DE102015218662A1 - Mikroelektromechanische Vorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren - Google Patents

Mikroelektromechanische Vorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren Download PDF

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Michaela Mitschke
Robert Mogor Gyorffy
Stefan Zehringer
Tobias Sebastian Frey
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mikroelektromechanische Vorrichtung (100; 400; 500; 600; 800), mit mindestens zwei auf einem Substrat (101) angeordneten Sensorvorrichtungen (108, 105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b), wobei zwischen mindestens zwei Sensorvorrichtungen (108, 105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b) mindestens abschnittsweise eine Entkopplungsvorrichtung (104a bis d; 506a bis 506d) zur Reduzierung eines mechanischen Quereffekts angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikroelektromechanische Vorrichtung und ein Herstellungsverfahren für eine mikroelektromechanische Vorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) eröffnen sich Möglichkeiten, mehrere Sensoren gemeinsam auf einem Substrat anzuordnen.
  • Derartige Sensoren umfassen beispielsweise Schall-, insbesondere Körperschallsensoren, Strahlungssensoren, aber auch Feuchtigkeits- und Druckmesssensoren.
  • Aus der WO 2014/066768 A2 ist eine kombinierte Sensorvorrichtung bekannt, welche sowohl einen Drucksensor als auch einen Feuchtigkeitssensor auf einem gemeinsamen Substrat umfasst.
  • Durch diese zunehmende Miniaturisierung ergeben sich jedoch auch Quereffekte aufgrund einer gegenseitigen Beeinflussung der jeweiligen Sensoren.
  • Beispielsweise beruht eine mögliche Wirkungsweise eines Feuchtigkeitssensors auf der Feuchteaufnahme, die eine Veränderung der relativen Permittivität bewirkt, die mittels eines kapazitiven Verfahrens detektiert werden kann. Als Nebeneffekt tritt durch die Feuchteaufnahme eine Volumenänderung bzw. ein Aufquellen des feuchtesensitiven Materials auf. Diese Volumenänderung wird sich im Allgemeinen auch auf einen benachbarten Sensor, beispielsweise einen Drucksensor, übertragen, wodurch die Präzision des Drucksensors beeinträchtigt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine mikroelektromechanische Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Herstellungsverfahren für eine mikroelektromechanische Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
  • Die vorliegende Erfindung schafft demnach gemäß einem ersten Aspekt eine mikroelektromechanische Vorrichtung, mit mindestens zwei auf einem Substrat angeordneten Sensorvorrichtungen, wobei zwischen mindestens zwei Sensorvorrichtungen mindestens abschnittsweise eine Entkopplungsvorrichtung zur Reduzierung eines mechanischen Quereffekts angeordnet ist.
  • Die vorliegende Erfindung schafft demnach gemäß einem zweiten Aspekt ein Herstellungsverfahren für eine mikroelektromechanische Vorrichtung, mit den Schritten: Anordnen einer ersten Sensorvorrichtung, insbesondere eines Drucksensors, auf einem Substrat, Anordnen mindestens einer zweiten Sensorvorrichtung, insbesondere einem Feuchtigkeitssensor, auf dem Substrat, und Ausbilden von mindestens einer Entkopplungsvorrichtung zur Reduzierung eines mechanischen Quereffekts.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße mikroelektromechanische Vorrichtung hat den Vorteil, dass verschiedene Sensoren, beispielsweise sowohl ein Drucksensor als auch ein Feuchtigkeitssensor auf kleinem Raum nebeneinander auf einem Substrat angeordnet werden können. Ein unerwünschter mechanischer Quereffekt, beispielsweise ein Einfluss auf den Drucksensor durch einen Stresseintrag in das Substrat aufgrund der Wirkungsweise des Feuchtigkeitssensors wird reduziert, da der Drucksensor von den Feuchtigkeitssensoren durch eine Entkopplungsvorrichtung, beispielsweise einen Trenchgraben, zumindest teilweise abgetrennt ist. Sowohl der Drucksensor als auch der Feuchtigkeitssensor können daher präzise Messergebnisse liefern. Gleichzeitig kann die mikroelektromechanische Vorrichtung miniaturisiert werden, wodurch Platzbedarf und Materialkosten reduziert werden.
  • Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt eine mikroelektromechanische Vorrichtung, mit einem auf einem Substrat angeordneten Drucksensor, mindestens einem auf dem Substrat angeordneten Feuchtigkeitssensor, wobei zwischen dem Feuchtigkeitssensor und dem Drucksensor zumindest abschnittsweise mindestens ein Trenchgraben zum Reduzieren einer mechanischen Belastung ausgebildet ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Entkopplungsvorrichtung mindestens einen Graben.
  • Gemäß einer Weiterbildung umfassen die Sensorvorrichtungen einen Drucksensor zur kapazitiven und/oder piezoresistiven Druckmessung und mindestens einen Feuchtigkeitssensor.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist der Feuchtigkeitssensor mindestens einen Plattenkondensator, worunter ein Stapel bestehend aus Metall, einer feuchtesensitiven Schicht und einer weiteren Metallschicht verstanden wird, auf.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist der Drucksensor eine Membran und piezoresistive Widerstände auf.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist der Feuchtigkeitssensor kammförmige Elektroden und eine feuchtesensitive Struktur, insbesondere eine Polyimidschicht, auf.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist der Drucksensor rechteckig ausgebildet und die kammförmigen Elektroden sind derart ausgerichtet, dass Zähne der kammförmigen Elektroden je einen nicht verschwindenden Winkel mit Seitenflächen des Drucksensors einschließen.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist der Drucksensor quadratisch ausgebildet und die Feuchtigkeitssensoren sind spiegelsymmetrisch bezüglich mindestens einer der vier Symmetrieachsen des Drucksensors um den Drucksensor herum angeordnet. Durch die erhöhte Symmetrie wird eine gleichmäßigere Einkopplung der verbleibenden, noch nicht von den Graben eliminierten mechanischen Belastung, bzw. der Spannung von den Feuchtigkeitssensoren auf den Drucksensor erzielt. Ein Drucksensorfehler kann dadurch zusätzlich reduziert werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Herstellungsverfahrens umfasst die Entkopplungsvorrichtung einen Graben, welcher mittels Trenchätzen oder KOH-Ätzen ausgebildet wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Herstellungsverfahrens wird eine Form der Feuchtigkeitssensoren, insbesondere ein Verhältnis von Breite zu Höhe des Feuchtigkeitssensors, derart eingestellt, dass der Absolutbetrag eines Druckmessfehlers des Drucksensors im Vergleich zu einer Referenzmessung minimiert wird. Die spezifische Wahl der Geometrie der Feuchtigkeitssensoren beeinflusst einen Wert des Druckfehlers. Durch Optimieren der geometrischen Form der Feuchtigkeitssensoren kann daher der Fehler minimiert werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Herstellungsverfahrens wird der Feuchtigkeitssensor mit kammförmigen Elektroden und einer Polyimidschicht ausgebildet, wobei die kammförmigen Elektroden derart ausgerichtet sind, dass Zähne der kammförmigen Elektroden je einen nicht verschwindenden Winkel mit den Seitenflächen des Drucksensors einschließen, und wobei die Winkel derart gewählt sind, dass der Absolutbetrag eines Druckmessfehlers des Drucksensors im Vergleich zu einer Referenzmessung minimiert wird. Durch Wählen von geeigneten nicht-verschwindenden Winkeln kann ein verbleibender Quereinfluss minimiert werden. Die Winkel beeinflussen dabei eine Einkopplungsrichtung der mechanischen Belastung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Draufsicht auf eine mikroelektromechanische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Querschnittsansicht der mikroelektromechanischen Vorrichtung gemäß 1;
  • 3 eine schematische Draufsicht auf einen Feuchtigkeitssensor;
  • 4, 5, 6, 8 schematische Draufsichten auf mikroelektromechanische Vorrichtungen gemäß weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ein Diagramm zur Illustration des Zusammenhangs zwischen Druckfehler und Form der Feuchtigkeitssensoren;
  • 9 ein Diagramm zur Illustration des Zusammenhangs zwischen einem Druckmessfehler und einem Abstand von Drucksensor und Feuchtigkeitssensor; und
  • 10 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für eine mikroelektromechanische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine mikroelektromechanische Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf einem Substrat 101, insbesondere einem Siliziumsubstrat, ist ein Drucksensor 108 angeordnet. Der Drucksensor weist eine quadratische Membran 102 auf, welche in dem Substrat eingebettet ist, wie in 2 illustriert, wobei 2 eine Querschnittsansicht entlang einer Achse 107 darstellt. Eine erste Symmetrieachse 401 der quadratischen Membran 102, welche durch eine erste Seitenfläche 108a und eine gegenüber liegende zweite Seitenfläche 108b der Membran verläuft, sowie eine zweite Symmetrieachse 402 der quadratischen Membran 102, welche durch eine dritte Seitenfläche 108c und eine vierte Seitenfläche 108d der Membran verläuft, sind in 1 eingezeichnet.
  • In einem jeweils mittleren Bereich nahe der vier Seitenflächen des quadratischen Drucksensors 108 befinden sich oberhalb der Membran 102 entlang der ersten Symmetrieachse 401 ein erster piezoresistiver Widerstand 103a und ein gegenüberliegender zweiter piezoresistiver Widerstand 103b. Entlang der zweiten Symmetrieachse 402 befinden sich ein dritter piezoresistiver Widerstand 103c und ein diesem gegenüberliegender vierter piezoresistiver Widerstand 103d, wobei die piezoresistiven Widerstände 103a bis 103d spiegelsymmetrisch zur ersten Symmetrieachse 401 bzw. zur zweiten Symmetrieachse 402 angeordnet sind.
  • Der erste und zweite piezoresistive Widerstand 103a und 103b sowie der dritte und vierte piezoresistive Widerstand 103c und 103d sind über ein Spannungsmessgerät miteinander verbunden. Durch Messen der Spannungsänderung kann damit ein Druck auf die Membran 102 bestimmt werden.
  • Auf dem Substrat befinden sich weiter Bondpads 106. Die mikroelektromechanische Vorrichtung kann insbesondere weitere Bauelemente, wie beispielsweise Dioden, umfassen. Auf einer den Bondpads 106 gegenüberliegenden Seite des Drucksensors 108 befinden sich ein erster Feuchtigkeitssensor 105a und ein zweiter Feuchtigkeitssensor 105b. Die Feuchtigkeitssensoren 105a und 105b sind rechteckig und weisen eine Breite d1 parallel zur zweiten Symmetrieachse 402 und eine Höhe d2 parallel zur ersten Symmetrieachse 401 auf und sind zueinander spiegelsymmetrisch zur zweiten Symmetrieachse 402 angeordnet. Die Feuchtigkeitssensoren 105a und 105b weisen einen parallel zur zweiten Symmetrieachse 402 gemessenen Abstand d3 auf.
  • Die Feuchtigkeitssensoren 105a und 105b umfassen, wie in 2 illustriert, eine Polyimidschicht 201, welche auf einer kammförmigen ersten Elektrode 301 und einer kammförmigen zweiten Elektrode 302 angeordnet ist. Die erste Elektrode 301 weist Zähne 202a auf, welche mit Zähnen 202b der zweiten Elektrode 302 verzahnt sind. Die Zähne 202, bestehend aus Zähnen 202a der ersten Elektrode 301 und Zähnen 202b der zweiten Elektrode, verlaufen hierbei parallel zur ersten Symmetrieachse 401.
  • Befindet sich die elektromechanische Vorrichtung 100 in einer feuchten Umgebung, so nimmt die Polyimidschicht 201 Feuchtigkeit auf, wodurch sich die relative Permittivität der feuchtesensitiven Schicht ändert. Diese Änderung kann mittels eines kapazitiven Messprinzips ermittelt werden und so auf die Feuchte zurückgeschlossen werden. Als Nebeneffekt tritt eine Volumenänderung der Polyimidschicht 201 auf, die zu einem Stresseintrag in den Chip führt, der die Genauigkeit des Drucksensors verschlechtert.
  • Zwischen dem Drucksensor 108 und dem ersten Feuchtigkeitssensor 105a ist ein erster Graben 104a ausgebildet und zwischen dem Drucksensor 108 und dem zweiten Feuchtigkeitssensor 105b ist ein zweiter Graben 104b ausgebildet, wobei die Gräben 104a und 104b parallel zur ersten Symmetrieachse 401 und spiegelsymmetrisch zueinander bezüglich der zweiten Symmetrieachse 402 ausgebildet sind. Die Gräben 104a und 104b können insbesondere Trenchgräben sein, welche durch Trenchätzen ausgebildet sind. Die Gräben können jedoch auch durch KOH-Ätzen ausgebildet sein. Ein Abstand der Gräben 104a und 104b von der zweiten Symmetrieachse 402 ist hierbei gleich groß wie ein Abstand der Feuchtigkeitssensoren 105a und 105b von der zweiten Symmetrieachse 402, so dass die Gräben 104a und 104b zumindest abschnittsweise zwischen den entsprechenden Feuchtigkeitssensoren 105a bzw. 105b und dem Drucksensor 108 liegen.
  • Die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. So kann auch ein einzelner Graben zwischen dem Drucksensor 108 und den Feuchtigkeitssensoren 105a und 105b ausgebildet sein.
  • Die Erfindung ist nicht auf Druck- und Feuchtigkeitssensoren beschränkt, sondern kann sich auch auf beliebige Kombinationen einer beliebigen Anzahl von Gassensoren, Schallsensoren, Körperschallsensoren, Strahlungssensoren, Feuchtigkeitssensoren, Inertialsensoren und Druckmesssensoren beziehen. Die Feuchtigkeitssensoren können beispielsweise auch als Plattenkondensatoren ausgebildet sein.
  • In 4 wird eine Draufsicht auf eine mikroelektromechanische Vorrichtung 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die mikroelektromechanische Vorrichtung 100 umfasst hierbei weiter einen dritten Feuchtigkeitssensor 105c und einen vierten Feuchtigkeitssensor 105d, wobei einer dritter Graben 104c und ein vierter Graben 104d zwischen dem Drucksensor 108 und dem dritten Feuchtigkeitssensor 105c bzw. vierten Feuchtigkeitssensor 105d angeordnet sind.
  • Die Anordnung der Feuchtigkeitssensoren ist hierbei symmetrisch bezüglich der ersten Symmetrieachse 401 und der zweiten Symmetrieachse 402 des Drucksensors 108. Das heißt, der erste Feuchtigkeitssensor 105a und der dritte Feuchtigkeitssensor 105c sind bezüglich der zweiten Symmetrieachse 402 zu dem zweiten Feuchtigkeitssensor 105b bzw. dem vierten Feuchtigkeitssensor 105d spiegelsymmetrisch angeordnet. Weiter sind der erste Feuchtigkeitssensor 105a und der zweite Feuchtigkeitssensor 105b bezüglich der ersten Symmetrieachse 401 zu dem dritten Feuchtigkeitssensor 105c bzw. dem vierten Feuchtigkeitssensor 105d spiegelsymmetrisch angeordnet.
  • In 5 ist eine Draufsicht auf eine mikroelektromechanische Vorrichtung 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Erste bis vierte Feuchtigkeitssensoren 505a bis 505d sind hierbei jeweils L-förmig ausgebildet, wobei sich ebenfalls L-förmig ausgebildete Graben 506a bis 506d zwischen dem Drucksensor 108 und den jeweiligen Feuchtigkeitssensoren 505a bis 505d befinden. Die Feuchtigkeitssensoren 505a bis 505d und die Graben 506a bis 506d sind hierbei jeweils in einem Eckbereich der quadratförmigen Membran 102 des Drucksensors 108 derart angeordnet, dass die Feuchtigkeitssensoren 505a bis 505d und die Graben 506a bis 506d spiegelsymmetrisch bezüglich der ersten Symmetrieachse 401, der zweiten Symmetrieachse 402 sowie einer dritten und vierten Symmetrieachse 403 und 404 sind, wobei die dritte Symmetrieachse 403 und die vierte Symmetrieachse 404 entlang der Diagonalen der quadratförmigen Membran 102 verlaufen.
  • Aufgrund der symmetrischen Anordnung erfolgt eine verbliebene Einkopplung einer mechanischen Belastung von den Feuchtigkeitssensoren 105a bis 105d, welche noch nicht vollständig durch die Gräben 506a bis 506d verhindert wird, somit gleichmäßiger, wodurch eine Genauigkeit des Drucksensors 108 erhöht wird.
  • 6 zeigt eine Draufsicht auf eine mikroelektromechanische Vorrichtung 600 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Erste und zweite Feuchtigkeitssensoren 605a und 605b gemäß dieser Ausführungsform weisen im Vergleich zur in 1 gezeigten Ausführungsform eine geringere Breite d1 und eine größere Höhe d2 als die in 1 gezeigten ersten und zweiten Feuchtigkeitssensoren 105a und 105b auf. Die Form der Feuchtigkeitssensoren 605a und 605b hat einen Einfluss auf einen Druckmessfehler Δp des Drucksensors 108. In 7 wird der Druckmessfehler Δp des Drucksensors 108 als Funktion eines Verhältnisses x von Breite d1 zu Höhe d2 der Feuchtigkeitssensoren 105a bis 105d dargestellt. Die in 1 gezeigten ersten und zweiten Feuchtigkeitssensoren 105a und 105b führen bei einem vorgegebenen Feuchtigkeitswert zu einem positiven Druckmessfehler 701, das heißt der von dem Drucksensor 108 gemessene Druck P ist höher als ein Druck, welcher bei einer Referenzmessung gemessen wird, wobei die Referenzmessung mit einem Drucksensor ausgeführt wird, bei welchem sich keine benachbarten Feuchtigkeitssensoren befinden, so dass ein Einfluss der Feuchtigkeit auf den Drucksensor ausgeschlossen werden kann. Bei den in 6 gezeigten schmaleren und höheren Feuchtigkeitssensoren 605a und 605b wird ein negativer Druckmessfehler 702, wie in 7 gezeigt, gemessen.
  • Vorzugsweise wird daher eine Form der Feuchtigkeitssensoren, insbesondere eine Höhe d2 und eine Breite d1 derart eingestellt, dass der Absolutbetrag des Druckmessfehlers Δp des Drucksensors minimiert wird, das heißt, dass der Druckmessfehler Δp beispielsweise gleich Null ist, welches dem Punkt 703 entspricht.
  • Die entsprechende ideale Form kann vom zu messenden Druckbereich abhängen. Üblicherweise kann die Form jedoch derart gewählt werden, dass ein Druckmessfehler Δp des Drucksensors 108 in einem breiten Messbereich bei einem niedrigen Wert, beispielsweise in einem Werteintervall –0,01 ≤ Δp/hPa ≤ 0,01, liegt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Form auch für einen bestimmten vorgegebenen Feuchtigkeitswert derart eingestellt werden, dass der Druckmessfehler Δp verschwindet.
  • 8 zeigt eine Draufsicht auf einen Druckmesssensor 800 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein erster, oberhalb der ersten Symmetrieachse 401 liegender Feuchtigkeitssensor 805a ist hierbei derart angeordnet, dass die Zähne 202 der kammförmigen Elektroden 301 und 302 einen ersten Winkel α1 mit einer durch ein Zentrum des ersten Feuchtigkeitssensors 805a verlaufenden ersten Achse 801, welche parallel zur ersten Symmetrieachse 401 des Drucksensors 108 angeordnet ist, einschließt. Weiter schließen die Zähne 202 der kammförmigen Elektroden 301 und 302 des ersten Feuchtigkeitssensors 805a einen zweiten Winkel α2 mit einer zweiten durch ein Zentrum des ersten Feuchtigkeitssensors 805a verlaufenden Achse 802 ein, welche parallel zur zweiten Symmetrieachse 402 des Drucksensors 108 angeordnet ist, einschließt. Hierbei sind der erste Winkel α1 und der zweite Winkel α2 größer als 0° und kleiner als 90°, vorzugsweise größer als 10° und kleiner als 80°, das heißt die Zähne 202 der kammförmigen Elektroden 301, 302 des ersten Feuchtigkeitssensors 805a schließen einen jeweils nicht verschwindenden Winkel α1 und α2 mit den Seitenflächen 108a bis 108d des Drucksensors ein.
  • Die Winkel α1 und α2 sind vorzugsweise derart gewählt, dass der Absolutbetrag eines Druckmessfehlers Δp des Drucksensors im Vergleich zu einer Referenzmessung minimiert wird. Vorzugsweise wird der Druckmessfehler Δp des Drucksensors 108 gleich Null. Wie oben beschrieben, wird der Druckmessfehler durch Vergleich mit einer Referenzmessung gemessen, wobei die Referenzmessung mit einem Drucksensor ausgeführt wird, bei welchem sich keine benachbarten Feuchtigkeitssensoren befinden.
  • 9 illustriert die Abhängigkeit des Druckmessfehlers Δp von dem Abstand d3 der Feuchtigkeitssensoren 105a bis 105d von dem Drucksensor 108. In 9 ist der Druckmessfehler Δp hierbei in Relation zu einem Druckmessfehler ΔpD für einen vorgegebenen Abstand D illustriert. Es ist ersichtlich, dass der Druckmessfehler Δp mit zunehmendem Abstand d3 der Feuchtigkeitssensoren von dem Drucksensor 108 abnimmt. Vorzugsweise wird daher der Abstand d3 groß genug gewählt.
  • 10 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für eine mikroelektromechanische Vorrichtung 100. Das Herstellungsverfahren umfasst einen ersten Schritt S1 des Anordnens eines ersten Sensors 108, beispielsweise eines Drucksensors 108, auf einem Substrat 101. Der Drucksensor 108 ist hierbei vorzugsweise ein in 1 gezeigter und oben beschriebener Drucksensor mit piezoresistiven Widerständen 103a bis 103d und einer vorzugsweise quadratischen Membran 102.
  • In einem zweiten Schritt S2 wird mindestens ein zweiter Sensor, beispielsweise ein Feuchtigkeitssensor auf dem Substrat 101 angeordnet.
  • In einem dritten Schritt S3 wird mindestens ein Graben beispielsweise durch Trenchätzen, KOH-Ätzen oder Laserätzen ausgebildet, wobei zwischen Sensoren, beispielsweise zwischen den Feuchtigkeitssensoren und dem Drucksensor 108, zumindest abschnittsweise ein Graben ausgebildet wird.
  • Vorzugsweise entsprechen eine Anzahl der Feuchtigkeitssensoren und eine Anordnung der Feuchtigkeitssensoren einer der in den obigen Ausführungsformen beschriebenen mikroelektromechanischen Vorrichtungen. Vorzugsweise wird insbesondere eine Form der Feuchtigkeitssensoren, insbesondere ein Verhältnis von Breite b1 zu Höhe d2 der Feuchtigkeitssensoren derart eingestellt, dass der Absolutbetrag eines Druckmessfehlers Δp des Drucksensors 108 im Vergleich zu einer Referenzmessung minimiert wird.
  • Vorzugsweise umfasst der Feuchtigkeitssensor kammförmige Elektroden 301 und 302 und eine feuchtesensitive Schicht, beispielsweise eine Polyimidschicht 201, wie in 2 und 3 illustriert. Ein Winkel α1 und α2, wie in 8 illustriert, wird hierbei derart eingestellt, dass der Absolutbetrag des Druckmessfehlers Δp des Drucksensors 108 im Vergleich zu einer Referenzmessung minimiert wird. Die Referenzmessung findet hierbei, wie oben beschrieben, mittels eines Drucksensors statt, welcher nicht von Feuchtigkeitssensoren umgeben ist.
  • 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
    • WO 2014/066768 A2 [0004]

Claims (11)

  1. Mikroelektromechanische Vorrichtung (100; 400; 500; 600; 800), mit mindestens zwei auf einem Substrat (101) angeordneten Sensorvorrichtungen (108, 105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b), wobei zwischen mindestens zwei Sensorvorrichtungen (108, 105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b) mindestens abschnittsweise eine Entkopplungsvorrichtung (104a bis d; 506a bis 506d) zur Reduzierung eines mechanischen Quereffekts angeordnet ist.
  2. Mikroelektromechanische Vorrichtung (100; 400; 500; 600; 800) nach Anspruch 1, wobei die Entkopplungsvorrichtung (104a bis d; 506a bis 506d) mindestens einen Graben umfasst.
  3. Mikroelektromechanische Vorrichtung (100; 400; 500; 600; 800) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Sensorvorrichtungen (108, 105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b) einen Drucksensor (108) zur kapazitiven und/oder piezoresistiven Druckmessung und mindestens einen Feuchtigkeitssensor (105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b) umfassen.
  4. Mikroelektromechanische Vorrichtung (100; 400; 500; 600; 800) nach Anspruch 3, wobei der Feuchtigkeitssensor (105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b) mindestens einen Plattenkondensator aufweist.
  5. Mikroelektromechanische Vorrichtung (100; 400; 500; 600; 800) nach Anspruch 3, wobei der Feuchtigkeitssensor (105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b) kammförmige Elektroden (301, 302) und eine feuchtesensitive Struktur aufweist.
  6. Mikroelektromechanische Vorrichtung (100; 400; 500; 600; 800) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Drucksensor (108) und die kammförmigen Elektroden (301, 302) derart ausgerichtet sind, dass Zähne (202) der kammförmigen Elektroden (301, 302) und oder die Kammrückseiten (301,302) je einen nichtverschwindenden Winkel (α1, α2) mit Seitenflächen (108a bis d) des Drucksensors (108) einschließen.
  7. Mikroelektromechanische Vorrichtung (100; 400; 500; 600; 800) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Drucksensor (108) und die Feuchtigkeitssensoren (105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b) spiegelsymmetrisch bezüglich mindestens einer der vier Symmetrieachsen (501 bis 504) des Drucksensors (108) um den Drucksensor (108) herum angeordnet sind.
  8. Herstellungsverfahren für eine mikroelektromechanische Vorrichtung (100; 400; 500; 600; 800), mit den Schritten: Anordnen (S1) von einer ersten Sensorvorrichtung (108), insbesondere einem Drucksensor (108), auf einem Substrat (101), Anordnen (S2) von mindestens einer zweiten Sensorvorrichtung (105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b), insbesondere einem Feuchtigkeitssensor (105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b), auf dem Substrat (101), Ausbilden (S3) von mindestens einer Entkopplungsvorrichtung (104a bis d; 506a bis 506d) zur Reduzierung eines mechanischen Quereffekts, zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor.
  9. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, wobei die Entkopplungsvorrichtung (104a bis d; 506a bis 506d) einen Graben umfasst, welcher mittels Trenchätzen oder KOH-Ätzen ausgebildet wird.
  10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine Form der Feuchtigkeitssensoren (105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b), insbesondere ein Verhältnis (x) von Breite (d1) zu Höhe (d2) des Feuchtigkeitssensors (105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b), derart eingestellt wird, dass der Absolutbetrag eines Druckmessfehlers (Δp) des Drucksensors (108) im Vergleich zu einer Referenzmessung minimiert wird.
  11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8 bis 10, wobei der Feuchtigkeitssensor (105a bis d; 505a bis 505d; 605a, 605b; 805a, 805b) mit kammförmigen Elektroden (301, 302) und einer feuchtesensitiven Schicht (201) ausgebildet wird, wobei die kammförmigen Elektroden (301, 302) derart ausgerichtet sind, dass Zähne (202) der kammförmigen Elektroden (301, 302) je einen nicht verschwindenden Winkel (α1, α2) mit den Seitenflächen (108a bis d) des Drucksensors (108) einschließen, und wobei die Winkel (α1, α2) derart gewählt sind, dass der Absolutbetrag eines Druckmessfehlers (Δp) des Drucksensors (108) im Vergleich zu einer Referenzmessung minimiert wird.
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