DE102015225181A1

DE102015225181A1 - Micromechanical, inductive pressure sensor element, micromechanical, inductive pressure sensor module, method for determining an absolute pressure in a medium using the micromechanical, inductive pressure sensor element and method for producing the micromechanical, inductive pressure sensor element

Info

Publication number: DE102015225181A1
Application number: DE102015225181.0A
Authority: DE
Inventors: Fabian Utermoehlen; David Gross
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2017-06-22
Also published as: IT201600122246A1; FR3045151A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches, induktives Drucksensorelement (1) zur Bestimmung eines Absolutdrucks (p) in einem Medium (M), aufweisend eine Kaverne (15), die mindestens einseitig durch ein Substrat (10) abgeschlossen ist, eine in oder auf dem Substrat (10) angeordnete Spule (12), eine aus einem photolitographisch strukturierbaren Polymer gebildete Membran (16), welche die Kaverne (15) auf mindestens einer weiteren, dem Substrat (10) abgewandten, Seite abschließt, wobei die Membran (16) eine Metallisierung (18) aufweist und dazu vorgesehen ist, dem im Medium (M) herrschenden Absolutdruck (p) ausgesetzt zu werden, ein darauf aufbauendes mikromechanisches, induktives Drucksensormodul, ein Herstellungsverfahren und ein Auswerteverfahren.The invention relates to a micromechanical, inductive pressure sensor element (1) for determining an absolute pressure (p) in a medium (M), comprising a cavity (15) which is closed at least on one side by a substrate (10), in or on the substrate (10) arranged coil (12), one formed from a photolithographically patternable polymer membrane (16) which closes the cavern (15) on at least one further, the substrate (10) side, said membrane (16) has a metallization (18) and is intended to be subjected to the absolute pressure (p) prevailing in the medium (M), a micromechanical inductive pressure sensor module based thereon, a production method and an evaluation method.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches, induktives Drucksensorelement, ein mikromechanisches, induktives Drucksensormodul, ein Verfahren zur Bestimmung eines Absolutdrucks in einem Medium unter Verwendung des mikromechanischen, induktiven Drucksensorelements und ein Verfahren zur Herstellung des mikromechanischen, induktiven Drucksensorelements gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.The invention relates to a micromechanical, inductive pressure sensor element, a micromechanical, inductive pressure sensor module, a method for determining an absolute pressure in a medium using the micromechanical, inductive pressure sensor element and a method for producing the micromechanical, inductive pressure sensor element according to the independent claims.

Bekannt sind kapazitive Drucksensoren, bei denen eine hermetisch verschlossene Kaverne benötigt wird, die z.B. durch Opferschichtätzung von porösem Silizium hergestellt wird. Die Herstellung solcher Drucksensoren erfordert eine Vielzahl von Prozessschritten, damit verbunden sind hohe Herstellungskosten. Durch den Prozess zur Herstellung des porösen Silizium ergibt sich bei Drucksensoren gemäß dem Stand der Technik zudem auch keine Backend-CMOS-Integrationsmöglichkeit, sodass der Sensor und die zugehörige Elektronik auf separaten Wafern gefertigt und anschließend mit einem geeigneten Waferbondverfahren miteinander verbunden werden müssen. Damit verbunden sind häufig komplexe Waferdurchkontakte und ein langwieriger und damit teurer Einzel-Wafer-Prozess. Capacitive pressure sensors are known in which a hermetically sealed cavern is needed, e.g. is prepared by sacrificial layer etching of porous silicon. The production of such pressure sensors requires a variety of process steps, associated with high production costs. The process for producing the porous silicon also results in pressure sensors according to the prior art also no back-end CMOS integration option, so that the sensor and the associated electronics must be manufactured on separate wafers and then connected to each other with a suitable wafer bonding process. This often involves complex wafer through-contacts and a lengthy and therefore expensive single-wafer process.

Aus DE 10 2013 001 085 A1 ist ein Drucksensor zur Bestimmung eines Absolutdrucks in einem Medium bekannt, bei dem eine, eine Metallisierung tragende und dem Medium ausgesetzte Membran über einer Spule angeordnet ist und bei dem die Induktivität der Spule zur Bestimmung eines auf die Membran einwirkenden Drucks im Medium ausgewertet wird. Ein veränderter Druck auf die Membran bewirkt eine Veränderung des Abstands der Membran und damit der Metallisierung zur Spule und folglich eine veränderte Induktivität der Spule. Out DE 10 2013 001 085 A1 For example, a pressure sensor for determining an absolute pressure in a medium is known, in which a membrane carrying a metallization and exposed to the medium is arranged above a coil and in which the inductance of the coil is evaluated for determining a pressure acting on the membrane in the medium. A changed pressure on the membrane causes a change in the distance of the membrane and thus the metallization to the coil and consequently a changed inductance of the coil.

Kern und Vorteile der ErfindungCore and advantages of the invention

Die Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche ermöglicht die Bereitstellung eines kostengünstig zu fertigenden und hoch miniaturisierbaren Drucksensorelements, welches mit geeigneter Auswerteschaltung zur Bestimmung oder Messung eines Absolutdrucks in einem Medium geeignet ist. The invention with the features of the independent claims makes it possible to provide a cost-effective to manufacture and highly miniaturizable pressure sensor element, which is suitable with suitable evaluation circuit for determining or measuring an absolute pressure in a medium.

Die Funktionsweise des vorgestellten Drucksensorelements sowie eines daraus gebildeten Drucksensormoduls basiert auf der Durchbiegung einer Membran durch den Umgebungsdruck und einer Abstandsänderung zwischen einer Metallplatte und mindestens einer Spule. Dadurch ändert sich die Induktivität einer Spule auf dem Substrat oder wahlweise die Kopplung zwischen zwei Spulen. Dafür wird entweder ein Wirbelstrom induziert oder eine Ummagnetisierung eines magnetisierbaren Materials realisiert, wobei im letzten Fall die Metallschicht häufig mit Schlitzen versehen wird, um Wirbelströme zu verhindern. Denkbar wäre hier auch direkt ein vormagnetisiertes Material zu verwenden, das über sein Permanentmagnetfeld und den Abstand zur Spule die Induktivität beeinflusst. The operation of the presented pressure sensor element and a pressure sensor module formed therefrom is based on the deflection of a membrane by the ambient pressure and a change in distance between a metal plate and at least one coil. As a result, the inductance of a coil on the substrate or optionally the coupling between two coils changes. For this purpose, either an eddy current is induced or a magnetization reversal of a magnetizable material realized, in the latter case, the metal layer is often provided with slots to prevent eddy currents. It would also be conceivable to use directly a biased material which influences the inductance via its permanent magnetic field and the distance to the coil.

Die Erfindung ist somit umgesetzt in Form eines mikromechanischen, induktiven Drucksensorelements zur Bestimmung eines Absolutdrucks in einem Medium, aufweisend eine Kaverne, die mindestens einseitig durch ein Substrat abgeschlossen ist, eine in oder auf dem Substrat angeordnete Spule, eine aus einem photolitographisch strukturierbaren Polymer gebildete Membran, welche die Kaverne auf mindestens einer weiteren, dem Substrat abgewandten, Seite abschließt, wobei die Membran eine Metallisierung aufweist und dazu vorgesehen ist, dem im Medium herrschenden Absolutdruck ausgesetzt zu werden. The invention is thus implemented in the form of a micromechanical inductive pressure sensor element for determining an absolute pressure in a medium, comprising a cavity which is closed at least on one side by a substrate, a coil arranged in or on the substrate, a membrane formed from a photolithographically patternable polymer which terminates the cavern on at least one further side facing away from the substrate, wherein the membrane has a metallization and is intended to be exposed to the pressure prevailing in the medium absolute pressure.

Vorteilhaft ist dabei die Kaverne hermetisch abgeschlossen istAdvantageously, the cavern is hermetically sealed

Vorteilhaft ist die Metallisierung in die Membran eingebettet oder auf eine Oberfläche der Membran aufgebracht. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung. Advantageously, the metallization is embedded in the membrane or applied to a surface of the membrane. This allows easy production.

Vorteilhaft ist eine Auswertschaltung in oder auf dem Substrat integriert und über, vorzugsweise in dem Substrat oder auf dem Substrat geführte Leiter mit der Spule verbunden. Dies ermöglicht eine erhöhte Systemintegration, zudem kann die Auswerteschaltung schon während der Waferprozessierung implementiert werden. Advantageously, an evaluation circuit is integrated in or on the substrate and connected to the coil via a conductor, preferably guided in the substrate or on the substrate. This allows for increased system integration, in addition, the evaluation circuit can already be implemented during wafer processing.

Vorteilhaft kann die Auswerteschaltung über eine Transponderfunktion verfügen. Damit ist das von ihr zur Verfügung gestellte Auswertesignal draht- und berührungslos auslesbar, zudem ist es damit auch möglich, auf eine eigene Energieversorgung für das Sensorelement zu verzichten, da die für die Signalerzeugung benötigte Energie von einer das Sensorsignal abfragenden Einheit drahtlos, beispielsweise induktiv zuführbar ist. Alternativ kann die benötigte Energie auch aus der Energie zum Zwecks der Datenabfrage erhaltenen Funksignalen rückgewonnen werden. Dies ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise einen Einsatz eines erfindungsgemäßen Drucksensorelements oder eines daraus gebildeten Drucksensormoduls im medizinischen Bereich, beispielsweise zur Implantation in einem Augapfel zwecks Augeninnendruckmessung und -überwachung bei Glaukom- oder Glaukom-gefährdeten Patienten.Advantageously, the evaluation circuit can have a transponder function. Thus, the evaluation signal provided by her wireless and contactless read, also it is thus possible to dispense with its own power supply for the sensor element, since the energy required for the signal generation from a sensor requesting the unit wirelessly, for example inductively fed is. Alternatively, the required energy can also be recovered from the energy obtained for the purposes of data retrieval radio signals. This makes it possible in a particularly advantageous manner to use a pressure sensor element according to the invention or a pressure sensor module formed therefrom in the medical field, for example for implantation in an eyeball for intraocular pressure measurement and monitoring in glaucoma-endangered patients.

Vorteilhaft umfasst eine mikromechanisches, induktives Drucksensormodul ein mikromechanisches, induktives Drucksensorelement wie oben beschrieben und ferner ein zweites, vorzugsweise gleich oder ähnlich aufgebautes Referenz-Drucksensorelement wie oben beschrieben. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Genauigkeit der Druckmessung, da ein Referenzsignal zur Verfügung steht. Vorzugsweise ist dabei das eigentliche Mess-Sensorelement hermetisch gegen das Medium, dessen Druck es zu bestimmen gilt, abgeschlossen, während das Referenz-Sensorelement gegen das Medium nicht abgeschlossen, also offen ausgebildet ist. Advantageously, a micromechanical, inductive pressure sensor module comprises a micromechanical, inductive pressure sensor element as described above and also a second, preferably identically constructed or similar, reference pressure sensor element as described above. This allows an improvement in the accuracy of the pressure measurement, since a reference signal is available. Preferably, the actual measuring sensor element is hermetically sealed against the medium whose pressure is to be determined, while the reference sensor element is not finished against the medium, that is, it is open.

Vorteilhaft ist ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen, induktiven Drucksensorelements wie vor mit den Schritten

– Bereitstellen eines mikromechanischen Substrats,
– Auf- oder Einbringen einer elektrischen Spule,
– Aufbringen einer ersten Abdeckschicht auf einer Oberfläche des Substrats im Bereich der Spule
– Aufbringen einer zweiten Abdeckschicht über der ersten Abdeckschicht und durch die erste Abdeckschicht nicht bedeckten Bereichen der Oberfläche des Substrats
– Auf- oder Einbringen einer Metallschicht auf oder in die zweite Abdeckschicht
– Strukturieren der Metallschicht
– Partielles Entfernen der zweiten Abdeckschicht, sodass die Membran durch den verbleibenden Abschnitt der zweiten Abdeckschicht gebildet wird
– Entfernen der ersten Abdeckschicht, wodurch die Kaverne gebildet wird.

Advantageous is a method for producing a micromechanical, inductive pressure sensor element as before with the steps

Providing a micromechanical substrate,
- mounting or inserting an electrical coil,
- Applying a first cover layer on a surface of the substrate in the region of the coil
- Applying a second cover layer over the first cover layer and by the first cover layer uncovered areas of the surface of the substrate
- Applying or introducing a metal layer on or in the second cover layer
- Structuring the metal layer
Partially removing the second cover layer so that the membrane is formed by the remaining portion of the second cover layer
- Remove the first cover layer, whereby the cavern is formed.

Vorteilhaft umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt Hermetisches Verschließen der Kaverne durch Aufbringen einer dritten Abdeckschicht über dem verbleibenden Abschnitt der mit der Metallschicht versehenen zweiten Abdeckschicht sowie in und/oder über einem durch das partielle Entfernen der zweiten Abdeckschicht gebildeten Durchbruch durch die zweiten Abdeckschicht.Advantageously, the method comprises a further step of hermetically sealing the cavern by applying a third covering layer over the remaining portion of the second covering layer provided with the metal layer and in and / or above an opening formed by the partial removal of the second covering layer by the second covering layer.

Weiterhin ist es von besonderem Vorteil, dass das vorgeschlagene mikromechanische, induktive Drucksensorelement sowie ein solches Drucksensorelement umfassendes mikromechanisches, induktives Drucksensormodul mit wenigen und an sich geläufigen, unproblematischen Prozessschritten der Mikromechanik herstellbar ist. Damit ist die Erfindung insbesondere auch für eine Massenfertigung geeignet, wobei die Kosten für ein Sensorelement oder ein darauf aufbauendes Sensormodul gering ausfallen können.Furthermore, it is of particular advantage that the proposed micromechanical, inductive pressure sensor element and such a pressure sensor element comprehensive micromechanical, inductive pressure sensor module with a few and per se known, unproblematic process steps of micromechanics can be produced. Thus, the invention is particularly suitable for mass production, the cost of a sensor element or a sensor module based thereon may be low.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente oder Schritte.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail below. Like reference numerals designate the same or equivalent elements or steps.

Es zeigenShow it

1 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch eine Ausführungsform eines Drucksensormoduls 3, welches ein erfindungsgemäßes mikromechanisches induktives Drucksensorelements 1 umfasst, 1 a schematic representation of a section through an embodiment of a pressure sensor module 3 , which is a micromechanical inductive pressure sensor element according to the invention 1 includes,

2 eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines Drucksensormoduls, welches ein erfindungsgemäßes mikromechanisches induktives Drucksensorelements umfasst, 2 a further advantageous embodiment of a pressure sensor module, which comprises a micromechanical inductive pressure sensor element according to the invention,

3 eine dritte vorteilhafte Ausführungsform eines Drucksensormoduls, welches ein erfindungsgemäßes mikromechanisches induktives Drucksensorelements umfasst, 3 A third advantageous embodiment of a pressure sensor module comprising a micromechanical inductive pressure sensor element according to the invention,

4 eine Druckmessanordnung umfassend eine vierte vorteilhafte Ausführungsform eines Drucksensormoduls, welches ein erfindungsgemäßes mikromechanisches induktives Drucksensorelements umfasst, 4 a pressure measuring arrangement comprising a fourth advantageous embodiment of a pressure sensor module, which comprises a micromechanical inductive pressure sensor element according to the invention,

5 bis 13 Bearbeitungsstufen im Rahmen des Herstellungsprozesses eines erfindungsgemäßen Drucksensorelements. 5 to 13 Processing stages in the context of the manufacturing process of a pressure sensor element according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Das mikromechanische induktive Sensorelement 1 umfasst ein MEMS-(Mikro Elektro Mechanisches System)Substrat 10. Bei dem Substrat kann es sich um einen aus der Halbleiterfertigung an sich bekannten Silizium-basierten Wafer oder einen CMOS-Wafer handeln. Alternativ kann auch ein Polymer- oder Glassubstrat verwendet werden. The micromechanical inductive sensor element 1 includes a MEMS (Micro Electro Mechanical System) substrate 10 , The substrate may be a silicon-based wafer known per se from semiconductor manufacturing or a CMOS wafer. Alternatively, a polymer or glass substrate may also be used.

Das Substrat 10 weist eine Spule 12 auf. Diese kann in das Substrat 10 integriert oder auf einer Oberfläche des Substrats aufgebracht sein. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine mehrere Windungen aufweisende, spiralförmig in einer Ebene parallel zu einer großen Oberfläche, im vorliegenden Fall einer Vorderseite des Substrats 10 angeordnete Spule 12. Diese besteht aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al) oder einem anderen Metall. Alternativ kann die Spule auch aus einem leitfähigen Halbleitermaterial bestehen. Anschlüsse 121 und 122 der Spule 12 können beispielsweise durch das Substrat 10 hindurch auf eine Rückseite des Substrats 10 geführt sein. The substrate 10 has a coil 12 on. This can be in the substrate 10 integrated or applied to a surface of the substrate. In the present case, it is a multi-turn, spiraling in a plane parallel to a large surface, in the present case a front side of the substrate 10 arranged coil 12 , This consists of an electrically conductive material, for example copper (Cu) or aluminum (Al) or another metal. Alternatively, the coil may also consist of a conductive semiconductor material. connections 121 and 122 the coil 12 For example, through the substrate 10 through to a back side of the substrate 10 be guided.

Die Spule kann, wie in 1 dargestellt, in einer oder, wie beispielsweise gemäß der Ausführungsform der 2 auch in mehreren Ebenen 123 und 124 ausgebildet sein. Die Anlage in mehreren Ebenen ermöglicht einer Vergrößerung der Induktivität der Spule 12. The coil can, as in 1 shown in or, as for example according to the embodiment of 2 also in several levels 123 and 124 be educated. The system in several levels makes it possible to increase the inductance of the coil 12 ,

Das Sensorelement 1 umfasst ferner einer Kaverne 15, die einseitig durch das Substrat 10 abgeschlossen ist. Im vorliegenden Fall bildet das Substrat 10, genauer die Vorderseite des Substrats 10, einen Boden 153 der Kaverne 15. The sensor element 1 further includes a cavern 15 , which are unilaterally through the substrate 10 is completed. In the present case, the substrate forms 10 , more precisely the front of the substrate 10 , a floor 153 the cavern 15 ,

Randbereiche 151 und 152 der Kaverne 15 sind durch Polymer gebildet. Bei dem Polymer handelt es sich vorzugsweise um ein photolithographisch strukturierbares Polymer, wie etwa Photolack mit der Typbezeichung SU-8 oder das an sich bekannte Polymer mit der Bezeichnung PDOT:PSS oder andere handeln.border areas 151 and 152 the cavern 15 are formed by polymer. The polymer is preferably a photolithographically structurable polymer such as photoresist of the type designation SU-8 or the per se known polymer designated PDOT: PSS or others.

Die Kaverne 15 ist mit einer als Membran 16 fungierenden Polymerschicht, nachfolgend auch Deckschicht, überdeckt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um dasselbe Polymer, wie dasjenige, durch welches die Randbereiche 151 und 152 der Kaverne 15 gebildet werden. Die Dicke der Membran kann vorzugsweise 100 µm betragen. In der hier dargestellten vorteilhaften Ausführungsform ist die Kaverne 15 hermetisch abgeschlossen. Dies wird durch einen Verschluss 17 erreicht, der einen Durchbruch 161 in der Membran 16 verschließt.The cavern 15 is with a as a membrane 16 functioning polymer layer, subsequently also cover layer, covered. This is preferably the same polymer as the one through which the edge regions 151 and 152 the cavern 15 be formed. The thickness of the membrane may preferably be 100 μm. In the advantageous embodiment shown here, the cavern 15 hermetically sealed. This is done by a closure 17 achieved a breakthrough 161 in the membrane 16 closes.

Die Membran 16 weist eine Metallschicht 18 auf. Diese kann, wie in 1 dargestellt, einseitig auf die Membran 16 aufgebracht sein. Es ist auch möglich, die Metallschicht 18 in die Membran 16 zu integrieren. Die Metallschicht kann beispielsweise aus Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al) bestehen. Die Metallschicht 18 kann auch aus einem anderen, insbesondere aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material wie z.B. Permalloy FeNi bestehen. Die Metallschicht 18 muss dabei nicht durchgängig sein, sondern kann auch Geometrieelemente, wie beispielsweise Schlitze und/oder anderweitige Aussparungen aufweisen. The membrane 16 has a metal layer 18 on. This can, as in 1 shown, on one side of the membrane 16 be upset. It is also possible the metal layer 18 in the membrane 16 to integrate. The metal layer may consist, for example, of copper (Cu) or aluminum (Al). The metal layer 18 may also consist of another, in particular of a magnetic or magnetizable material such as Permalloy FeNi. The metal layer 18 does not have to be consistent, but may also have geometry elements, such as slots and / or other recesses.

Die Induktivität der Spule 15 wird durch die Metallschicht 18 mitbestimmt. Die Erfindung macht sich den Effekt zunutze, dass insbesondere auch der Abstand der Metallschicht 18 von der Spule 15 einen messbaren Einfluss auf die Induktivität der Spule 15 hat. Somit ist eine Veränderung des Abstands der Metallschicht 18 von der Spule 15 infolge einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Abstands der Membran 16 vom Boden 153 der Kaverne 15 infolge eines auf die Membran 16 einwirkenden Umgebungsdrucks p durch Bestimmung einer veränderten Induktivität oder einer Veränderung der Induktivität der Spule 15 ermittelbar. The inductance of the coil 15 is through the metal layer 18 influenced. The invention makes use of the effect that, in particular, the distance of the metal layer 18 from the coil 15 a measurable influence on the inductance of the coil 15 Has. Thus, a change in the spacing of the metal layer 18 from the coil 15 due to an increase or decrease in the distance of the membrane 16 from the ground 153 the cavern 15 due to a on the membrane 16 acting ambient pressure p by determining an altered inductance or a change in the inductance of the coil 15 determined.

Bei der in 1 dargestellten vorteilhaften Ausführungsform eines mikromechanischen, induktiven Drucksensormoduls 3 ist auf dem Substrat 10 neben dem zuvor beschriebenen Sensorelement 1 ein zweites Sensorelement 2, auch Referenz-Sensorelement 2 genannt, angeordnet. Dieses zweite Sensorelement 2 weist vorteilhaft den gleichen oder einen gleichartigen Aufbau wie das erste Sensorelement 1 auf mit dem Unterschied, dass beim zweiten Sensorelement 2 dessen zweite Kaverne 25 nicht hermetisch von der Umgebung abgeschlossen ist. Dazu ist der ein zweiter Durchbruch durch eine zweite Membran 26 des zweiten Sensorelements nicht verschlossen. Mithin herrscht in der zweiten Kaverne 25 des zweiten Sensorelements der Umgebungsdruck p eines Mediums, in welches das Drucksensormodul 3 eingebracht worden ist bzw. in welchem sich das Drucksensormodul 3 befindet. At the in 1 illustrated advantageous embodiment of a micromechanical, inductive pressure sensor module 3 is on the substrate 10 in addition to the previously described sensor element 1 a second sensor element 2 , also reference sensor element 2 called, arranged. This second sensor element 2 advantageously has the same or a similar structure as the first sensor element 1 on with the difference that at the second sensor element 2 its second cavern 25 not hermetically sealed off from the environment. This is the second breakthrough through a second membrane 26 the second sensor element not closed. Consequently prevails in the second cavern 25 the second sensor element of the ambient pressure p of a medium, in which the pressure sensor module 3 has been introduced or in which the pressure sensor module 3 located.

Das zweite Sensorelement 2 weist eine durch das mit einer zweiten Spule 22 versehene Substrat 10 als Boden 253 einseitig abgeschlossene zweite Kaverne 25 auf, welche durch zweite, laterale Wandabschnitte 251 und 252 aus Polymer sowie einer zweiten Deckschicht bzw. zweiten Membran 26 begrenzt ist. Die zweite Membran 26 ist wiederum mit einer zweiten Metallschicht 28 versehen, deren Beschaffenheit und Abstand von der zweiten Spule 22 für deren Induktivität mit maßgebend ist. Anschlüsse der zweiten Spule 22 können auch hier durch das Substrat 10 hindurch auf dessen Rückseite geführt sein.The second sensor element 2 has a through the with a second coil 22 provided substrate 10 as ground 253 one-sided closed second cavern 25 on, which by second, lateral wall sections 251 and 252 of polymer and a second cover layer or second membrane 26 is limited. The second membrane 26 is in turn with a second metal layer 28 provided, the nature and distance from the second coil 22 for the inductance is decisive. Connections of the second coil 22 also here through the substrate 10 be passed through on the back.

Während infolge des aus der Umgebung einwirkenden Drucks die Membran 16 des Sensorelements 1 1 auf die Spule 12 zu oder von dieser weg verschoben wird, ist dies im Fall des Referenzsensormoduls 2 nicht der Fall, da dort in der zweiten Kaverne 25 der Umgebungsdruck herrscht. Mithin kann das zweite Sensorelement 2 als Referenz für vergleichende Messungen herangezogen werden. While due to the pressure acting from the environment the membrane 16 of the sensor element 1 1 on the spool 12 is shifted to or from this, this is the case of the reference sensor module 2 not the case, because there in the second cavern 25 the ambient pressure prevails. Consequently, the second sensor element 2 be used as a reference for comparative measurements.

Das Sensorelement 1 sowie das zweite Sensorelement 2 bilden zusammen das auf einem gemeinsamen Substrat angeordnete Sensormodul.The sensor element 1 and the second sensor element 2 together form the sensor module arranged on a common substrate.

Die in 2 dargestellte weitere vorteilhafte Ausführungsform eines Drucksensormoduls 3, unterscheidet sich von der Ausführungsform der 1 nur in der Auslegung der Spulen 12 und 22, welche hier in zwei oder mehr Ebenen 123 und 124 für die Spule 12 sowie 223 und 224 für die zweiten Spule 22 angelegt sind. Dadurch kann bei gleichem Flächenverbrauch für die Spulen 12 und 22 deren Induktivität erhöht werden.In the 2 illustrated further advantageous embodiment of a pressure sensor module 3 , differs from the embodiment of the 1 only in the design of the coils 12 and 22 which are here in two or more levels 123 and 124 for the coil 12 such as 223 and 224 for the second coil 22 are created. This allows for the same area consumption for the coils 12 and 22 their inductance can be increased.

Die in 3 dargestellte dritte vorteilhafte Ausführungsform eines Drucksensormoduls 3, unterscheidet sich von der Ausführungsform der 1 in der Auslegung der Spulen 12 und 22. Während gemäß 1 jeweils nur eine Spule pro Drucksensorelement vorgesehen ist, umfasst die Ausführungsform gemäß 3 eine erste Anregungsspule 125 sowie eine erste Auswertespule 126 für das erste Drucksensorelement 1 sowie eine zweite Anregungsspule 225 und eine zweite Auswertespule 226 für das zweite Drucksensorelement 2. In the 3 illustrated third advantageous embodiment of a pressure sensor module 3 , differs from the embodiment of the 1 in the design of the coils 12 and 22 , While according to 1 only one coil per pressure sensor element is provided, which includes Embodiment according to 3 a first excitation coil 125 and a first evaluation coil 126 for the first pressure sensor element 1 and a second excitation coil 225 and a second evaluation coil 226 for the second pressure sensor element 2 ,

Im Gegensatz zur Messung der Spuleninduktivität, wird hier die Kopplung zwischen der ersten Anregungsspule 125 und der ersten Auswertespule 126 bestimmt. Dazu wird die, bevorzugt kreisförmige, Anregungsspule 125 mit einem wechselförmigen elektrischen Signal, also einer Wechselspannung beaufschlagt. In contrast to the measurement of the coil inductance, here the coupling between the first excitation coil 125 and the first evaluation coil 126 certainly. For this purpose, the, preferably circular, excitation coil 125 with an alternating electric signal, so applied to an AC voltage.

Die Frequenz der beispielsweise sinusförmigen Wechselspannung wird vorzugsweise im Bereich einiger Mega-Hertz (MHz), beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise 5 MHz, gewählt. Dadurch entsteht ein elektromagnetisches Wechselfeld, welches in die Auswertespule 126 koppelt und dort entsprechende Wechselspannungen induziert. Die Kopplung zwischen Anregungs- und Auswertespule 125 und 126 ist dabei abhängig vom Abstand der Metallschicht 18 von den Spulen 125 und 126 und damit abhängig von dem auf die Membran 16 einwirkenden Absolutdruck. The frequency of, for example, sinusoidal alternating voltage is preferably selected in the range of a few megahertz (MHz), in the present embodiment preferably 5 MHz. This creates an electromagnetic alternating field, which is in the evaluation coil 126 coupled and induced there corresponding AC voltages. The coupling between excitation and evaluation coil 125 and 126 depends on the distance of the metal layer 18 from the coils 125 and 126 and thus dependent on the on the membrane 16 acting absolute pressure.

Durch Auswertung des in der ersten Auswertespule 126 induzierten Signals, insbesondere durch Vergleich des Betrags des induzierten Signals mit dem des Anregungssignals kann der Kopplungsfaktor zwischen Anregungs- und Auswertespule 125 und 126 und somit ein Maß für den einwirkenden Absolutdruck bestimmt werden. Die Auswertung kann durch Demodulation des in der ersten Auswertespule 126 induzierten Signals mit dem Trägersignal, dem Signal der Anregungsspule 125, erfolgen, wobei Betrag und Phase des Auswertsignals eine Aussage über die Kopplung zulassen. Der Betrag variiert kontinuierlich mit dem Abstand der Metallschicht 18 von den Spulen und ist damit abhängig vom Druck p. Somit ist die Kopplung und der dar zwischen Anregungs- und Auswertespule 125 und 126 ein Maß für den auf die Membran wirkenden Druck. By evaluation of the in the first evaluation coil 126 induced signal, in particular by comparing the amount of the induced signal with that of the excitation signal, the coupling factor between the excitation and Auswertespule 125 and 126 and thus a measure of the applied absolute pressure can be determined. The evaluation can be done by demodulation of the in the first evaluation coil 126 induced signal with the carrier signal, the signal of the excitation coil 125 , Wherein the magnitude and phase of the evaluation signal allow a statement about the coupling. The amount varies continuously with the distance of the metal layer 18 from the coils and is thus dependent on the pressure p. Thus, the coupling and the dar between excitation and Auswertespule 125 and 126 a measure of the pressure acting on the membrane.

Analog gilt dies auch die Kopplung zwischen zweiter Anregungsspule 225 und zweiter Auswertespule 226, wobei diese aufgrund der offenen zweiten Kaverne konstant ist und somit als Referenz dient.Analogously, this also applies to the coupling between the second excitation coil 225 and second evaluation coil 226 , which is constant due to the open second cavern and thus serves as a reference.

4 zeigt eine Druckmessanordnung umfassend eine vierte vorteilhafte Ausführungsform eines Drucksensormoduls 3, welches ein erfindungsgemäßes mikromechanisches induktives Drucksensorelement 1 umfasst. In Abwandlung zu den Lösungen der 1 bis 3 sind hier eine erste Auswertespule 126 am Boden 153 der ersten Kaverne 15, eine zweite Auswertespule 226 am zweiten Boden 253 der zweiten Kaverne 25 und eine gemeinsame Anregungsspule 125 für beide Drucksensorelemente 1 und 2 vorgesehen, wobei die gemeinsame Anregungsspule 125 im vorliegenden Fall an der Unterseite des Substrats 10 angeordnet ist. 4 shows a pressure measuring arrangement comprising a fourth advantageous embodiment of a pressure sensor module 3 , which is a micromechanical inductive pressure sensor element according to the invention 1 includes. In modification to the solutions of 1 to 3 Here are a first evaluation coil 126 on the ground 153 the first cavern 15 , a second evaluation coil 226 on the second floor 253 the second cavern 25 and a common excitation coil 125 for both pressure sensor elements 1 and 2 provided, wherein the common excitation coil 125 in the present case at the bottom of the substrate 10 is arranged.

Die Anregungsspule 125 wird durch eine Steuerung 4 über ein Zuleitungspaar mit einem Anregungssignal beaufschlagt. Die resultierenden Signale in der ersten Auswertespule 126 des ersten Drucksensorelements 1 sind der Steuerung 4 über ein erstes Leitungspaar 129 zugeführt. Analog sind die resultierenden Signale in der zweiten Auswertespule 226 des zweiten Drucksensorelements 2 der Steuerung über ein zweites Leitungspaar 229 zugeführt. The excitation coil 125 is through a controller 4 acted upon via a pair of leads with an excitation signal. The resulting signals in the first evaluation coil 126 the first pressure sensor element 1 are the controller 4 over a first line pair 129 fed. The resulting signals are analog in the second evaluation coil 226 the second pressure sensor element 2 the control over a second line pair 229 fed.

Die Steuerung 4 bestimmt aus einem Vergleich der über erstes und zweites Leistungspaar zugeführten Auswertesignale der ersten Auswertespule 126 und der zweiten Auswertespule 226 des Absolutdruck p, welcher in dem Medium M herrscht, in welches das Sensormodul 3 eingebracht ist. Die Steuerung gibt über einen Signalausgang 41 ein den Absolutdruck p anzeigendes Signal aus. The control 4 determined from a comparison of the first and second power pair supplied evaluation signals of the first evaluation coil 126 and the second evaluation coil 226 the absolute pressure p, which prevails in the medium M, in which the sensor module 3 is introduced. The controller gives via a signal output 41 a signal indicating the absolute pressure p.

Der Signalausgang 41 der Steuerung kann in vorteilhafter Ausgestaltung auch berührungslos auslesbar sein. Möglich ist beispielsweise eine Auslegung in Transponder-Bauweise, bei der eine für den Betrieb eines aus Drucksensormodul 3 und Steuerung 4 gebildeten mikromechanischen, induktiven Drucksensors erforderliche Energie berührungslos, insbesondere beispielsweise durch induktive Energieübertragung dem Drucksensor zugeführt und das vom Drucksensor zur Verfügung gestellte, den Absolutdruck p im Medium M anzeigende Signal induktiv an eine abfragende Einheit zur Verfügung gestellt wird. Dies ist beispielsweise bei Einsatz des erfindungsgemäßen Sensors im medizinischen Bereich, etwa bei Anordnung des Drucksensors im Augeninneren zur Augeninnendruckmessung von besonderem Vorteil.The signal output 41 the controller can be read without contact in an advantageous embodiment. Possible, for example, a design in transponder construction, in which one for the operation of a pressure sensor module 3 and control 4 formed micromechanical inductive pressure sensor required energy without contact, in particular, for example, supplied by inductive energy transfer to the pressure sensor and provided by the pressure sensor available, the absolute pressure p in the medium M indicative signal is provided inductively to a querying unit available. This is for example when using the sensor according to the invention in the medical field, such as in the arrangement of the pressure sensor inside the eye for intraocular pressure measurement of particular advantage.

Zur Bestimmung der des Druckes p im Medium M kann eine direkte Induktivitätsmessung verwendet werden, beispielsweise in Verbindung mit den Drucksensormodulen 3 gemäß den ersten beiden Ausführungsformen, wie anhand der 1 und 2 beschrieben, also mit nur jeweils einer Spule pro Drucksensorelement. To determine the pressure p in the medium M, a direct inductance measurement can be used, for example in conjunction with the pressure sensor modules 3 according to the first two embodiments, as based on the 1 and 2 described, so with only one coil per pressure sensor element.

Dazu kann die Spule als Bestandteil eines Schwingkreises, etwa als frequenzbestimmendes Element in einem LC Schwingkreis eingesetzt werden und die Resonanzfrequenz über einen Zähler bestimmt werden. For this purpose, the coil can be used as part of a resonant circuit, such as a frequency-determining element in a LC resonant circuit and the resonance frequency can be determined by a counter.

Nachfolgend wird der Prozess zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Drucksensorelements anhand der 5 bis 10 erläutert. Hereinafter, the process for producing a pressure sensor element according to the invention will be described with reference to FIGS 5 to 10 explained.

Der Prozess beginnt gemäß 5 mit der Bereitstellung eines MEMS-(Mikro Elektro Mechanisches System)Substrats 10. Bei dem Substrat kann es sich um einen aus der Halbleiterfertigung an sich bekannten Silizium-basierten Wafer oder einen CMOS-Wafer handeln. Alternativ kann auch ein Polymer- oder Glassubstrat verwendet werden. Das Substrat 10 weist eine Spule 12 auf. Diese kann in das Substrat 10 integriert oder auf einer Oberfläche 101 des Substrats 10 aufgebracht sein. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine mehrere Windungen aufweisende, spiralförmig in einer Ebene parallel zu einer großen Oberfläche des Substrats 10 angeordnete Spule 12. Diese besteht aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al) oder einem anderen Metall. Alternativ kann die Spule auch aus einem leitfähigen Halbleitermaterial bestehen. The process starts according to 5 with the provision of a MEMS (Micro Electro Mechanical System) substrate 10 , The substrate may be a silicon-based wafer known per se from semiconductor manufacturing or a CMOS wafer. Alternatively, a polymer or glass substrate may also be used. The substrate 10 has a coil 12 on. This can be in the substrate 10 integrated or on a surface 101 of the substrate 10 be upset. In the present case, it is a multi-turn, spiraling in a plane parallel to a large surface of the substrate 10 arranged coil 12 , This consists of an electrically conductive material, for example copper (Cu) or aluminum (Al) or another metal. Alternatively, the coil may also consist of a conductive semiconductor material.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann das Substrat 10 bereits eine Auswerteschaltung 4, welche im Zusammenhang mit der Beschreibung der 4 auch als Steuerung 4 bezeichnet wird, enthalten. Die Auswerteschaltung 4 kann dabei beispielsweise als CMOS-Schaltung in einem CMOS-Substrat 10 implementiert sein. In an advantageous embodiment, the substrate 10 already an evaluation circuit 4 , which in connection with the description of the 4 also as a controller 4 is designated contain. The evaluation circuit 4 can be used, for example, as a CMOS circuit in a CMOS substrate 10 be implemented.

In einem folgenden Prozessschritt wird auf der Oberseite 101 des Substrats 10 eine erste Opferschicht 150 aufgebracht. Diese ist vorteilhaft in Form eines Fotolacks ausgebildet, welcher vorteilhafter Weise positiv entwickelt wird und sich dadurch bei einem späteren Opferschicht-Ätzen vollständig in der Ätzlösung löst. Diese Fotolack-Opferschicht bedeckt die Substratoberseite 101 zumindest im Bereich der Spule 12 (6). In a following process step will be on top 101 of the substrate 10 a first sacrificial layer 150 applied. This is advantageously designed in the form of a photoresist, which is advantageously developed positively and thereby dissolves completely in a subsequent sacrificial layer etching in the etching solution. This photoresist sacrificial layer covers the substrate top 101 at least in the area of the coil 12 ( 6 ).

In einem folgenden Prozessschritt wird die erste Opferschicht 150 strukturiert. Dies bedeutet im vorliegenden Fall, dass die Opferschicht 150 auf einen Bereich 1501 oberhalb der Spule 12 reduziert wird, der beim fertig gestellten Drucksensorelement 1 der Kaverne 15 entspricht. Das Strukturieren kann durch ein mechanisches Verfahren, wie Fräsen oder dergleichen oder durch Ätzen mittels eines lokal scharf begrenzbaren Ätzverfahrens, wie Gasphasenätzen oder durch ein Ätzverfahren in Verbindung mit einer vorherigen Maskierung des nicht zu entfernenden Bereichs 1501 der Opferschicht erfolgen. Das Ergebnis dieses Prozessschritts ist in 7 dargestellt. In a following process step becomes the first sacrificial layer 150 structured. This means in the present case that the sacrificial layer 150 to one area 1501 above the coil 12 is reduced when the finished pressure sensor element 1 the cavern 15 equivalent. The patterning may be by a mechanical method such as milling or the like, or by etching by means of a locally sharply delimitable etching method such as gas phase etching or by an etching method in conjunction with a prior masking of the area not to be removed 1501 the sacrificial shift. The result of this process step is in 7 shown.

In einem folgenden Prozessschritt wird auf die Oberseite der im vorherigen Schritt erzeugten Struktur gemäß 7 eine zweite Schicht 160 aufgebracht. Dabei handelt es sich vorzugsweise wiederum um einen Fotolack, der im Vergleich zu dem für die erste Opferschicht verwendeten Fotolack eine höhere chemische Robustheit aufweist und der bei dem nachfolgenden Opferschichtätzen nur minimal angegriffen wird, wie beispielsweise eine Fotolack mit der Typ-Bezeichnung SU-8, welcher vorzugsweise negativ entwickelt wird und dadurch robuster gegen standardmäßige Lackätzmittel wie beispielsweise DMSO oder Aceton ist und welcher durch einen Aushärteschritt, genauer Temperung, weiter quervernetzt werden kann und dadurch eine erhöhte chemische und mechanische Stabilität aufweist. Das Ergebnis dieses Schritts ist in 8 dargestellt. Dort ist das Substrat 10 mit an seiner Oberseite 101 angeordneten Spulenwicklungen 12, darüber abgeschiedener und strukturierter erster Opferschicht 1501 und darüber und über der im Übrigen durch die Strukturierung der ersten Opferschicht 150 wieder freigelegten Oberfläche 101 des Substrats 10 abgeschiedenen zweiten Schicht 160 zu erkennen. Aus der zweiten Schicht 160 werden nachfolgend die die Kaverne 15 begrenzenden Wandbereiche 151, 152 und die die Kaverne 15 abdeckende Membran 16 gebildet. In a following process step is performed on top of the structure generated in the previous step 7 a second layer 160 applied. This is again preferably a photoresist which has a higher chemical robustness in comparison to the photoresist used for the first sacrificial layer and which is only minimally attacked in the subsequent sacrificial layer etching, for example a photoresist with the type designation SU-8, which is preferably negatively developed and thus more robust against standard paint etchant such as DMSO or acetone and which can be further crosslinked by a curing step, more precisely annealing, and thus has increased chemical and mechanical stability. The result of this step is in 8th shown. There is the substrate 10 with at its top 101 arranged coil windings 12 , deposited and structured first sacrificial layer 1501 and above and beyond that by structuring the first sacrificial layer 150 re-exposed surface 101 of the substrate 10 deposited second layer 160 to recognize. From the second layer 160 subsequently become the cavern 15 limiting wall areas 151 . 152 and the cavern 15 covering membrane 16 educated.

In einem folgenden Prozessschritt wird auf der zweiten Schicht 160 eine Metallschicht 180 abgeschieden. Alternativ kann die Metallschicht auch im Rahmen des vorhergehenden Prozessschrittes in die zweite Schicht 160 integriert, also eingebettet werden. Die Metallschicht 180 bildet die Grundlage für die spätere Metallschicht 18. Das Ergebnis dieses Prozessschrittes ist in 9 dargestellt.In a following process step is on the second layer 160 a metal layer 180 deposited. Alternatively, the metal layer can also in the context of the preceding process step in the second layer 160 integrated, so embedded. The metal layer 180 forms the basis for the later metal layer 18 , The result of this process step is in 9 shown.

Im nachfolgenden Prozessschritt wird die Metallschicht 180 strukturiert, so dass diese als Maske für eine anschließende Öffnung der zweiten Schicht 160 fungiert. Die zweite Schicht 160 wird dabei in einem durch die lokal eng begrenzte Öffnung in der Metallschicht 180 in einem ebenfalls lokal eng begrenzten Bereich mit an sich bekannten Verfahren, wie Plasma-, Gasphasen oder nasschemisches Ätzen geöffnet. Die Wahl eines geeigneten Plasma-Ätzverfahren ermöglicht ein lokales und anisotropes Ätzen der zweiten Schicht 160. Das Öffnen der zweiten Schicht 160 erfolgt bis auf die Oberfläche 101 des Substrats 10. Dazu ist der für die zweite Schicht 160 verwendete zweite Fotolack idealerweise noch nicht durch einen Temperschritt quervernetzt worden. Das Ergebnis dieses Prozessschritts ist in 10 dargestellt, wo bereits der Durchbruch bzw. die Öffnung 161 der Membran 16 erkennbar ist. In the following process step, the metal layer 180 structured so that this as a mask for subsequent opening of the second layer 160 acts. The second layer 160 is doing in a through the locally narrow opening in the metal layer 180 in a likewise locally limited area with known methods, such as plasma, gas-phase or wet-chemical etching open. The choice of a suitable plasma etching process enables a local and anisotropic etching of the second layer 160 , Opening the second layer 160 takes place down to the surface 101 of the substrate 10 , This is the second layer 160 ideally, the second photoresist used had not yet been cross-linked by an annealing step. The result of this process step is in 10 shown where already the breakthrough or the opening 161 the membrane 16 is recognizable.

In einem nachfolgenden Prozessschritt erfolgt ein Opferschichtätzen der ersten Opferschicht 150 bzw. des davon noch vorhandenen Abschnitts 1501. Dazu wurde der zweite Fotolack der zweiten Schicht 160 idealerweise zuvor durch einen Temperschritt quervernetzt. Vorzugsweise wird für diesen Prozessschritt eine Ätzlösung verwendet, gegen welche der zweite Fotolack chemisch stabil ist, bei der der erste Fotolack komplett in Lösung geht und damit durch die Öffnung 161 im zweiten Fotolack entweichen kann. Dieser Prozessschritt kann aus einer Mehrzahl von Teilschritten bestehen, idealerweise aber aus maximal zwei gleichen Teilschritten, in jeweils derselben Ätzlösung, zur vollständigen Entfernung des ersten Fotolackes 1501. Das Ergebnis ist in 11 dargestellt. Hier ist die durch vollständiges Entfernen der ersten Opferschicht 150 bzw. des davon vor diesem Prozessschritt noch verbliebenen Abschnitts 1501 entstandene Kaverne 15 zu erkennen, die einseitig von der Oberseite 101 des Substrats und an den übrigen Seiten von der zweiten Schicht 160, welche Seitenwände 151 und 152 sowie die Decke bildende Membran 16 ergibt, umschlossen ist. In a subsequent process step, sacrificial layer etching of the first sacrificial layer takes place 150 or the remaining section 1501 , This was the second photoresist of the second layer 160 ideally previously cross-linked by an annealing step. Preferably, an etching solution is used for this process step, against which the second photoresist is chemically stable, in which the first photoresist completely dissolves and thus through the opening 161 can escape in the second photoresist. This process step can consist of a plurality of substeps, but ideally from a maximum of two equal sub-steps, in each case the same etching solution, for complete removal of the first photoresist 1501 , The result is in 11 shown. Here's the one by completely removing the first sacrificial layer 150 or the part thereof remaining before this process step 1501 resulting cavern 15 to recognize the one-sided from the top 101 of the substrate and on the remaining sides of the second layer 160 , which sidewalls 151 and 152 as well as the ceiling forming membrane 16 results, is enclosed.

In einem nachfolgenden Prozessschritt wird eine dritte, wiederum vorzugsweise aus Fotolack bestehende Schicht 170 aufgebracht und damit die Öffnung 161 in Membran bzw. zweiter Schicht 160 und in der Metallschicht 18 verschlossen. Vorzugsweise wird dafür ein hochviskoser Lack verwendet, der nicht in den Bereich unter der zweiten Schicht 160 und damit nicht in die Kaverne 15 eindringen kann. Alternativ kann auch ein niederviskoser Lack durch ein Sprühverfahren aufgebracht werden. Die dritte Schicht 170 schließt die Kaverne 15 des mikromechanischen, induktiven Drucksensorelements 1 hermetisch ab und bildet damit den Verschluss 17 (12). In a subsequent process step, a third, again preferably made of photoresist layer 170 applied and thus the opening 161 in membrane or second layer 160 and in the metal layer 18 locked. Preferably, a high-viscosity lacquer is used for this, which is not in the area under the second layer 160 and not in the cavern 15 can penetrate. Alternatively, a low-viscosity paint can be applied by a spray process. The third layer 170 closes the cavern 15 the micromechanical, inductive pressure sensor element 1 hermetically and thus forms the closure 17 ( 12 ).

Optional kann in einem nachfolgenden Prozessschritt die dritte Schicht 170 nochmals strukturiert werden, so dass der Verschluss, wie in 13 ersichtlich, lokal auf den Durchbruch bzw. die Öffnung 161 der Membran 16 und der Metallschicht 18 beschränkt wird (13).Optionally, in a subsequent process step, the third layer 170 be restructured so that the closure, as in 13 seen locally on the opening or the opening 161 the membrane 16 and the metal layer 18 is restricted ( 13 ).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013001085 A1 [0003]

Claims

Micro-mechanical, inductive pressure sensor element ( 1 ) for determining an absolute pressure in a medium (M), comprising a cavern ( 15 ), which at least on one side by a substrate ( 10 ), one in or on the substrate ( 10 ) arranged coil ( 12 ), a membrane formed from a photolithographically structurable polymer ( 16 ), which the cavern ( 15 ) on at least one other, the substrate ( 10 ) side facing away, wherein the membrane ( 16 ) a metallization ( 18 ) and is intended to be subjected to the absolute pressure (p) prevailing in the medium (M).

Micromechanical, inductive pressure sensor element according to claim 1, characterized in that the cavern ( 15 ) is hermetically sealed.

Micromechanical, inductive pressure sensor element according to one of the preceding claims, characterized in that the metallization ( 18 ) in the membrane ( 16 ) or on a surface of the membrane ( 16 ) is applied.

Micro-mechanical, inductive pressure sensor element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an evaluation circuit ( 4 ) in or on the substrate ( 10 ) and via, preferably in the substrate or on the substrate guided conductor with the coil ( 12 ) connected is.

Micro-mechanical, inductive pressure sensor element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation circuit ( 4 ) has a transponder function and the evaluation signal provided by it is wirelessly and contactlessly readable.

Micro-mechanical, inductive pressure sensor module ( 3 ) comprising a micromechanical, inductive pressure sensor element ( 1 ) according to one of the preceding claims and further comprising a second, reference pressure sensor element ( 2 ) according to any one of the preceding claims.

Method for producing a micromechanical inductive pressure sensor element ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 to 5, with the steps of providing a micromechanical substrate ( 10 ), Mounting or inserting an electrical coil ( 12 ), Applying a first covering layer ( 150 ) on a surface ( 101 ) of the substrate ( 10 ) in the region of the coil ( 12 ) Applying a second cover layer ( 160 ) over the first cover layer ( 150 ) and through the first cover layer ( 150 ) uncovered areas of the surface of the substrate ( 10 ) Applying or introducing a metal layer ( 180 ) on or in the second cover layer ( 160 ) Structuring the metal layer ( 180 ) Partial removal of the second cover layer ( 160 ), so that the membrane ( 16 ) through the remaining portion of the second cover layer ( 160 ) removing the first covering layer ( 150 ), whereby the cavern ( 15 ) is formed.

Method according to claim 7, characterized by a further step of hermetically sealing the cavern ( 15 ) by applying a third covering layer ( 170 ) over the remaining section ( 16 ) with the metal layer ( 180 ) provided second cover layer ( 160 ) and in and / or over a breakthrough formed by the partial removal of the second cover layer ( 161 ) through the second cover layer ( 160 ).

Method for determining an absolute pressure (p) in a medium (M) using a micromechanical, inductive pressure sensor element ( 1 ) according to one of claims 1 to 5 or a micromechanical, inductive pressure sensor module ( 3 ) according to claim 6, wherein an inductance of the coil ( 12 ) and from this the absolute pressure (p) in the medium (M) is determined.