DE102017213802A1 - Drehratensensor, Verfahren zur Herstellung eines Drehratensensors - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Drehratensensor (1) mit einem Substrat beansprucht, wobei der Drehratensensor (1) eine in Bezug auf das Substrat bewegliche Antriebsstruktur (2), eine Detektionsstruktur (3) und eine Coriolisstruktur (4) aufweist, wobei die Antriebsstruktur (2), die Coriolisstruktur (4) und die Detektionsstruktur (3) im Wesentlichen in einer Schicht (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzschicht (20) im Wesentlichen parallel zur Schicht (10) oberhalb oder unterhalb der Schicht (10) angeordnet ist,
wobei mithilfe einer ersten Federkomponente (30) eine mechanische Verbindung zwischen der Coriolisstruktur (4) und der Antriebstruktur (2) hergestellt ist, wobei die erste Federkomponente (30) als Teil der Zusatzschicht (20) ausgebildet ist,
und/oder
wobei mithilfe einer zweiten Federkomponente (31) eine mechanische Verbindung zwischen der Detektionsstruktur (3) und dem Substrat hergestellt ist,
wobei die zweite Federkomponente (31) als Teil der Zusatzschicht (20) ausgebildet ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Drehratensensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Drehratensensoren auf Substraten sind allgemein bekannt. Es handelt sich dabei um spezielle mikroelektromechanische Systeme (MEMS) auf Siliziumbasis, mit welchen Drehraten gemessen werden können. Derartige Sensoren kommen in vielfältigen Anwendungen zum Einsatz. Typischerweise weisen Drehratensensoren dabei einen Antriebsrahmen, einen Detektionsrahmen und einen Coriolisrahmen auf. Der Detektionsrahmen ist über Federn mit dem Substrat verbunden und über weitere Federn mit dem Coriolisrahmen. Der Coriolisrahmen besitzt zusätzliche Federn, die ihn mit dem Antriebsrahmen verbinden. Der Antriebsrahmen ist über Federn mit dem Substrat verbunden und kann über Elektroden, beispielsweise über Kammelektroden, angerieben werden. Coriolisrahmen, Antriebsrahmen und Detektionsrahmen sind typischerweise innerhalb einer vergleichsweise dicken Polysilizium-Funktionsschicht ausgebildet, welche über einer dünnen vergrabenen Polysilizium-Schicht angeordnet ist. Typischerweise sind dabei auch die verschiedenen Federn, die die Rahmen untereinander und mit dem Substrat verbinden, als Teil der dicken Polysilizium-Funktionsschicht ausgebildet. Die vergrabene Schicht dient als Leiterbahn oder als Elektrode. Zwischen Substrat und vergrabener Polysilizium-Schicht und zwischen dieser und der dicken Polysilizium-Schicht sind Oxidschichten abgeschieden, in denen Kontaktbereiche vorgesehen werden können, um die verschiedenen Rahmen elektrisch zu kontaktieren. Solche dicken Polysilizium-Funktionsschichten bzw. die Rahmen und Federn werden typischerweise über einen Trenchprozess und ein Oxid-Opferschichtverfahren freigestellt. Die so hergestellten Strukturen werden dann häufig durch ein geeignetes Bondverfahren mit einem Kappenwafer hermetisch eingeschlossen.
  • Dadurch, dass die Strukturen in solchen Sensoren sehr schmal gebaut werden können, ist es möglich, Federn, die eine Bewegung parallel zum Substrat ermöglich, zu bauen. Diese Art der Federn können derart konstruiert werden, dass sie in eine Richtung parallel zum Substrat sehr weich ist und in den beiden anderen Richtungen dazu sehr steif sind. Derartige Drehratensensoren sind demnach gut dazu geeignet, Drehraten, welche senkrecht zur Oberfläche bzw. Haupterstreckungsrichtung des Substrats anliegen, zu detektieren.
  • Nachteilig ist jedoch, dass Drehraten, die in mindestens einer Haupterstreckungsrichtung des Substrats bzw. der dicken Polysilizium-Funktionsschicht anliegen, durch derartige Sensoren bzw. bekannte Abwandlungen solcher Sensoren nur schlecht messbar sind.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen vorteilhaften Drehratensensor mit einem Substrat vorzuschlagen, mit dem Drehraten, welche innerhalb einer Haupterstreckungsebene des Substrats anliegen, messbar sind.
  • Der erfindungsgemäße Drehratensensor gemäß dem Hauptanspruch hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass mithilfe einer ersten Federkomponente eine mechanische Verbindung zwischen der Coriolisstruktur und der Antriebstruktur hergestellt ist, wobei die erste Federkomponente als Teil der Zusatzschicht ausgebildet ist, und/oder dass mithilfe einer zweiten Federkomponente eine mechanische Verbindung zwischen der Detektionsstruktur und dem Substrat hergestellt ist, wobei die zweite Federkomponente als Teil der Zusatzschicht ausgebildet ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, dass eine besonders vorteilhafte Federung erzielt werden kann. Durch die Verwendung einer erste Federkomponente oder einer zweiten Federkomponente ist es möglich, eine Federung zu realisieren, die vergleichsweise weich in eine Erstreckungsrichtung senkrecht zum Substrat ist und vergleichsweise steif in alle Richtungen (insbesondere eine erste und zweite Haupterstreckungsrichtung) in einer Haupterstreckungsebene des Substrats bzw. der Schicht, in der die Detektionsstruktur, Coriolisstruktur und Antriebsstruktur im Wesentlichen ausgebildet sind. Dadurch ergeben sich besonders vorteilhafte Möglichkeiten für die Detektion von Drehraten, welche in einer Haupterstreckungsrichtung des Sensors bzw. der Schicht bzw. des Substrats anliegen. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, dass ein kostengünstig herzustellender Drehratensensor realisierbar ist, welcher mit hoher Präzision Drehraten, welche in einer Haupterstreckungsrichtung des Sensors bzw. der Schicht bzw. des Substrats anliegen, detektieren kann. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß möglich, den Drehratensensor im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren besonders platzsparend auszuführen.
  • Im Verglich zur Verwendung von Torsionsfedern, welche bezüglich einer Bewegung zum Substrat hin oder weg weich gelagert werden können, um eine Bewegung senkrecht zum Substrat zu ermöglichen (und somit eine Detektion von Drehraten, welche in einer Haupterstreckungsrichtung des Sensors bzw. der Schicht bzw. des Substrats anliegen), ist es erfindungsgemäß in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass die erste und/oder zweite Federkomponente (bzw. die ersten und/oder zweiten Federkomponenten) vergleichsweise steif in alle Richtungen (insbesondere eine erste und zweite Haupterstreckungsrichtung) in einer Haupterstreckungsebene des Substrats bzw. der Schicht sind. Hierdurch lässt sich erfindungsgemäß ein besonders vorteilhaftes Verhalten des Drehratensensors erreichen.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
  • Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erste Federkomponente eine geringere Ausdehnung in eine Erstreckungsrichtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Zusatzschicht aufweist als in eine erste Haupterstreckungsrichtung der Zusatzschicht und in eine zweite Haupterstreckungsrichtung der Zusatzschicht und/oder wobei die zweite Federkomponente eine geringere Ausdehnung in die Erstreckungsrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Zusatzschicht aufweist als in die erste Haupterstreckungsrichtung der Zusatzschicht und in die zweite Haupterstreckungsrichtung der Zusatzschicht, ist es möglich, dass die erste und/oder zweite Federkomponente dünn und bevorzugt vergleichsweise weich in die Erstreckungsrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Zusatzschicht sind. Gleichzeitig ist es möglich, dass die Ausdehnung der ersten und/oder zweiten Federkomponente in die erste und zweite Haupterstreckungsrichtung der Zusatzschicht größer ist als die Dicke (in Erstreckungsrichtung senkrecht zur Zusatzschicht) der ersten und/oder zweiten Federkomponente. Somit ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass die erste und/oder zweite Federkomponente eine höhere Steifigkeit in alle Richtungen in der Haupterstreckungsebene der Zusatzschicht aufweise als in die Erstreckungsrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Zusatzschicht, wodurch sich ein besonders vorteilhafter Drehratensensor zur Detektion von Drehraten, die innerhalb der Haupterstreckungsrichtung der Schicht/des Substrats anliegen, realisieren lässt.
  • Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Zusatzschicht unterhalb der Schicht ausgebildet ist, wobei eine weitere Zusatzschicht im Wesentlichen parallel zu der Schicht oberhalb der Schicht ausgebildet ist, wobei mithilfe einer weiteren ersten Federkomponente eine mechanische Verbindung zwischen der Coriolisstruktur und der Antriebstruktur hergestellt ist, wobei die weitere erste Federkomponente als Teil der weiteren Zusatzschicht ausgebildet ist, und/oder wobei mithilfe einer weiteren zweiten Federkomponente eine mechanische Verbindung zwischen der Detektionsstruktur und dem Substrat hergestellt ist, wobei die weitere zweite Federkomponente als Teil der weiteren Zusatzschicht ausgebildet ist, ist es möglich, dass sowohl oberhalb als auch unterhalb der Schicht federnde mechanische Verbindungen zwischen Coriolisstruktur und Antriebsstruktur und/oder zwischen Detektionsstruktur und Substrat ausgebildet sind. Dadurch ist besonders vorteilhaft möglich, dass ein Verkippen der einzelnen Strukturen vermieden bzw. reduziert wird, insbesondere bei einer Bewegung der Detektionsstruktur in die Erstreckungsrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Substrats/der Schicht. Hierdurch ist es möglich, ein besonders vorteilhaftes Verhalten beim Betrieb des Drehratensensors zu erzielen.
  • Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erste Federkomponente und/oder die zweite Federkomponente eine Fachwerkstruktur oder eine Gitterstruktur umfasst, wobei insbesondere die weitere erste Federkomponente und/oder die weitere zweite Federkomponente eine Fachwerkstruktur oder eine Gitterstruktur umfasst, ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine besonders vorteilhafte Steifigkeit der ersten und/oder zweiten Federkomponente (und insbesondere die weitere erste und/oder weitere zweite Federkomponente) in alle Richtungen der Haupterstreckungsebene der Schicht/des Substrats zu erzielen.
  • Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erste Federkomponente eine geringere Ausdehnung in eine Erstreckungsrichtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Zusatzschicht aufweist als die Coriolisstruktur, Detektionsstruktur und/oder Antriebstruktur und/oder wobei die zweite Federkomponente eine geringere Ausdehnung in eine Erstreckungsrichtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Zusatzschicht aufweist als die Coriolisstruktur, Detektionsstruktur und/oder Antriebstruktur, wobei insbesondere die weitere erste Federkomponente eine geringere Ausdehnung in eine weitere Erstreckungsrichtung senkrecht zu einer weiteren Haupterstreckungsebene der weiteren Zusatzschicht aufweist als die Coriolisstruktur, Detektionsstruktur und/oder Antriebstruktur und/oder wobei insbesondere die weitere zweite Federkomponente eine geringere Ausdehnung in die weitere Erstreckungsrichtung senkrecht zu der weiteren Haupterstreckungsebene der weiteren Zusatzschicht aufweist als die Coriolisstruktur, Detektionsstruktur und/oder Antriebstruktur, ist es möglich, dass die Federkomponenten in die Erstreckungsrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Schicht/des Substrats weniger Steifigkeit aufweisen als die Strukturen, die (zumindest hauptsächlich) innerhalb bzw. als Teil der Schicht ausgebildet sind, wodurch sich ein besonders vorteilhaftes verhalten des Sensors erzielen lässt.
  • Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Detektionselektrode zumindest teilweise oberhalb oder unterhalb der Detektionsstruktur angeordnet ist, ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, eine Bewegung der Detektionsstruktur in eine Erstreckungsrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Substrats/der Schicht zu detektieren und somit Drehraten, welche in eine Richtung innerhalb der Haupterstreckungsebene des Substrats/ der Schicht anliegen, zu messen. Es ist diesbezüglich vorteilhaft möglich, das die Detektionselektrode und die Detektionsstruktur als Plattenkondensator ausgebildet sind.
  • Erfindungsgemäß ist es bevorzugt möglich, dass der Drehratensensor mehrere erste und/oder zweite Federkomponenten (und potentiell mehrere weitere erste und/oder zweite Federkomponenten) umfasst, welche insbesondere an unterschiedlichen Seiten des Drehratensensors angeordnet sind, bevorzugt in gleichmäßigen Winkelabständen und/oder mit einer Symmetrie.
  • Erfindungsgemäß ist es prinzipiell möglich, dass die Coriolisstruktur, die Antriebsstruktur und die Detektionsstruktur jeweils als geschlossen oder nicht geschlossene Rahmen oder auch als mehrere Rahmenteile ausgebildet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die erste Federkomponente und/oder die zweite Federkomponente für eine anliegende Kraft in eine Erstreckungsrichtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Zusatzschicht eine geringere Federkonstante aufweist als für eine anliegende Kraft in eine erste Haupterstreckungsrichtung der Zusatzschicht und/oder in eine zweite Haupterstreckungsrichtung der Zusatzschicht, wobei insbesondere die weitere erste Federkomponente und/oder die weitere zweite Federkomponente für eine anliegende Kraft in eine weitere Erstreckungsrichtung senkrecht zu einer weiteren Haupterstreckungsebene der weiteren Zusatzschicht eine geringere Federkonstante aufweist als für eine anliegende Kraft in eine erste weitere Haupterstreckungsrichtung der weiteren Zusatzschicht und/oder in eine zweite weitere Haupterstreckungsrichtung der weiteren Zusatzschicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Drehratensensors nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Drehratensensor oder einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehratensensors beschriebenen Vorteile.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch eine Aufsicht auf einen Drehratensensor gemäß dem Stand der Technik.
    • 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Drehratensensors gemäß dem Stand der Technik.
    • 3 zeigt schematisch eine Aufsicht auf einen Drehratensensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 zeigt schematisch eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines Drehratensensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 zeigt schematisch eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines Drehratensensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Drehratensensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 7 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Drehratensensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • In 1 ist schematisch eine Aufsicht auf einen Drehratensensor gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Der Drehratensensor umfasst eine Coriolisstruktur 4, eine Antriebsstruktur 2 und eine Detektionsstruktur 3. Die Strukturen 2, 3 und 4 sind in einer Schicht 10 ausgebildet. Die Coriolisstruktur 4 und die Antriebsstruktur 2 sind durch Federn verbunden. Die Detektionsstruktur und das Substrat sind ebenso durch Federn verbunden. Die angesprochenen Federn sind, wie auch die Strukturen 2, 3 und 4, in der Schicht 10 ausgebildet. Mit derartigen Drehratensensoren können insbesondere Drehraten, welche senkrecht zur Oberfläche des Substrats anliegen, detektiert werden.
  • In 2 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Drehratensensors gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Coriolisstruktur 4, Antriebsstruktur 2 und Detektionsstruktur 3 sind ebenso wie die Federn, mit denen sie jeweils verbunden sind, in der Schicht 10 ausgebildet. Unter der Schicht 10 ist eine vergrabene leitende Schicht 15 ausgebildet. Die vergrabene Schicht 15 dient als Leiterbahn oder als Elektrode. Zwischen Substrat und der vergrabenen leitenden Schicht 15 und zwischen dieser und der dicken Polysilizium-Schicht 10 werden Oxidschichten 9 abgeschieden, in denen auch Kontaktbereiche 5 vorgesehen werden können. Die Schicht 10 (bzw. deren Strukturen) wird über einen Trenchprozess 6 und ein Oxid-Opferschichtverfahren freigestellt.
  • In 3 ist schematisch eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines Drehratensensors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Drehratensensor 1 umfasst eine Antriebsstruktur 2 (ausgebildet als Antriebsrahmen), eine Coriolisstruktur 4 (ausgebildet als Coriolisrahmen) und eine Detektionsstruktur 3 (ausgebildet als Detektionsrahmen). Antriebsstruktur 2, Coriolisstruktur 4 und Detektionsstruktur 3 sind als Teil einer Schicht 10 ausgebildet und besitzen in eine erste Erstreckungsrichtung 100 senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene 600, 600' der Schicht 10 die gleiche Ausdehnung bzw. Dicke. Die Antriebsstruktur 2 kann mithilfe von Kammelektroden angetrieben werden. Die Antriebsstruktur 2 und die Coriolisstruktur 4 sind mithilfe von insgesamt vier ersten Federkomponente 30 und/oder vier weiteren ersten Federkomponenten 50 mechanisch federnd aneinander gekoppelt. Die Detektionsstruktur 3 und das unterliegende Substrat (bzw. eine leitende vergrabene Schicht 15 des Substrats) sind mithilfe von vier zweiten Federkomponenten 31 und/oder vier weiteren zweiten Federkomponenten 51 mechanisch federnd aneinander gekoppelt. Die erste und zweite Federkomponente 30, 31 sind als Teil einer Zusatzschicht 20 ausgebildet und/oder die weitere erste Federkomponente und weitere zweite Federkomponente 50, 51 sind als Teil einer weiteren Zusatzschicht 40 ausgebildet. Die Zusatzschicht 20 (bzw. die als Teil von ihr ausgebildeten Federkomponenten 30, 31) und/oder die weitere Zusatzschicht 40 (bzw. die als Teil von ihr ausgebildeten weiteren Federkomponenten 50, 51) sind dabei jeweils dünner (in die Erstreckungsrichtung 100 bzw. weitere Erstreckungsrichtung 200 senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene 600, 600' der Schicht 10) als die Schicht 10 bzw. die Coriolisstruktur 4, Antriebsstruktur 2 und Detektionsstruktur 3. Die Federkomponenten 30, 31 und/oder die weiteren Federkomponenten 50, 51 weisen jeweils in die (weitere) erste Haupterstreckungsrichtung 300, 400 der Zusatzschicht 20 und/oder weiteren Zusatzschicht 40 sowie in die (weitere) zweite Haupterstreckungsrichtung 300', 400' der Zusatzschicht 20 und/oder weiteren Zusatzschicht 40 eine größere Ausdehnung auf als in die (weitere) Erstreckungsrichtung 100, 200 senkrecht zur (weiteren) ersten und zweiten Haupterstreckungsrichtung 300, 400, 300', 400'. Dadurch sind die Federkomponenten 30, 31 und/oder die weiteren Federkomponenten 50, 51 jeweils in die (weitere) Erstreckungsrichtung 100, 200 senkrecht zur (weiteren) ersten und zweiten Haupterstreckungsrichtung 300, 400, 300', 400' weniger steif als in die (weitere) erste und zweite Haupterstreckungsrichtung 300, 400, 300', 400".
  • In 4 ist schematisch eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines Drehratensensors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere ist eine zweite Federkomponente 31 dargestellt, mithilfe welcher eine mechanische federnde Verbindung zwischen der Detektionsstruktur 3 und dem unterliegenden Substrat (bzw. einer leitenden vergrabenen Schicht 15 des Substrats) hergestellt ist. Die zweite Federkomponente 31 ist als Teil einer Zusatzschicht 20 unterhalb der Schicht 10 ausgebildet (also näher am Substrat). Des Weiteren sind ein Teilbereich einer Coriolisstruktur und einer ersten Federkomponente 30 dargestellt.
  • In 5 ist schematisch eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines Drehratensensors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere ist eine zweite Federkomponente 31 dargestellt, mithilfe welcher eine mechanische federnde Verbindung zwischen der Detektionsstruktur 3 und dem unterliegenden Substrat (bzw. einer leitenden vergrabenen Schicht 15 des Substrats) hergestellt ist. Die zweite Federkomponente 31 ist als Teil einer Zusatzschicht 20 unterhalb der Schicht 10 ausgebildet (also näher am Substrat). Die zweite Federkomponente 31 umfasst mehrere Balken, wodurch in besonders vorteilhafter Weise eine gewünschte Steifigkeit in die erste Haupterstreckungsrichtung 300 der Zusatzschicht 20 und in die zweite Haupterstreckungsrichtung 300' der Zusatzschicht 20 erreichbar ist. Des Weiteren sind ein Teilbereich einer Coriolisstruktur und einer ersten Federkomponente 30 dargestellt.
  • In 6 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Drehratensensors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der in 4 eingezeichneten gestrichelten Linie gezeigt. Dargestellt ist ein Teil der Detektionsstruktur 3, welche mithilfe der zweiten Federkomponente 31 mit einer leitenden vergrabenen Schicht 15 des Substrats verbunden ist. Die Detektionsstruktur 3 besitzt in eine (weitere) Erstreckungsrichtung 100, 200 senkrecht zur (weitere) ersten und zweiten Haupterstreckungsrichtung 300, 400, 300', 400' eine größere Ausdehnung als die zweite Federkomponente 31.
  • In 7 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Drehratensensors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Dabei weist die in 7 gezeigte Ausführungsform die Merkmale der im Zuge der 6 beschriebenen Ausführungsform auf. Zusätzlich ist in der in 7 dargestellten Ausführungsform eine weitere zweite Federkomponente 51, welche oberhalb der Detektionsstruktur 3 angeordnet ist, dargestellt. Mithilfe der weiteren zweiten Federkomponente 51 sind die Detektionsstruktur 3 und das Substrat federnd verbunden. Die Detektionsstruktur 3 besitzt in eine (weitere) Erstreckungsrichtung 100, 200 senkrecht zur (weiteren) ersten und zweiten Haupterstreckungsrichtung 300, 400, 300', 400' eine größere Ausdehnung als die weitere zweite Federkomponente 51.
  • Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass es sich bei der Schicht 10, der Zusatzschicht 20 und der weiteren Zusatzschicht 40 (und weiter bevorzugt bei der leitenden vergrabenen Schicht 15) um Polysilizium-Funktionsschichten handelt. Zwischen den verschieden Funktionsschichten 10, 20, 40, 15 sind dabei typischerweise Oxidschichten abgeschieden, welche Durchlässe aufweisen, mittels derer die Funktionsschichten verbunden sind (d.h. in den Durchlässen ist ebenso Polysilizium-Material angeordnet). Dies ist in den 4 und 5 verdeutlicht.

Claims (10)

  1. Drehratensensor (1) mit einem Substrat, wobei der Drehratensensor (1) eine in Bezug auf das Substrat bewegliche Antriebsstruktur (2), eine Detektionsstruktur (3) und eine Coriolisstruktur (4) aufweist, wobei die Antriebsstruktur (2), die Coriolisstruktur (4) und die Detektionsstruktur (3) im Wesentlichen in einer Schicht (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzschicht (20) im Wesentlichen parallel zur Schicht (10) oberhalb oder unterhalb der Schicht (10) angeordnet ist, wobei mithilfe einer ersten Federkomponente (30) eine mechanische Verbindung zwischen der Coriolisstruktur (4) und der Antriebstruktur (2) hergestellt ist, wobei die erste Federkomponente (30) als Teil der Zusatzschicht (20) ausgebildet ist, und/oder wobei mithilfe einer zweiten Federkomponente (31) eine mechanische Verbindung zwischen der Detektionsstruktur (3) und dem Substrat hergestellt ist, wobei die zweite Federkomponente (31) als Teil der Zusatzschicht (20) ausgebildet ist.
  2. Drehratensensor (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Federkomponente (30) eine geringere Ausdehnung in eine Erstreckungsrichtung (100) senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene (300, 300') der Zusatzschicht aufweist als in eine erste Haupterstreckungsrichtung (300) der Zusatzschicht (20) und in eine zweite Haupterstreckungsrichtung (300') der Zusatzschicht (20) und/oder wobei die zweite Federkomponente (31) eine geringere Ausdehnung in die Erstreckungsrichtung (100) senkrecht zur Haupterstreckungsebene (300, 300') der Zusatzschicht aufweist als in die erste Haupterstreckungsrichtung (300) der Zusatzschicht (20) und in die zweite Haupterstreckungsrichtung (300') der Zusatzschicht (20).
  3. Drehratensensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zusatzschicht (20) unterhalb der Schicht (10) ausgebildet ist, wobei eine weitere Zusatzschicht (40) im Wesentlichen parallel zu der Schicht (10) oberhalb der Schicht (10) ausgebildet ist, wobei mithilfe einer weiteren ersten Federkomponente (50) eine mechanische Verbindung zwischen der Coriolisstruktur (4) und der Antriebstruktur (2) hergestellt ist, wobei die weitere erste Federkomponente (50) als Teil der weiteren Zusatzschicht (40) ausgebildet ist, und/oder wobei mithilfe einer weiteren zweiten Federkomponente (51) eine mechanische Verbindung zwischen der Detektionsstruktur (3) und dem Substrat hergestellt ist, wobei die weitere zweite Federkomponente (51) als Teil der weiteren Zusatzschicht (40) ausgebildet ist.
  4. Drehratensensor (1) nach Anspruch 3, wobei die weitere erste Federkomponente (50) eine geringere Ausdehnung in eine weitere Erstreckungsrichtung (200) senkrecht zu einer weiteren Haupterstreckungsebene (400, 400') der weiteren Zusatzschicht (40) aufweist als in eine erste weitere Haupterstreckungsrichtung (400) der weiteren Zusatzschicht (40) und in eine zweite weitere Haupterstreckungsrichtung (400') der weiteren Zusatzschicht (40) und/oder wobei die weitere zweite Federkomponente (51) eine geringere Ausdehnung in die weitere Erstreckungsrichtung (200) senkrecht zu der weiteren Haupterstreckungsebene (400, 400') der weiteren Zusatzschicht (40) aufweist als in die erste weitere Haupterstreckungsrichtung (400) der weiteren Zusatzschicht (40) und in die zweite weitere Haupterstreckungsrichtung (400') der weiteren Zusatzschicht (40)
  5. Drehratensensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Federkomponente (30) und/oder die zweite Federkomponente (31) mindestens einen Balken, insbesondere eine Vielzahl von Balken, aufweist, wobei insbesondere die weitere erste Federkomponente (50) und/oder die weitere zweite Federkomponente (51) mindestens einen Balken, bevorzugt eine Vielzahl von Balken, aufweist.
  6. Drehratensensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Federkomponente (30) und/oder die zweite Federkomponente (31) eine Fachwerkstruktur oder eine Gitterstruktur umfasst, wobei insbesondere die weitere erste Federkomponente (50) und/oder die weitere zweite Federkomponente (51) eine Fachwerkstruktur oder eine Gitterstruktur umfasst.
  7. Drehratensensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Federkomponente (30) eine geringere Ausdehnung in eine Erstreckungsrichtung (100) senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene (300, 300') der Zusatzschicht (20) aufweist als die Coriolisstruktur (4), Detektionsstruktur und/oder Antriebstruktur (2) und/oder wobei die zweite Federkomponente (31) eine geringere Ausdehnung in eine Erstreckungsrichtung (100) senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene (300, 300') der Zusatzschicht (20) aufweist als die Coriolisstruktur (4), Detektionsstruktur und/oder Antriebstruktur (2), wobei insbesondere die weitere erste Federkomponente (50) eine geringere Ausdehnung in eine weitere Erstreckungsrichtung (200) senkrecht zu einer weiteren Haupterstreckungsebene (400, 400') der weiteren Zusatzschicht (40) aufweist als die Coriolisstruktur (4), Detektionsstruktur und/oder Antriebstruktur (2) und/oder wobei insbesondere die weitere zweite Federkomponente (51) eine geringere Ausdehnung in die weitere Erstreckungsrichtung (200) senkrecht zu der weiteren Haupterstreckungsebene (400, 400') der weiteren Zusatzschicht (40) aufweist als die Coriolisstruktur (4), Detektionsstruktur und/oder Antriebstruktur (2).
  8. Drehratensensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Drehratensensor (1) zur Detektion einer Drehrate in eine erste Haupterstreckungsrichtung (600) der Schicht (10) und/oder eine zweite Haupterstreckungsrichtung (600') der Schicht (10) ausgebildet ist.
  9. Drehratensensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Detektionselektrode zumindest teilweise oberhalb oder unterhalb der Detektionsstruktur (3) angeordnet ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Drehratensensors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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