struktur 1 einen zum zweiten Abstand 51 vergleichbaren ersten Abstand 50 auf. Die bewegliche Masse 3 weist daher im Überlappungsbereich 6 einen maximalen Winkel 102 zur Haupterstreckungsebene 100 auf. Dies führt dazu, dass sich im für die Messung relevanten Überlappungsbereich 6 ein Teil 21 der beweglichen Masse 3 in Richtung des Substrats 2 verwölbt und ein anderer Teil 22 sich vom Substrat 2 weg verwölbt. Im Mittel kompensieren sich diese Verwölbungen, so dass die effektive Abstandsänderung zwischen der beweglichen Masse 3 und den Elektroden 5 im Überlappungsbereich 6 einerseits minimiert wird und andererseits unabhängig von der Richtung der Verwölbung der beweglichen Masse 3 ist. Damit ist auch die Gesamtkapazität weitestgehend unabhängig von der Verwölbung der beweglichen Masse 3 oder zumindest der Einfluss stark reduziert.
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In 2 ist eine schematische Schnittbildansicht einer mikromechanischen Struktur 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die zweite Ausführungsform im Wesentlichen der ersten Ausführungsform gleicht, wobei im Unterschied die mikromechanische Struktur 1 eine weitere Elektrode 7 aufweist und die bewegliche Masse 3 keine zentrale Ausnehmung 13 umfasst. Die weitere Elektrode 7 ist im Zentralbereich der beweglichen Masse 3 angeordnet, wobei die weitere Elektrode 7 und die bewegliche Masse 3 sich in einem weiteren Überlappungsbereich 8 entlang der Auslenkungsrichtung 101 gegenseitig überlappen. In radialer Richtung ist der Überlappungsbereich 8 zwischen dem weiteren Überlappungsbereich 8 und den Federelementen 10 angeordnet. Der Winkel 102 zwischen der beweglichen Masse 3 und der Haupterstreckungsebene 100 ist im weiteren Überlappungsbereich 8 wesentlich geringer als im Überlappungsbereich 6 und teilweise sogar gleich null. Zur Kompensation der größeren fertigungsbedingten Abstandsvariationen im weiteren Überlappungsbereich 8, weist die weitere Elektrode 8 entlang der Auslenkungsrichtung 101 einen vierten Abstand 30 zu einer zur Haupterstreckungsebene 100 parallelen und durch die Befestigungsbereiche 12 verlaufende Befestigungsebene 103 auf, welcher größer als ein dritter Abstand 31 jeweils zwischen den Elektroden 5 und der Befestigungsebene 103 ist. Die Elektroden 5 weisen zur weiteren Elektrode 7 einen Versatz auf. Der dritte Abstand 31 ist jeweils klein, da im Überlappungsbereich 6 die fertigungsbedingten Abstandsvariationen im Mittel gering sind, und der vierte Abstand 30 ist größer, da im weiteren Überlappungsbereich 8 die fertigungsbedingten Abstandsvariationen größer sind, so dass die relative Änderung des Gesamtabstands im weiteren Überlappungsbereich 8 geringer wird. Damit können die relativen Änderungen etwa gleich groß gehalten werden, wie im Überlappungsbereich 6. Auf diese Weise können beispielsweise mikromechanische Sensoren mit geringeren Schwankungen durch den Stressgradienten in wichtigen Sensor-Performance-Parameter bereitgestellt werden. Ein Beispiel für einen solchen Parameter ist die elektrische Empfindlichkeit, die vom Elektrodenabstand abhängig ist und deren relative Variation von der relativen Änderung des Elektrodenabstandes abhängt. Die mikromechanische Struktur 1 umfasst beispielsweise einen Beschleunigungssensor oder einen Drehratensensor.
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In 3 ist eine schematische Draufsicht eines Drehratensensors 14 mit einer mikromechanischen Struktur 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die dritte Ausführungsform im Wesentlichen der in 2 illustrierte zweiten Ausführungsform ähnelt. Die bewegliche Masse 3 umfasst in diesem Beispiel einen Teil eines Coriolis-Elements, welches über Antriebsfedern 42 mit einem Antriebsrahmen 40 gekoppelt ist und von dem Antriebsrahmen 40 in eine Antriebsschwingung 41 parallel zur Haupterstreckungsebene 100 versetzt wird. Beim Vorliegen einer Drehrate um eine zur Haupterstreckungsebene 100 parallele und zur Antriebsschwingung 41 senkrechte Sensierachse 43 wirkt auf das Coriolis-Element eine Corioliskraft senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100. Das Coriolis-Element wird dann entlang der Auslenkungsrichtung 101 entweder in Richtung des Substrats 2 oder vom Substrat 2 weg ausgelenkt. Das Coriolis-Element ist nach Art einer Wippenstruktur über weitere Kopplungsfedern 44 und ein starres Kopplungselement 45 mit einem weitere Coriolis-Element (nicht abgebildet) gekoppelt. Das Coriolis-Element ist in einem Befestigungsbereich 12 ferner mittels Federelementen 10 an substratfesten Substratverankerungen 14 befestigt. Die Elektroden 5 sind als Detektionselektroden ausgeführt, welche zur Detektion der Auslenkung des Coriolis-Elements vorgesehen sind. Die Elektroden 5 sind wiederum derart angeordnet, dass entlang einer zur Haupterstreckungsebene 100 parallelen Schwerpunktsrichtung 105 jeweils ein erster Abstand 50 zwischen dem Schwerpunkt 104 und zumindest einem Teil des Überlappungsbereichs 6 im Wesentlich gleich einem zweiten Abstand 51 zwischen dem Schwerpunkt 104 und dem Befestigungsbereich 12 entlang dieser Schwerpunktsrichtung 105 ist. Die weitere Elektrode 7 ist als Lagerückregelungselektrode ausgebildet, welche zur Krafteinkopplung für die Lagerückregelung des Coriolis-Elements vorgesehen ist. Der entsprechende weitere Überlappungsbereich 8 ist von dem Befestigungsbereich 12 weiter entfernt angeordnet. Die Lagerückregelung ist jedoch in der zugehörigen Auswerteschaltung (ASIC, nicht abgebildet) über weite Bereiche über die eingespeiste Spannung abgleichbar und kann damit prinzipiell Variationen besser kompensieren. Auswirkungen von Prozesstoleranzen spielen für diese Art der Elektroden daher keine Rolle. Diese Lagerückregelungselektrode wird daher im weiteren Überlappungsbereich angeordnet, in welchem durch den Streßgradienten große Abstandsvariationen möglich sind. Auf diese Weise ist eine Anordnung der empfindlichen Detektionselektroden in der Nähe der Befestigungsbereiche 12 möglich, wo die Abstandsvariationen auf Grund der Prozesstoleranzen deutlich geringer sind. Denkbar ist auch, dass die Elektroden 5 statt Detektionselektroden Mitkoppel-Elektroden zur Erreichung der Vollresonanz (Antriebsfrequenz = Detektionsfrequenz) umfassen. Diese Mitkoppel-Elektroden sind mit relativ hoher Spannung beschaltet. Eine starke Abstandsvariation würde dazu führen, dass im ASIC mehr Spannung auf Grund der Prozessstreuungen vorgehalten werden muss, was ASIC-Fläche und damit Kosten verursachen würde.
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Alternativ ist auch bei dieser Ausführungsform denkbar, dass der Schwerpunkt 104 nicht nur den Schwerpunkt 104 der beweglichen Masse 3 entlang der Schwerpunktsrichtung 105, sondern den Schwerpunkt 104 der beweglichen Masse 3 in der Haupterstreckungsebene 100 oder einer Teilmasse der beweglichen Masse 3 umfasst. Denkbar ist auch, dass der Befestigungsbereich 12 und der Überlappungsbereich 6 sich nicht überlappen oder aneinander angrenzen, sondern entlang einer konzentrischen Linie um den Schwerpunkt 104 zueinander versetzt angeordnet sind. Der erste und zweite Abstand 50, 51 weisen in diesem Fall wiederum den im Wesentlichen gleichen Betrag zueinander auf, sind jedoch nicht zueinander parallel. Insbesondere weist dann der Großteil der Elektrode 5 den ersten Abstand 50 zum Schwerpunkt 104 auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009046506 A1 [0002]
