DE102016217132A1 - Micromechanical pressure sensor - Google Patents

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DE102016217132A1
DE102016217132A1 DE102016217132.1A DE102016217132A DE102016217132A1 DE 102016217132 A1 DE102016217132 A1 DE 102016217132A1 DE 102016217132 A DE102016217132 A DE 102016217132A DE 102016217132 A1 DE102016217132 A1 DE 102016217132A1
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micromechanical pressure
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Timo Lindemann
Joachim Fritz
Mike Schwarz
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Abstract

Mikromechanischer Drucksensor (100), aufweisend: – wenigstens einen Medienzugang (10; 10a) für eine Sensormembran (20); und – wenigstens eine Schutzeinrichtung (11; 12; 13) zum Minimieren einer Einwirkung von externen Partikeln (1) und/oder externer Feuchte (2) auf die Sensormembran (20).Micromechanical pressure sensor (100), comprising: - at least one media access port (10; 10a) for a sensor membrane (20); and - at least one protective device (11; 12; 13) for minimizing the effect of external particles (1) and / or external moisture (2) on the sensor membrane (20).

Description

Die Erfindung betrifft einen mikromechanischen Drucksensor. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Drucksensors.The invention relates to a micromechanical pressure sensor. The invention further relates to a method for producing a micromechanical pressure sensor.

Stand der TechnikState of the art

Mikromechanische Drucksensoren, bei denen eine Druckdifferenz in Abhängigkeit von einer Verformung einer Sensormembran gemessen wird, sind bekannt, beispielsweise aus DE 10 2004 006 197 A1 . Im Betrieb der bekannten mikromechanischen Drucksensoren können dadurch Probleme auftreten, dass im Laufe der Zeit externe Ablagerungen an der Sensormembran auftreten, wodurch eine Betriebscharakteristik der Drucksensoren verschlechtert sein kann.Micromechanical pressure sensors in which a pressure difference is measured as a function of a deformation of a sensor membrane are known, for example from DE 10 2004 006 197 A1 , In the operation of the known micromechanical pressure sensors, this can cause problems that occur over time external deposits on the sensor membrane, whereby an operating characteristic of the pressure sensors may be degraded.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mikromechanischen Drucksensor mit verbessertem Betriebsverhalten bereit zu stellen.It is therefore an object of the present invention to provide a micromechanical pressure sensor with improved performance.

Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem mikromechanischen Drucksensor, aufweisend:

  • – wenigstens einen Medienzugang für eine Sensormembran; und
  • – wenigstens eine Schutzeinrichtung zum Minimieren einer Einwirkung von externen Partikeln und/oder externer Feuchte auf die Sensormembran.
The object is achieved according to a first aspect with a micromechanical pressure sensor, comprising:
  • At least one media access for a sensor membrane; and
  • - At least one protective device for minimizing exposure to external particles and / or external moisture on the sensor membrane.

Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Schutzwirkung für die empfindliche Sensormembran des mikromechanischen Drucksensors realisiert. Fehlsignale können auf diese Weise weitgehend vermieden werden, wodurch eine Betriebscharakteristik des Drucksensors verbessert ist.In this way, a protective effect for the sensitive sensor membrane of the micromechanical pressure sensor is advantageously realized. False signals can be largely avoided in this way, whereby an operating characteristic of the pressure sensor is improved.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Drucksensors, aufweisend die Schritte:

  • – Bereitstellen wenigstens eines Medienzugangs;
  • – Bereitstellen einer Sensormembran; und
  • – Bereitstellen wenigstens einer Schutzeinrichtung derart, dass mittels der Schutzreinrichtung eine Einwirkung von externen Partikeln und/oder externer Feuchte auf die Sensormembran minimierbar ist.
According to a second aspect, the object is achieved with a method for producing a micromechanical pressure sensor, comprising the steps:
  • - providing at least one media access;
  • - Providing a sensor membrane; and
  • - Providing at least one protective device such that by means of the protective device, an effect of external particles and / or external moisture on the sensor membrane can be minimized.

Bevorzugte Ausführungsformen des mikromechanischen Drucksensors sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.Preferred embodiments of the micromechanical pressure sensor are the subject of dependent claims.

Eine bevorzugte Weiterbildung des mikromechanischen Drucksensors zeichnet sich dadurch aus, dass die Schutzeinrichtung als eine Siphonstruktur des Medienzugangs ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine einfach bereitzustellende und effizient wirkende Schutzeinrichtung für den mikromechanischen Drucksensor realisiert.A preferred embodiment of the micromechanical pressure sensor is characterized in that the protective device is designed as a siphon structure of the media access. In this way, an easily deployable and efficiently acting protective device for the micromechanical pressure sensor is realized.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen Drucksensors zeichnet sich dadurch aus, dass die Schutzeinrichtung ein in definierter Nähe zum Medienzugang angeordnetes Heizelement aufweist. Vorteilhaft ist dadurch unterstützt, dass Feuchte schneller verdampft werden kann.A further advantageous development of the micromechanical pressure sensor is characterized in that the protective device has a heating element arranged in a defined proximity to the media access. Advantageously supported by the fact that moisture can be evaporated faster.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen Drucksensors zeichnet sich dadurch aus, dass das Heizelement wenigstens teilweise um einen definierten Bereich der Siphonstruktur angeordnet ist. Dadurch kann bereits in den Medienzugang eingedrungene Feuchtigkeit schneller verdampft werden.A further advantageous development of the micromechanical pressure sensor is characterized in that the heating element is arranged at least partially around a defined region of the siphon structure. As a result, moisture that has already penetrated into the media access can be evaporated faster.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen Drucksensors sieht vor, dass die Schutzeinrichtung eine in definierter Nähe zum Medienzugang angeordnete Haftschicht aufweist. Auf diese Weise wird ein weiterer Schutzmechanismus bereitgestellt, mit dem externe Partikel an der Haftschicht ankleben bzw. anhaften und dadurch an einem Eindringen in den Medienzugang bzw. an einem weiteren Vordringen im Medienzugang gehindert werden.A further advantageous development of the micromechanical pressure sensor provides that the protective device has an adhesive layer arranged in a defined proximity to the media access. In this way, a further protective mechanism is provided, with which external particles adhere or adhere to the adhesive layer and are thereby prevented from penetrating into the media access or at a further penetration in the media access.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen Drucksensors sieht vor, dass die Haftschicht wenigstens abschnittsweise in einem definierten Bereich der Siphonstruktur angeordnet ist. Dadurch kann die Schutzwirkung der Siphonstruktur auf effiziente Weise erhöht werden.A further advantageous development of the micromechanical pressure sensor provides that the adhesive layer is arranged at least in sections in a defined region of the siphon structure. Thereby, the protective effect of the siphon structure can be increased efficiently.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen Drucksensors zeichnet sich dadurch aus, dass folgende geometrische Bedingungen erfüllt sind: tH > tP tG ≥ tP mit den Parametern:

tH
lichte Weite eines unteren Abschnitts der Siphonstruktur
tP
lichte Weite eines oberen Abschnitts der Siphonstruktur
tG
Niveauunterschied zwischen einer oberen Ebene des unteren Abschnitts der Siphonstruktur und einer unteren Ebene des oberen Abschnitts der Siphonstruktur
A further advantageous development of the micromechanical pressure sensor is characterized in that the following geometric conditions are met: t H > t P t G ≥ t P with the parameters:
t H
clear width of a lower portion of the siphon structure
t p
clear width of an upper portion of the siphon structure
t G
Level difference between an upper level of the lower portion of the siphon structure and a lower level of the upper portion of the siphon structure

Auf diese Weise werden für die Siphonstruktur günstige geometrische Abmessungen realisiert, mit denen ein Eindringen von schädlichen Feuchte bzw. Partikeln in den Medienzugang bzw. ein weiteres Vordringen von Partikeln und Feuchte innerhalb des Medienzugangs minimiert werden kann. In this way, favorable geometric dimensions are realized for the siphon structure, with which penetration of harmful moisture or particles into the media access or a further penetration of particles and moisture within the media access can be minimized.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen Drucksensors sieht vor, dass die Schutzeinrichtung wenigstens eine in definierter Nähe zum Medienzugang angeordneten Kondensatorstruktur aufweist. Auf diese Weise wird ein alternativer Schutzmechanismus in Form von elektrostatischen Kräften bereitgestellt, die die Partikel binden können.A further advantageous development of the micromechanical pressure sensor provides that the protective device has at least one capacitor structure arranged in a defined proximity to the media access. In this way an alternative protective mechanism in the form of electrostatic forces is provided which can bind the particles.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen Drucksensors sieht vor, dass die Schutzeinrichtung eine auf den Medienzugang angeordnete mediendurchlässige Schicht aufweist. Auf diese Weise wird eine alternative Möglichkeit zum Schützen der Sensormembran bereitgestellt.A further advantageous development of the micromechanical pressure sensor provides that the protective device has a media-permeable layer arranged on the media access. In this way, an alternative way of protecting the sensor membrane is provided.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen Drucksensors sieht vor, dass der Medienzugang mit der Schutzeinrichtung in einem Kappenwafer oder in einem ASIC-Wafer des Drucksensors ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Schutzeinrichtung vorteilhaft auf unterschiedliche Weisen realisiert werden.A further advantageous development of the micromechanical pressure sensor provides that the media access to the protective device is formed in a cap wafer or in an ASIC wafer of the pressure sensor. In this way, the protective device can be advantageously realized in different ways.

Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren im Detail beschrieben. Gleiche oder funktionsgleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen. Die Figuren sind insbesondere dazu gedacht, die erfindungswesentlichen Prinzipien zu verdeutlichen und sind nicht unbedingt maßstabsgetreu ausgeführt. Der besseren Übersichtlichkeit halber kann vorgesehen sein, dass nicht in sämtlichen Figuren sämtliche Bezugszeichen eingezeichnet sind.The invention will be described below with further features and advantages with reference to several figures in detail. Same or functionally identical elements have the same reference numerals. The figures are particularly intended to illustrate the principles essential to the invention and are not necessarily to scale. For better clarity, it can be provided that not all the figures in all figures are marked.

In den Figuren zeigt:In the figures shows:

1 eine Querschnittsansicht eines mikromechanischen Drucksensors gemäß Stand der Technik; 1 a cross-sectional view of a micromechanical pressure sensor according to the prior art;

2 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines mikromechanischen Drucksensors; 2 a cross-sectional view of an embodiment of a micromechanical pressure sensor;

3 eine Detailansicht der Anordnung von 2; 3 a detailed view of the arrangement of 2 ;

4 eine prinzipielle Detailansicht einer weiteren Ausführungsform des mikromechanischen Drucksensors; 4 a schematic detail view of another embodiment of the micromechanical pressure sensor;

5 eine Detailansicht der Anordnung von 4; und 5 a detailed view of the arrangement of 4 ; and

6 einen prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Drucksensors. 6 a basic sequence of an embodiment of a method for producing a micromechanical pressure sensor.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten mikromechanischen Drucksensors, der gegenüber externen Umwelteinflüssen weniger empfindlich und damit robuster ist. Erreicht wird dies durch eine Schutzeinrichtung, die in effektiver Weise ein Vordringen von externen Partikeln bzw. externer Feuchte an die empfindliche Sensormembran weitgehend unterbindet bzw. minimiert.A central idea of the present invention is the provision of an improved micromechanical pressure sensor which is less sensitive and thus more robust to external environmental influences. This is achieved by a protective device that effectively prevents or minimizes the penetration of external particles or external moisture to the sensitive sensor membrane.

Mit dem vorgeschlagenen Drucksensor wird mit unterschiedlichen technischen Schutzmechanismen, die einzeln oder kombiniert realisiert sein können, weitgehend verhindert, dass Partikel und Feuchte zum Membranbereich des Drucksensors vordringen, sich auf diesem ablagern und im Laufe der Zeit in nachteiliger Weise aggregieren.The proposed pressure sensor is largely prevented with different technical protection mechanisms, which can be implemented individually or in combination, that particles and moisture penetrate to the membrane area of the pressure sensor, settle on this and aggregate over time in a disadvantageous manner.

1 zeigt ein Problem eines mikromechanischen Drucksensors gemäß Stand der Technik. Der Drucksensor 100 ist vorzugsweise ein Niederdrucksensor, beispielweise zur Anwendung in mobilen Endgeräten oder barometrischen Höhenmessgeräten zur Messung von Drücken im Bereich von ca. 0,3 bar bis ca. 1,4 bar. Denkbar ist aber auch, dass der Drucksensor 100 als ein Mittel- oder Hochdrucksensor ausgebildet ist, beispielsweise für den Einsatz im Automotive-Bereich. 1 shows a problem of a micromechanical pressure sensor according to the prior art. The pressure sensor 100 is preferably a low pressure sensor, for example, for use in mobile devices or barometric altimeters for measuring pressures in the range of about 0.3 bar to about 1.4 bar. It is also conceivable that the pressure sensor 100 is designed as a medium or high pressure sensor, for example for use in the automotive sector.

Dargestellt ist eine Querschnittsansicht durch einen mikromechanischen Drucksensor 100 mit einem Medienzugang 10, der sich über einer Sensormembran 20 aufweitet, damit ein Medien- bzw. Luftaustausch stattfinden kann. Unterhalb der Sensormembran 20 ist eine Kavität 21 erkennbar. Mittels eines Pfeils wird ein Einfluss eines extern wirkenden Mediendrucks P, z.B. in Form von Luftdruck angedeutet. Erkennbar sind Partikel 1 (z.B. Staubpartikel) und Elemente von Feuchte 2 (z.B. in Form von Wasser), die durch den Medienzugang 10 gelangen und zur empfindlichen Sensormembran 20 vordringen und sich auf dieser in nachteiliger Weise ablagern können. Dadurch kann im Laufe der Zeit eine nachteilige Beeinflussung der Sensormembran 20 stattfinden, wodurch unerwünschte Fehlsignale bzw. Fehlmessungen des mikromechanischen Drucksensors 100 bewirkt werden.Shown is a cross-sectional view through a micromechanical pressure sensor 100 with a media access 10 that is above a sensor membrane 20 expands, so that a media or air exchange can take place. Below the sensor membrane 20 is a cavity 21 recognizable. By means of an arrow, an influence of an externally acting media pressure P, for example in the form of air pressure, is indicated. Recognizable are particles 1 (eg dust particles) and elements of moisture 2 (eg in the form of water) through the media access 10 arrive and to the sensitive sensor membrane 20 penetrate and can deposit on this adversely. As a result, an adverse effect on the sensor membrane over time 20 take place, whereby unwanted false signals or incorrect measurements of the micromechanical pressure sensor 100 be effected.

2 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungsform eines vorgeschlagenen mikromechanischen Drucksensors 100. Man erkennt einen Medienzugang 10, der eine Siphonstruktur 11 aufweist. Externe Partikel 1 (nicht dargestellt) können in einem tiefliegenden Abschnitt der Siphonstruktur 11 an einer Haftschicht 13 anhaften und an einem Vordringen zur Sensormembran 20 gehindert werden. 2 shows a cross-sectional view through an embodiment of a proposed micromechanical pressure sensor 100 , One recognizes a media access 10 that has a siphon structure 11 having. External particles 1 (not shown) may be in a low-lying portion of the siphon structure 11 on an adhesive layer 13 attach and on an advance to the sensor membrane 20 be prevented.

Erkennbar ist im tiefliegenden Abschnitt der Siphonstruktur 11 ferner ein Heizelement 12, mit dem in den Medienzugang 10 eingedrungene Feuchte 2 verdampft werden bzw. ein Verdampfungsprozess von eingedrungener Feuchte 2 beschleunigt werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass ein Heizelement 12 im hochliegenden Abschnitt der Siphonstruktur 11 angeordnet ist (nicht dargestellt). Die integrierte Heizerstruktur in Form des Heizelements 12 soll das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern, indem die Feuchte über eine entsprechende Erwärmung des Heizelements 12 verdampft wird bzw. eine Kondensation von Feuchtigkeit verhindert wird.Recognizable is in the low-lying section of the siphon structure 11 Further, a heating element 12 with which in the media access 10 penetrated moisture 2 be evaporated or an evaporation process of penetrated moisture 2 can be accelerated. Alternatively or additionally, it is also conceivable that a heating element 12 in the elevated section of the siphon structure 11 is arranged (not shown). The integrated heater structure in the form of the heating element 12 is designed to prevent the ingress of moisture by the moisture over a corresponding heating of the heating element 12 is evaporated or condensation of moisture is prevented.

Man erkennt in 2 ferner eine im tiefliegenden Bereich der Siphonstruktur 11 angeordnete Klebe- bzw. Haftschicht 13, auf der die Partikel 1 anhaften und an einem Vordringen zur Sensormembran 20 gehindert werden.One recognizes in 2 also in the low-lying area of the siphon structure 11 arranged adhesive or adhesive layer 13 on which the particles 1 attach and on an advance to the sensor membrane 20 be prevented.

Die Haftschicht 13 kann alternativ oder zusätzlich in unmittelbarer Nähe des Medienzugangs 10 strukturiert und aufgebracht werden.The adhesive layer 13 may alternatively or additionally in the immediate vicinity of the media access 10 be structured and applied.

Somit realisiert die Ausführungsform von 2 unterschiedliche Schutzwirkungen in Form der Siphonstruktur 11, des Heizelements 12 und der Haftschicht 13. Denkbar ist aber auch, dass als Schutzeinrichtung lediglich ein einziges der genannten Elemente vorgesehen ist.Thus, the embodiment of FIG 2 different protective effects in the form of the siphon structure 11 , of the heating element 12 and the adhesive layer 13 , It is also conceivable that only a single one of said elements is provided as a protective device.

Erkennbar ist in 2 ferner ein zweiter Medienzugang 10a einem Heizelement 12a. In nicht in Figuren dargestellten alternativen Varianten des mikromechanischen Drucksensors 100 ist auch denkbar, dass eine definierte Anzahl von mehr als zwei Medienzugängen 10, 10a mit jeweils wenigstens einer der beschriebenen Schutzeinrichtungen ausgestattet sind, wodurch vorteilhaft unterstützt ist, dass bei einer Verlegung einer der Medienzugänge 10, 10a mit externen Partikeln 1 und/oder externer Feuchte 2 immer noch ein ausreichender Schutz für die Sensormembran 20 realisiert ist. Ein langfristiges günstiges Betriebsverhalten des mikromechanischen Drucksensors 100 ist auf diese Weise unterstützt.Is recognizable in 2 also a second media access 10a a heating element 12a , In not shown in figures alternative variants of the micromechanical pressure sensor 100 It is also conceivable that a defined number of more than two media access 10 . 10a are each equipped with at least one of the protective devices described, which is advantageously supported that when laying one of the media access 10 . 10a with external particles 1 and / or external humidity 2 still sufficient protection for the sensor membrane 20 is realized. A long-term favorable operating behavior of the micromechanical pressure sensor 100 is supported in this way.

3 zeigt die Anordnung von 2 in einem höheren Detaillierungsgrad. Man erkennt, dass Partikel 1 und Feuchte 2 an der Haftschicht 13 anhaften und dadurch eine Schutzwirkung für die Sensormembran 20 realisieren. Erkennbar sind qualitative Größenverhältnisse der vorgeschlagenen Siphonstruktur 11, wobei eine Abmessung tH eine lichte Weite bzw. lichte Höhe eines unteren bzw. tiefliegenden Abschnitts der Siphonstruktur 11 bezeichnet. tG bezeichnet einen Niveauunterschied zwischen einer Oberkante des unteren Abschnitts der Siphonstruktur 11 und eines unteren Abschnitts eines Verbindungskanals bzw. hochliegenden Abschnitts der Siphonstruktur 11. Eine Abmessung tP repräsentiert eine lichte Weite bzw. lichte Höhe des oberen bzw. hochliegenden Abschnitts der Siphonstruktur 11. 3 shows the arrangement of 2 in a higher level of detail. It can be seen that particles 1 and humidity 2 at the adhesive layer 13 adhere and thus a protective effect for the sensor membrane 20 realize. Visible are qualitative size ratios of the proposed siphon structure 11 wherein a dimension t H is a clear width of a lower portion of the siphon structure 11 designated. t G denotes a level difference between an upper edge of the lower portion of the siphon structure 11 and a lower portion of a connecting channel of the siphon structure 11 , A dimension t P represents a clear width or clear height of the upper or elevated portion of the siphon structure 11 ,

Die Siphonstruktur 11 stellt einen tiefliegenden Bereich mit ausreichendem Volumen bereit, sodass darin externe Partikel 1 und/oder externe Feuchte 2 gesammelt werden können. Ferner sollte ein Abstand zwischen der tiefliegen Abschnitt der Siphonstruktur 11 und dem hochliegenden Abschnitt der Siphonstruktur 11 derart dimensioniert sein, sodass etwaige externe Partikel 1 und/oder externe Feuchte 2 diese Barriere nicht überwinden können und somit nicht zum Membranbereich gelangen können.The siphon structure 11 Provides a low-lying area with sufficient volume so that it contains external particles 1 and / or external humidity 2 can be collected. Further, there should be a distance between the low-lying section of the siphon structure 11 and the elevated portion of the siphon structure 11 be dimensioned so that any external particles 1 and / or external humidity 2 can not overcome this barrier and thus can not reach the membrane area.

Folgende geometrische Abmessungen der Siphonstruktur 11 sollten für eine effiziente Schutzwirkung der Sensormembran 20 realisiert sein: tH > tP (1) tG ≥ tP (2) mit den Parametern:

tH
lichte Weite eines unteren Abschnitts der Siphonstruktur
tP
lichte Weite eines oberen Abschnitts der Siphonstruktur
tG
Niveauunterschied zwischen einer oberen Ebene des unteren Abschnitts der Siphonstruktur und einer unteren Ebene des oberen Abschnitts der Siphonstruktur
The following geometric dimensions of the siphon structure 11 should be for an efficient protective effect of the sensor membrane 20 be realized: t H > t P (1) t G ≥ t P (2) with the parameters:
t H
clear width of a lower portion of the siphon structure
t p
clear width of an upper portion of the siphon structure
t G
Level difference between an upper level of the lower portion of the siphon structure and a lower level of the upper portion of the siphon structure

Das Heizelement 12 kann beispielsweise aus stromführenden Leitungen bestehen und/oder aus hochohmigen Diffusionsgebieten ausgebildet sein.The heating element 12 For example, it may consist of current-carrying lines and / or be formed of high-resistance diffusion regions.

Eine nicht in Figuren dargestellte Ausführungsform des mikromechanischen Drucksensors 100 umfasst eine direkt an der Oberfläche des Medienzugangs 10 angeordnete Haftschicht 13, wobei optional auch noch ein Heizelement 12 direkt an der Oberfläche des Medienzugangs 10 ausgebildet sein kann.An embodiment of the micromechanical pressure sensor, not shown in FIGS 100 includes one directly on the surface of the media access 10 arranged adhesive layer 13 , optionally also a heating element 12 directly on the surface of the media access 10 can be trained.

Alternativ oder zusätzlich kann anstelle der Haftschicht 13 das Prinzip der Elektrostatik angewendet werden, wodurch das Heizelement 12 nicht nur zum Heizen verwendet wird, sondern zusätzlich auch als Kondensator mit Elektroden auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen genutzt wird. Auf diese Weise ist vorteilhaft eine gleichzeitige Realisierung eines Heizelements 12 und einer Kondensatorstruktur möglich. Entsprechende Diffusionsgebiete können den Kondensator ausbilden, mit dem elektrostatische Kräfte generiert werden können, die die externen Partikel 1 absorbieren bzw. binden.Alternatively or additionally, instead of the adhesive layer 13 the principle of electrostatics are applied, eliminating the heating element 12 is not only used for heating, but is also used as a capacitor with electrodes at different electrical potentials. In this way, a simultaneous realization of a heating element is advantageous 12 and a capacitor structure possible. Corresponding diffusion regions can form the capacitor with which Electrostatic forces can be generated that affect the external particles 1 absorb or bind.

4 zeigt eine Detailansicht einer entsprechenden Ausführungsform eines mikromechanischen Drucksensors 100. Erkennbar ist ein zu beiden Seiten des Medienzugangs 10 angeordneter Kondensator mit zwei Elektroden 30, 31. Zwischen den Elektroden 30, 31 wirkt ein elektrisches Feld mit entsprechenden elektrostatischen Effekten, sodass externe Partikel 1 (nicht dargestellt) an der oberen Elektrode 30 anhaften. 4 shows a detailed view of a corresponding embodiment of a micromechanical pressure sensor 100 , There is one recognizable to both sides of the media access 10 arranged capacitor with two electrodes 30 . 31 , Between the electrodes 30 . 31 acts an electric field with corresponding electrostatic effects, allowing external particles 1 (not shown) at the upper electrode 30 adhere.

Erkennbar sind zwei Kondensatorstrukturen 30, 31, denkbar ist jedoch auch eine andere Anzahl von Kondensatorstrukturen im Bereich des Medienzugangs 10.Visible are two capacitor structures 30 . 31 However, a different number of capacitor structures in the area of media access is also conceivable 10 ,

5 zeigt eine Draufsicht auf die Struktur von 4. Man erkennt eine obere Elektrode 30, die eine serpentinenartige elektrische Zuleitung 30a aufweist. Auf diese Weise kann eine elektrische Spannung mit geeigneter Spannungshöhe an die obere Elektrode 30 angelegt werden. Erkennbar ist eine untere Elektrode 31, die vorzugsweise auf Massepotential liegt, wodurch sich zwischen der oberen Elektrode 30 und der unteren Elektrode 31 ein elektrisches Feld mit elektrischen Feldlinien von der oberen Elektrode 30 zur unteren Elektrode 31 ausbildet. Im Ergebnis ist dadurch eine elektrostatische Wirkung erzeugbar, mit der die externen Partikel 1 angezogen und damit im Bereich des Eingangs des Medienzugangs 10 fixiert und damit für die Sensormembran 20 unschädlich gemacht werden. 5 shows a plan view of the structure of 4 , One recognizes an upper electrode 30 which has a serpentine electrical supply line 30a having. In this way, an electrical voltage with a suitable voltage level to the upper electrode 30 be created. Recognizable is a lower electrode 31 , which is preferably at ground potential, resulting in between the upper electrode 30 and the lower electrode 31 an electric field with electric field lines from the upper electrode 30 to the lower electrode 31 formed. As a result, an electrostatic effect can be generated by which the external particles 1 attracted and thus in the area of the entrance of the media access 10 fixed and thus for the sensor membrane 20 be made harmless.

Die obere Elektrode 30 kann dabei auch als ein Heizelement vorgesehen sein.The upper electrode 30 can also be provided as a heating element.

Eine nicht in Figuren dargestellte Ausführungsform des mikromechanischen Drucksensors 100 sieht eine Schutzschicht über dem Medienzugang 10 vor, die die Sensormembran 20 ausreichend vor eindringenden externen Partikeln 1 schützt und dennoch eine Dynamik zur ausreichenden Druckversorgung der Sensormembran 20 ermöglicht. Für diese Variante der Schutzeinrichtung ist ein poröses Material oder ein einlagiges Material denkbar, welches medien- bzw. luftdurchlässig ist, beispielsweise in Form von GORETM-Membran, Graphen-Schichten oder organischen Materialien.An embodiment of the micromechanical pressure sensor, not shown in FIGS 100 sees a protective layer over the media access 10 in front of the sensor membrane 20 sufficiently against penetrating external particles 1 protects and yet a dynamic for sufficient pressure supply to the sensor membrane 20 allows. For this variant of the protective device, a porous material or a single-layer material is conceivable, which is permeable to media or air, for example in the form of GORE ™ membrane, graphene layers or organic materials.

Die Realisierung der oben genannten Schutzeinrichtungen kann in einer Kappenstruktur oder auch in einer ASIC-Kappe des mikromechanischen Drucksensors 100 erfolgen, wodurch vorteilhaft unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten für die Schutzeinrichtung möglich sind.The realization of the above-mentioned protective devices may be in a cap structure or in an ASIC cap of the micromechanical pressure sensor 100 take place, which advantageously different realization options for the protective device are possible.

6 zeigt einen prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Drucksensors 100. 6 shows a basic sequence of a method for producing a micromechanical pressure sensor 100 ,

In einem Schritt 200 wird wenigstens ein Medienzugang 10 bereitgestellt.In one step 200 becomes at least a media access 10 provided.

In einem Schritt 210 wird eine Sensormembran 20 bereitgestellt.In one step 210 becomes a sensor membrane 20 provided.

In einem Schritt 220 wird ein Bereitstellen wenigstens einer Schutzeinrichtung 11, 12, 13 derart durchgeführt, dass mittels der Schutzreinrichtung 11, 12, 13 eine Einwirkung von externen Partikeln 1 und/oder externer Feuchte 2 auf die Sensormembran 20 minimierbar ist.In one step 220 becomes a provision of at least one protection device 11 . 12 . 13 performed such that by means of the protection device 11 . 12 . 13 an effect of external particles 1 and / or external humidity 2 on the sensor membrane 20 is minimizable.

Obwohl die Erfindung vorgehend anhand von konkreten Anwendungsbeispielen beschrieben worden ist, kann der Fachmann vorgehend auch nicht oder nur teilweise offenbarte Ausführungsformen der Erfindung realisieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the invention has been described above by means of concrete examples of application, the person skilled in the art can realize previously or only partially disclosed embodiments of the invention without deviating from the gist of the invention.

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Claims (11)

Mikromechanischer Drucksensor (100), aufweisend: – wenigstens einen Medienzugang (10; 10a) für eine Sensormembran (20); und – wenigstens eine Schutzeinrichtung (11; 12; 13) zum Minimieren einer Einwirkung von externen Partikeln (1) und/oder externer Feuchte (2) auf die Sensormembran (20).Micromechanical pressure sensor ( 100 ), comprising: - at least one media access ( 10 ; 10a ) for a sensor membrane ( 20 ); and - at least one protective device ( 11 ; 12 ; 13 ) for minimizing exposure to external particles ( 1 ) and / or external humidity ( 2 ) on the sensor membrane ( 20 ). Mikromechanischer Drucksensor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung als eine Siphonstruktur (11) des Medienzugangs (10) ausgebildet ist.Micromechanical pressure sensor ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the protective device as a siphon structure ( 11 ) of media access ( 10 ) is trained. Mikromechanischer Drucksensor (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung ein in definierter Nähe zum Medienzugang (10) angeordnetes Heizelement (12) aufweist.Micromechanical pressure sensor ( 100 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the protective device in a defined proximity to the media access ( 10 ) arranged heating element ( 12 ) having. Mikromechanischer Drucksensor (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (12) wenigstens teilweise um einen definierten Bereich der Siphonstruktur (11) angeordnet ist.Micromechanical pressure sensor ( 100 ) according to claim 3, characterized in that the heating element ( 12 ) at least partially around a defined area of the siphon structure ( 11 ) is arranged. Mikromechanischer Drucksensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung eine in definierter Nähe zum Medienzugang (10) angeordnete Haftschicht (13) aufweist.Micromechanical pressure sensor ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective device in a defined proximity to the media access ( 10 ) adhesive layer ( 13 ) having. Mikromechanischer Drucksensor (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (13) wenigstens abschnittsweise in einem definierten Bereich der Siphonstruktur (11) angeordnet ist.Micromechanical pressure sensor ( 100 ) according to claim 5, characterized in that the adhesive layer ( 13 ) at least in sections in a defined region of the siphon structure ( 11 ) is arranged. Mikromechanischer Drucksensor (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass folgende geometrische Bedingungen erfüllt sind: tH > tP tG ≥ tP mit den Parametern: tH ... lichte Weite eines unteren Abschnitts der Siphonstruktur (11) tP ... lichte Weite eines oberen Abschnitts der Siphonstruktur (11) tG ... Niveauunterschied zwischen einer oberen Ebene des unteren Abschnitts der Siphonstruktur und einer unteren Ebene des oberen Abschnitts der SiphonstrukturMicromechanical pressure sensor ( 100 ) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the following geometric conditions are met: t H > t P t G ≥ t P with the parameters: t H ... clear width of a lower section of the siphon structure ( 11 ) t P ... clear width of an upper section of the siphon structure ( 11 ) t G ... level difference between an upper level of the lower portion of the siphon structure and a lower level of the upper portion of the siphon structure Mikromechanischer Drucksensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung wenigstens eine in definierter Nähe zum Medienzugang (10) angeordnete Kondensatorstruktur (30, 31) aufweist.Micromechanical pressure sensor ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective device at least one in a defined proximity to the media access ( 10 ) arranged capacitor structure ( 30 . 31 ) having. Mikromechanischer Drucksensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung eine auf dem Medienzugang (10) angeordnete mediendurchlässige Schicht aufweist.Micromechanical pressure sensor ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective device on the media access ( 10 ) arranged medially permeable layer. Mikromechanischer Drucksensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienzugang (10) mit der Schutzeinrichtung (11; 12; 13) in einem Kappenwafer oder in einem ASIC-Wafer des Drucksensors (100) ausgebildet ist.Micromechanical pressure sensor ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the media access ( 10 ) with the protective device ( 11 ; 12 ; 13 ) in a cap wafer or in an ASIC wafer of the pressure sensor ( 100 ) is trained. Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Drucksensors (100), aufweisend die Schritte: – Bereitstellen wenigstens eines Medienzugangs (10); – Bereitstellen einer Sensormembran (20); und – Bereitstellen wenigstens einer Schutzeinrichtung (11; 12; 13) derart, dass mittels der Schutzeinrichtung (11; 12; 13) eine Einwirkung von externen Partikeln (1) und/oder externer Feuchte (2) auf die Sensormembran (20) minimierbar ist.Method for producing a micromechanical pressure sensor ( 100 ), comprising the steps: - providing at least one media access ( 10 ); Providing a sensor membrane ( 20 ); and - providing at least one protective device ( 11 ; 12 ; 13 ) such that by means of the protective device ( 11 ; 12 ; 13 ) an effect of external particles ( 1 ) and / or external humidity ( 2 ) on the sensor membrane ( 20 ) is minimizable.
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