DE102012212445A1 - Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und entsprechendes Betriebsverfahren - Google Patents

Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und entsprechendes Betriebsverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102012212445A1
DE102012212445A1 DE201210212445 DE102012212445A DE102012212445A1 DE 102012212445 A1 DE102012212445 A1 DE 102012212445A1 DE 201210212445 DE201210212445 DE 201210212445 DE 102012212445 A DE102012212445 A DE 102012212445A DE 102012212445 A1 DE102012212445 A1 DE 102012212445A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
micromechanical
functional layer
elements
mems
sensor arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201210212445
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes Classen
Mirko Hattass
Lars Tebje
Daniel Christoph Meisel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE201210212445 priority Critical patent/DE102012212445A1/de
Priority to FR1356976A priority patent/FR2993550B1/fr
Priority to US13/942,744 priority patent/US8901679B2/en
Priority to CN201310297234.2A priority patent/CN103539061B/zh
Publication of DE102012212445A1 publication Critical patent/DE102012212445A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/008—MEMS characterised by an electronic circuit specially adapted for controlling or driving the same
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00222—Integrating an electronic processing unit with a micromechanical structure
    • B81C1/00246—Monolithic integration, i.e. micromechanical structure and electronic processing unit are integrated on the same substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0235—Accelerometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/07—Integrating an electronic processing unit with a micromechanical structure
    • B81C2203/0707—Monolithic integration, i.e. the electronic processing unit is formed on or in the same substrate as the micromechanical structure
    • B81C2203/0735—Post-CMOS, i.e. forming the micromechanical structure after the CMOS circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/07—Integrating an electronic processing unit with a micromechanical structure
    • B81C2203/0707—Monolithic integration, i.e. the electronic processing unit is formed on or in the same substrate as the micromechanical structure
    • B81C2203/0757—Topology for facilitating the monolithic integration
    • B81C2203/0771—Stacking the electronic processing unit and the micromechanical structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/07—Integrating an electronic processing unit with a micromechanical structure
    • B81C2203/0785—Transfer and j oin technology, i.e. forming the electronic processing unit and the micromechanical structure on separate substrates and joining the substrates
    • B81C2203/0792—Forming interconnections between the electronic processing unit and the micromechanical structure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0862—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system
    • G01P2015/0877—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system using integrated interconnect structures

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und ein entsprechendes Betriebsverfahren. Die mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, umfasst mindestens eine mikromechanische Funktionsschicht (100, 101); einen unterhalb der mindestens einen mikromechanischen Funktionsschicht (100, 101) angeordneten CMOS-Substratbereich (700‘‘) mit mindestens einer konfigurierbaren Schaltungsanordnung (PS); eine zwischen der mindestens einen mikromechanischen Funktionsschicht (100, 101) und dem CMOS-Substratbereich (700‘‘) angeordneten und elektrisch an die mikromechanische Funktionsschicht (100, 101) und die Schaltungsanordnung (PS) angeschlossene Anordnung von einem oder mehreren Kontaktelementen (30, 30‘, 30‘‘). Die konfigurierbare Schaltungsanordnung (PS) ist derart gestaltet, dass die eine oder die mehreren Kontaktelemente (30, 30‘, 30‘‘) selektiv mit elektrischen Anschlussleitungen (L1, L2, L3) im CMOS-Substratbereich (700‘‘) verbindbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikromechanische Struktur, insbesondere eine mikromechanische Sensoranordnung, und ein entsprechendes Betriebsverfahren.
  • Stand der Technik
  • Mikromechanische(bzw. MEMS-)Strukturen, insbesondere Sensoranordnungen, wie z.B. Inertialsensoren, werden heutzutage entweder als diskrete Sensoren auf eigenen Chips oder als integrierte Sensoren zusammen mit einer zugehörigen Auswerteschaltung hergestellt. Bei integrierten Sensoren gibt es entweder eine vertikale Integration, wobei der Sensor oberhalb der Auswerteschaltung angeordnet ist, oder eine laterale Integration, wobei der Sensor neben der Auswerteschaltung angeordnet ist.
  • Aus der DE 11 2006 000 131 T5 ist eine mikromechanische Struktur zum Ausbilden eines integrierten räumlichen Lichtmodulators bekannt, wobei die mikromechanische Struktur direkt auf eine CMOS-Auswerteschaltung aufgebaut wird. Die Elektroden und deren Verdrahtung werden beim Herstellungsprozess festgelegt, wobei die Elektroden im MEMS-Teil mittels Durchkontaktierungen mit den Schaltungsteilen im CMOS-Wafer verbunden werden.
  • Durch die Festlegung der Elektrodenkonfiguration beim Herstellungsprozess ist man wenig flexibel, diesen auf die Individualität eines jeden Chips hin oder dessen Betriebssituation hin zu optimieren. Die Individualität eines jeden Chips ergibt sich durch die Prozesstoleranzen, beispielsweise Schichtdickenunterschiede zwischen der Mitte des Wafers und dessen Randbereich, wie auch lokale Prozesstoleranzen, z.B. unterschiedliche Breiten benachbarter Strukturen innerhalb eines Chips. Neben solchen Geometriefaktoren gibt es auch noch andere Einflussfaktoren, wie z.B. Oberflächenladungen. Die Betriebssituation kann sich beispielsweise durch Temperatureinflüsse oder Alterung ändern, was ebenfalls nur durch Anpassen von Spannungen teilweise kompensiert werden kann.
  • Der Ort, die Geometrie und die Aufgabe der Elektroden können beim bekannten Herstellungsprozess nicht nachträglich geändert werden. Es können lediglich die angelegten Spannungen an die Prozesstoleranzen angepasst werden. Dadurch können unnötige Elektroden vorhanden sein, die eine Totfläche darstellen, oder die Elektroden können zu klein oder zu groß für die zur Verfügung stehenden Spannungspegel sein, oder die Elektroden können sich an einem nicht optimalen Ort befinden.
  • 2a, b sind schematische Darstellungen einer beispielhaften mikromechanischen Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und zwar 2a in Aufsicht, 2b in senkrechtem Querschnitt entlang der Linie A-A‘ in 2a.
  • In 2a, b bezeichnet Bezugszeichen 1 eine mikromechanische Struktur in Form eines Beschleunigungssensors. Die mikromechanische Struktur 1 weist ein bewegliches MEMS-Element 7 in einer mikromechanischen Funktionsebene 100, z.B. aus Polysilizium, auf, welches über Federelemente 2 in der Funktionsebene 100, elektrische Kontaktelemente 3 in einer Kontaktebene 300 auf Leiterbahnen 5 in einer Leiterbahnebene 500 auf einer Isolationsschicht 600, z.B. aus Oxid, und darüber wiederum an einem Substrat 700, z.B. einem Wafersubstrat, verankert ist. Über die Leiterbahnen 5 und die Kontakt-/Elektroden 3 lässt sich ein elektrisches Potential an das bewegliche MEMS-Element 7 anlegen.
  • Dem beweglichen MEMS-Element 7 stehen unbewegliche, ebenfalls über elektrische Kontaktelemente 3 in der Kontaktebene 300 auf Leiterbahnen 5 in der Leiterbahnebene 500 am Substrat 700 verankerte MEMS-Statorelemente 4 in der Funktionsebene 100 als Gegenelektroden gegenüber, welche über eine Kammstruktur K kapazitiv mit dem beweglichen MEMS-Element 7 gekoppelt sind. Über die Leiterbahnen 5 und die Kontaktelemente 3 lässt sich ein elektrisches Potential an die MEMS-Statorelemente 7 anlegen.
  • Weitere unbewegliche MEMS-Elemente 7a in der Funktionsebene 100 in Zwischenräumen Z des beweglichen MEMS-Elements 7 sind über Kontaktelemente 3a mit den Leiterbahnen 5 verbunden und, wie oben beschrieben am Substrat 700 verankert.
  • Über die Leiterbahnen 5 und die Kontaktelemente 3a lässt sich ein elektrisches Potential an die unbeweglichen MEMS-Elemente 7a anlegen.
  • Durch die derart gebildeten Kontaktelemente 3 und 3a, die beispielsweise in eine nicht gezeigte Opferschicht eingebettet sind, und die Leiterbahnen 5, welche zu ebenfalls nicht dargestellten Potentailanschlüssen führen, sind die Elektrodenanbindungen unveränderbar definiert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Betriebsverfahren nach Anspruch 9.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, mit einer Vielzahl von Kontaktelemente, welche als Elektroden ausgebildet sein können, zu durchsetzen, beispielsweise kleinbauende Fingerelektroden bzw. Säulen, und/oder zu umgeben, beispielsweise durch Substrat- und Deckelelektroden, wobei alle bzw. ein Teil dieser Elektroden separat zum CMOS-Substratbereich zu kontaktieren sind und die endgültige Verschaltung dieser Elektroden erst durch eine nachträgliche Programmierung einer Schaltanordnung, beispielsweise eines Gate-Arrays, im CMOS-Wafer variabel zu konfigurieren sind, wie beispielsweise bei einem FPGA.
  • Durch die für den individuellen Chip derart maßgeschneiderte Verschaltung der Elektroden wird die Chipfläche optimal genutzt. Unnötige Kompensationselektroden können weggelassen werden oder für eine andere Funktion verwendet werden. Dadurch sind eine weitere Miniaturisierung und damit einhergehend eine Kostenersparnis bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit möglich.
  • Weiterhin kann die Elektrodenkonfiguration gemäß dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren an den jeweiligen Betriebszustand angepasst werden, also beispielsweise Temperatur- und/oder Alterungseffekte o.ä. ausgeglichen werden.
  • Im Gegensatz zu bekannten Elektrodenkonfigurationen kann mit wenigen Spannungspegeln gearbeitet werden und stattdessen die Anzahl der zugeschalteten Elektroden angepasst werden. Dadurch lassen sich die Schaltungsteile, welche die Steuer- bzw. Regel-Spannungen generieren, weniger komplex gestalten.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine erste mikromechanische Funktionsschicht vorgesehen, die ein bewegliches MEMS-Element und (z.B. damit kapazitiv koppelbare) MEMS-Statorelemente aufweist, wobei die Kontaktelemente bzw. Elektroden an das bewegliche MEMS-Element und die MEMS-Statorelemente angeschlossen sind. So läßt sich eine kapazitive Schwingeinrichtung flexibel potenzialmässig abgleichen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erste mikromechanische Funktionsschicht ein oder mehrere unbewegliche erste MEMS-Elemente auf, wobei das bewegliche MEMS-Element einen oder mehrere Zwischenräume aufweist, innerhalb derer das oder die unbeweglichen ersten MEMS-Elemente angeordnet sind und wobei das oder die unbeweglichen ersten MEMS-Elemente jeweils an die Kontaktelemente angeschlossen sind. So lassen sich platzsparend weitere Elektroden realisieren, die flexibel potenzialmässig abgleichbar sind.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite mikromechanische Funktionsschicht vorgesehen, die unterhalb der ersten mikromechanischen Funktionsschicht angeordnet ist, wobei die zweite mikromechanische Funktionsschicht ein oder mehrere unbewegliche zweite MEMS-Elemente aufweist und wobei das oder die unbeweglichen zweiten MEMS-Elemente jeweils an die Kontaktelemente angeschlossen sind. So läßt sich platzsparend eine weitere Elektrodenebene realisieren.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das oder die unbeweglichen zweiten MEMS-Elemente unterhalb des beweglichen MEMS-Elements davon beabstandet angeordnet. Dies schafft eine weitere Möglichkeit, eine kapazitive Schwingeinrichtung flexibel potenzialmässig abgleichen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem CMOS-Substratbereich und der mindestens einen mikromechanischen Funktionsschicht ein Substrat-Durchkontaktierungsbereich vorgesehen, oberhalb dessen erste leitende Anschlussbereiche vorgesehen sind, an die die Kontaktelemente angeschlossen sind, wobei durch den Substrat-Durchkontaktierungsbereich zweite leitende Anschlussbereiche geführt sind, welche an die ersten leitenden Anschlussbereiche an die Schaltungsanordnung angeschlossen sind. So läßt sich eine robuste elektrische Verbindung zwischen der mikromechanischen Funktionsschicht und dem CMOS-Substratbereich herstellen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wobei weist die Schaltungsanordnung ein über einen Steueranschluss programmierbares Gatearray auf. So läßt sich eine einfache und schnelle Programmierung, z.B. über einen Busanschluß erreichen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die mikromechanische Struktur als Beschleunigungssensor ausgebildet. Gerade bei derartigen Sensoren ist ein genauer flexibler Potenzialabgleich erwünscht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • 1a–c schematische Darstellungen einer mikromechanischen Struktur, insbesondere Sensoranordnung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 1a in Aufsicht und 1b in senkrechtem Querschnitt entlang der Linie A-A‘ in 1a und 1c in senkrechtem Querschnitt entlang der Linie B-B‘ in 1a; und
  • 2a, b schematische Darstellungen einer beispielhaften mikromechanischen Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und zwar 2a in Aufsicht und 2b in senkrechtem Querschnitt entlang der Linie A-A‘ in 2a.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1a–c sind schematische Darstellungen einer mikromechanischen Struktur, insbesondere Sensoranordnung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 1a in Aufsicht und 1b in senkrechtem Querschnitt entlang der Linie A-A‘ in 1a und 1c in senkrechtem Querschnitt entlang der Linie B-B‘ in 1a.
  • In 1a–c bezeichnet Bezugszeichen 1‘ eine mikromechanische Struktur in Form eines Beschleunigungssensors. Die mikromechanische Struktur 1‘ weist ein bewegliches MEMS-Element 7‘ in einer mikromechanischen Funktionsebene 100, z.B. aus Polysilizium, auf, welches über Federelemente 2‘ in der Funktionsebene 100 und rekonfigurierbare elektrische Kontaktelemente 30, welche als Elektroden 30 ausgebildet sein können, in einer Kontaktebene 300 auf einem Substrat 700‘, 700‘‘ verankert ist. Dabei umfasst das Substrat einen unteren CMOS-Substratbereich 700‘‘ und einen oberen Substrat-Durchkontaktierungsbereich 700‘.
  • Über die rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30 lässt sich ein variables elektrisches Potential an das bewegliche MEMS-Element 7‘ anlegen.
  • Dem beweglichen MEMS-Element 7‘ stehen unbewegliche, ebenfalls über elektrische Kontaktelemente 30 in der Kontaktebene 300 auf dem Substrat 700‘, 700‘‘ verankerte MEMS-Statorelemente 4‘ in der Funktionsebene 100 als Gegenelektroden gegenüber, welche über eine Kammstruktur K‘ kapazitiv mit dem beweglichen MEMS-Element 7‘ gekoppelt sind. Die MEMS-Statorelemente 4‘ sind ebenfalls über rekonfigurierbare elektrische Kontaktelemente 30 in der Kontaktebene 300 auf dem Substrat 700‘, 700‘‘ verankert
  • Über die rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30 lässt sich ein variables elektrisches Potential an die MEMS-Statorelemente 4‘ anlegen.
  • Weitere unbewegliche MEMS-Elemente 7a‘ in der Funktionsebene 100 in Zwischenräumen Z‘ des beweglichen MEMS-Elements 7‘ sind über analoge rekonfigurierbare Kontaktelemente 30‘ bzw. Elektroden 30’ am Substrat 700‘, 700‘‘ verankert.
  • Über die rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30‘ lässt sich ein variables elektrisches Potential an die weiteren unbeweglichen MEMS-Elemente 7a‘ in den Zwischenräumen Z des beweglichen MEMS-Elements 7‘ anlegen.
  • Weitere unbewegliche MEMS-Elemente 7a‘‘ in einer tiefer liegenden Funktionsebene 101 unterhalb des beweglichen MEMS-Elements 7‘ sind über analoge rekonfigurierbare Kontaktelemente 30‘‘ bzw. Elektroden 30“ in einer tiefer liegenden Kontaktebene 300a am Substrat 700‘, 700‘‘ verankert.
  • Diese weiteren unbeweglichen Elemente lassen sich auch direkt in der Ebene 500‘ umsetzen, also unter Wegfall der Ebenen 101 und 300a.
  • Über die rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30‘‘ lässt sich ein variables elektrisches Potential an die weiteren unbeweglichen MEMS-Elemente 7a‘‘ in der tiefer liegenden Funktionsebene 101 unterhalb des beweglichen MEMS-Elements 7‘ anlegen.
  • Die rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30, 30‘, 30‘‘ bzw. regonfigurierbare Elektroden 30, 30’, 30“ werden nachstehend mit Bezug auf 1b, c näher erläutert.
  • Wie aus 1b entnehmbar, sind das bewegliche MEMS-Element 7' und die MEMS-Statorelemente 4‘ über die rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30 und über darunter befindliche leitende Bereiche 500‘, 500‘‘ mit einer Schaltungsanordnung PS im CMOS-Substratbereich 700‘' verbunden.
  • Wie aus 1c entnehmbar, sind die weiteren unbeweglichen MEMS-Elemente 7a‘ in der Funktionsebene 100 in Zwischenräumen Z des beweglichen MEMS-Elements 7‘ über die analogen rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30‘ und über die darunter befindlichen leitenden Bereiche 500‘, 500‘‘ mit der Schaltungsanordnung PS im CMOS-Substratbereich 700‘' verbunden.
  • Wie ebenfalls aus 1c entnehmbar, sind die weiteren unbeweglichen MEMS-Elemente 7a‘‘ in der tiefer liegenden Funktionsebene 101 unterhalb des beweglichen MEMS-Elements 7‘ sind über die analogen rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30‘‘ und über die darunter befindlichen ersten und zweiten leitenden Anschlussbereiche 500‘, 500‘‘ mit der Schaltungsanordnung PS im CMOS-Substratbereich 700‘' verbunden.
  • Insbesondere sind die rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30, 30‘, 30‘‘ auf die ersten leitenden Anschlussbereiche 500' geführt, welche auf einer Isolationsschicht 600, z.B. Oxid, aufgebracht sind, die sich auf dem Substrat-Durchkontaktierungsbereich 700‘ befindet.
  • Die flächigen ersten leitenden Anschlussbereiche 500' sind über die stöpselartigen zweiten leitenden Anschlussbereiche 500‘‘, welche durch die Isolationsschicht 600 und den Substrat-Durchkontaktierungsbereich 700‘ geführt sind, an die Schaltungsanordnung PS angeschlossen ist, die in dem CMOS-Substratbereich 700‘‘ angeordnet ist.
  • Die Schaltungsanordnung PS ermöglich es, über einen Steueranschluss S, z.B. einen Busanschluss, die rekonfigurierbaren Kontaktelemente 30, 30‘, 30‘‘ wahlweise an interne CMOS-Leiterbahnen L1, L2, L3 anschließen und ist somit frei zu konfigurieren bzw. frei an vorgegebene Potenziale anzuschließen.
  • Über die frei konfigurierbaren Kontaktelemente 30, 30', 50 lassen sich somit die verschiedenen Elemente 4‘, 7‘ 7a‘, 7a‘‘ der mikromechanischen Struktur an vorgegebene Potenziale frei konfigurierbar anschließen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die beispielhaft angegebenen Sensoren beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 112006000131 T5 [0003]

Claims (10)

  1. Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, mit: mindestens einer mikromechanischen Funktionsschicht (100, 101); einem unterhalb der mindestens einen mikromechanischen Funktionsschicht (100, 101) angeordneten CMOS-Substratbereich (700‘‘) mit mindestens einer konfigurierbaren Schaltungsanordnung (PS); einer zwischen der mindestens einen mikromechanischen Funktionsschicht (100, 101) und dem CMOS-Substratbereich (700‘‘) angeordneten und elektrisch an die mikromechanische Funktionsschicht (100, 101) und die Schaltungsanordnung (PS) angeschlossenen Anordnung von einem oder mehreren Kontaktelemente (30, 30‘, 30‘‘); wobei die konfigurierbare Schaltungsanordnung (PS) derart gestaltet ist, dass die eine oder die mehreren Kontaktelemente (30, 30‘, 30‘‘) selektiv mit elektrischen Anschlussleitungen (L1, L2, L3) im CMOS-Substratbereich (700‘‘) verbindbar sind.
  2. Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, nach Anspruch 1, wobei eine erste mikromechanische Funktionsschicht (100) vorgesehen ist, die ein bewegliches MEMS-Element (7‘) und MEMS-Statorelemente (4‘) aufweist, und wobei die Kontaktelemente (30) an das bewegliche MEMS-Element (7‘) und/oder die MEMS-Statorelemente (4‘) angeschlossen sind.
  3. Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, nach Anspruch 2, wobei die erste mikromechanische Funktionsschicht (100) ein oder mehrere unbewegliche erste MEMS-Elemente (7a‘) aufweist, wobei das bewegliche MEMS-Element (7‘) einen oder mehrere Zwischenräume (Z) aufweist, innerhalb derer das oder die unbeweglichen ersten MEMS-Elemente (7a‘) angeordnet sind und wobei das oder die unbeweglichen ersten MEMS-Elemente (7a‘) jeweils an die Kontaktelemente (30‘) angeschlossen sind.
  4. Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei eine zweite mikromechanische Funktionsschicht (101) vorgesehen ist, die unterhalb der ersten mikromechanischen Funktionsschicht (100) angeordnet ist, wobei die zweite mikromechanische Funktionsschicht (101) ein oder mehrere unbewegliche zweite MEMS-Elemente (7a‘‘) aufweist und wobei das oder die unbeweglichen zweiten MEMS-Elemente (7a‘‘) jeweils an die Kontaktelemente (30‘‘) angeschlossen sind.
  5. Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, nach Anspruch 4, wobei das oder die unbeweglichen zweiten MEMS-Elemente (7a‘‘) unterhalb des beweglichen MEMS-Elements (7‘) davon beabstandet angeordnet sind.
  6. Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem CMOS-Substratbereich (700‘‘) und der mindestens einen mikromechanischen Funktionsschicht (100, 101) ein Substrat-Durchkontaktierungsbereich (700‘) vorgesehen ist, oberhalb dessen erste leitende Anschlussbereiche (500') vorgesehen sind, an die die Kontaktelemente (30, 30‘, 30‘‘) angeschlossen sind, und wobei durch den Substrat-Durchkontaktierungsbereich (700‘) zweite leitende Anschlussbereiche (700‘‘) geführt sind, welche an die ersten leitenden Anschlussbereiche (500‘) an die Schaltungsanordnung (PS) angeschlossen sind.
  7. Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung (PS) ein über einen Steueranschluss (S) programmierbares Gatearray aufweist.
  8. Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche als Beschleunigungssensor oder als Drehratensensor ausgebildet ist.
  9. Betriebsverfahren für eine mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schaltungsanordnung (PS) umprogrammiert wird, um Alterungseffekten und/oder Umgebungseffekten entgegenzuwirken.
  10. Betriebsverfahren nach Anspruch 9, wobei die Umgebungseffekte Temperatureffekte sind.
DE201210212445 2012-07-17 2012-07-17 Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und entsprechendes Betriebsverfahren Withdrawn DE102012212445A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210212445 DE102012212445A1 (de) 2012-07-17 2012-07-17 Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und entsprechendes Betriebsverfahren
FR1356976A FR2993550B1 (fr) 2012-07-17 2013-07-16 Structure micromecanique, notamment dispositif de capteur et son procede de gestion
US13/942,744 US8901679B2 (en) 2012-07-17 2013-07-16 Micromechanical structure, in particular sensor arrangement, and corresponding operating method
CN201310297234.2A CN103539061B (zh) 2012-07-17 2013-07-16 微机械结构、尤其是传感器装置和对应的运行方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210212445 DE102012212445A1 (de) 2012-07-17 2012-07-17 Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und entsprechendes Betriebsverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012212445A1 true DE102012212445A1 (de) 2014-01-23

Family

ID=49879835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210212445 Withdrawn DE102012212445A1 (de) 2012-07-17 2012-07-17 Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und entsprechendes Betriebsverfahren

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8901679B2 (de)
CN (1) CN103539061B (de)
DE (1) DE102012212445A1 (de)
FR (1) FR2993550B1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014200500A1 (de) * 2014-01-14 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Drucksensorvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112006000131T5 (de) 2005-01-03 2007-11-22 Miradia Inc., Sunnyvale Verfahren und Struktur zum Ausbilden eines integrierten räumlichen Lichtmodulators

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5659195A (en) * 1995-06-08 1997-08-19 The Regents Of The University Of California CMOS integrated microsensor with a precision measurement circuit
US5844238A (en) * 1996-03-27 1998-12-01 David Sarnoff Research Center, Inc. Infrared imager using room temperature capacitance sensor
US7057246B2 (en) * 2000-08-23 2006-06-06 Reflectivity, Inc Transition metal dielectric alloy materials for MEMS
US7057251B2 (en) * 2001-07-20 2006-06-06 Reflectivity, Inc MEMS device made of transition metal-dielectric oxide materials
US7402897B2 (en) * 2002-08-08 2008-07-22 Elm Technology Corporation Vertical system integration
EP2409163A4 (de) * 2009-03-19 2012-08-29 Hewlett Packard Development Co Auf kapazität basierende dreiphasenerfassung
US8101458B2 (en) * 2009-07-02 2012-01-24 Advanced Microfab, LLC Method of forming monolithic CMOS-MEMS hybrid integrated, packaged structures
CN101927976B (zh) * 2009-09-30 2013-09-25 浙江大立科技股份有限公司 微桥结构红外探测器以及制造方法
CN102556956B (zh) * 2012-03-08 2014-06-25 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Mems器件的真空封装结构及其制作方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112006000131T5 (de) 2005-01-03 2007-11-22 Miradia Inc., Sunnyvale Verfahren und Struktur zum Ausbilden eines integrierten räumlichen Lichtmodulators

Also Published As

Publication number Publication date
US8901679B2 (en) 2014-12-02
FR2993550A1 (fr) 2014-01-24
CN103539061B (zh) 2016-12-28
US20140021515A1 (en) 2014-01-23
FR2993550B1 (fr) 2016-06-10
CN103539061A (zh) 2014-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009029202B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Systems
EP2122671B1 (de) Halbleiteranordnung mit grabenkondensator und verfahren zu deren herstellung
DE102012107457B4 (de) MEMS-Bauelement mit Membran und Verfahren zur Herstellung
DE102008063422A1 (de) Sensor zur Erfassung einer physikalischen Grösse
EP0732594A1 (de) Mikromechanisches Halbleiterbauelement
DE102004002015A1 (de) Halbleitervorrichtung mit Scheinelektrode
DE102018213062B3 (de) Integrierter elektronischer Schaltkreis mit einem ersten Transistor und einem ferroelektrischen Kondensator und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102004014708B4 (de) Halbleitersensor für eine dynamische Grösse
DE102009001381A1 (de) Antriebselement und Verfahren zum Betrieb eines Antriebselements
DE102012212445A1 (de) Mikromechanische Struktur, insbesondere Sensoranordnung, und entsprechendes Betriebsverfahren
EP1946340B1 (de) Elektrisches vielschichtbauelement mit spezieller form der elektroden zur reduzierung der fertigungsstreuung der kapazität
DE102005028935B4 (de) Bauelement mit variabler Kapazität, welches eine hohe Genauigkeit aufweist
DE102010062056B4 (de) Mikromechanisches Bauteil
DE102010029708B4 (de) Mikromechanisches System
DE112007001260T5 (de) Flexible Multifunktions-Logikschaltung auf Einfachelektronenbasis und Transistor hierfür
WO2009010355A2 (de) Mikromechanisches bauelement und verfahren zum betrieb eines mikromechanischen bauelements
WO2007074017A1 (de) Mikromechanisches bauelement mit kappe
DE102016207650A1 (de) Mikromechanischer Sensor und Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Sensors
DE102011081014B4 (de) Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil
EP1042769B1 (de) Digital abstimmbare, elektronische kapazität
DE102018214302B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines graphenbasierten Sensors
WO2009097924A2 (de) Mikromechanisches bauelement und verfahren zur herstellung desselben
EP2465123B1 (de) Elektrisches vielschichtbauelement
WO2003025958A2 (de) Vorrichtung zum mechanischen steuern einer elektrischen kapazität und verfahren zur herstellung derselben
DE10058782A1 (de) Kondensatoranordnung und Verfahren zu deren Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee