-
Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Drucksensorvorrichtung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
-
Stand der Technik
-
Obwohl auf beliebige mikromechanische Drucksensorvorrichtungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand von mikromechanischen Drucksensorvorrichtungen auf Siliziumbasis erläutert.
-
Bekannt im Stand der Technik sind kapazitive mikromechanische Drucksensorvorrichtungen mit einer deformierbaren Membran, die eine allseitig umlaufende Membraneinspannung besitzt, wobei die Auslenkung der Membran mit Hilfe einer Elektrode auf einem darunter befindlichen Substrat kapazitiv bestimmt wird. Bei dieser Art von Drucksensorvorrichtungen bilden die Membran und die fest auf dem Substrat verankerte Elektrode eine Kondensatorstruktur, mit deren Hilfe eine Abstandsänderung zwischen der Membran und der Elektrode aufgrund eines einwirkenden Drucks auf die Membran, gemessen werden kann. Über die Bestimmung der Kapazität zwischen der Membran und der Elektrode kann somit eine Aussage über den an der Membran anliegenden Druck getroffen werden.
-
Derartige Drucksensorvorrichtungen reagieren allgemein sensitiv auf einen in die Membran eingekoppelten Stress, bedingt z.B. den Herstellungsprozess. Weiter reagieren diese Drucksensorvorrichtungen empfindlich auf Feuchte an der Sensoroberfläche, z.B. durch Bildung von unerwünschten Streukapazitäten, weshalb diese in der Regel mit einer Gelvorlage auf der Membran betrieben werden müssen.
-
Die
US 5,332,469 offenbart einen Differenzdrucksensor mit einer Sensorkapazität und einer Referenzkapazität, welche seitlich benachbart in einem Sensorsubstrat angeordnet sind.
-
Die
US 6,159,762 offenbart ein Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Drucksensorvorrichtung, wobei ein Opferschichtätzprozess angewendet wird, um eine Membran freizustellen.
-
Die
US 5,450,754 offenbart einen Drucksensor, bei dem eine Anordnung von Membranen vorgesehen ist, welche benachbart in einem Sensorsubstrat angeordnet sind.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung schafft eine mikromechanische Drucksensorvorrichtung nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 14.
-
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die Erfindung ermöglicht es, eine kapazitive mikromechanische Drucksensorvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Feuchteunempfindlichkeit/-resistenz besitzt, eine Membran mit einer sehr guten Stressentkopplung zum umgebenden Sensorsubstrat aufweist und eine hohe Sensitivität besitzt.
-
Kern der Erfindung ist eine gestapelte Kondensatoranordnung mit zwei aufeinander gestapelten Kondensatoren, wobei zumindest eine Elektrode eines ersten der Kondensatoren die bei Beaufschlagung mit einem äußeren Druck deformierbar ist. Der zweite Kondensator kann entweder als Referenzkondensator oder ebenfalls als drucksensitiver Kondensator ausgestaltet sein.
-
Bei letzterer Konstruktion werden bei einer Druckbeaufschlagung beide Elektroden ausgelenkt. Hierdurch kann mit vergleichbaren Membranabmessungen eine doppelt so hohe Kapazitätsänderung im Vergleich zu üblichen Drucksensorvorrichtungen erzielt werden. Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, bei vergleichbaren Elektrodenabmessungen kapazitiver Drucksensoren, eine bessere Empfindlichkeit bzw. Genauigkeit zu erzielen.
-
Mehrere erfindungsgemäße gestapelte Kondensatoranordnungen können miteinander verbunden seitlich aneinandergereiht werden.
-
Die erfindungsgemäße kapazitive mikromechanische Drucksensorvorrichtung lässt sich u.a. bei Mikrofonen, z.B. in mobilen Geräten, einsetzen. Insbesondere ist es möglich, kombinierte Drucksensoren mit unterschiedlichen dynamischen Eigenschaften zu bilden.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die dritte Elektrode bei Beaufschlagung mit dem äußeren Druck deformierbar, und zwischen der dritten Elektrode und der vierten Elektrode ist ein zweiter geschlossener Raum mit einem darin eingeschlossenen vorbestimmten zweiten Referenzdruck vorgesehen. Dies hat der Vorteil einer erhöhten Empfindlichkeit.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste Elektrode auf einem ersten elektrisch isolierenden Membranbereich angeordnet, und die dritte Elektrode ist auf einem zweiten elektrisch isolierenden Membranbereich angeordnet. Dies hat der Vorteil einer erhöhten Designfreiheit bei der Gestaltung der Elektroden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste Elektrode auf einem ersten elektrisch isolierenden Membranbereich angeordnet, und die dritte Elektrode ist auf einem elektrisch isolierenden feststehenden Bereich angeordnet. So lässt sich ein Referenzkondensator ausbilden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die zweite Elektrode und die vierte Elektrode durch eine einzelne feststehende Elektrode gebildet. Damit dienen die zweite Elektrode und die vierte Elektrode als Referenzelektroden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die zweite Elektrode und die vierte Elektrode durch zwei einzelne feststehende Elektroden gebildet. Dies erhöht die Flexibilität bei der elektrischen Verschaltung.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die zweite Elektrode und die vierte Elektrode auf gegenüberliegenden Seiten einer Zwischenisolationsschicht angeordnet, welche zwischen der ersten Abstandshaltereinrichtung und der zweiten Abstandshaltereinrichtung angeordnet ist. Somit lassen sich die zweite Elektrode und die vierte Elektrode mechanisch und elektrisch entkoppeln.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zwischen der dritten Elektrode und der vierten Elektrode ein zweiter geschlossener Raum mit dem darin eingeschlossenen vorbestimmten ersten Referenzdruck vorgesehen, wobei der zweite geschlossene Raum mit dem ersten geschlossenen Raum über Durchgangslöcher in der zweiten Elektrode und in der vierten Elektrode fluidisch verbunden ist. Dies ermöglicht das Vorsehen eines gleichen Referenzdrucks für den ersten und zweiten Kondensator.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zwischen der dritten Elektrode und der vierten Elektrode eine dielektrische Schicht vorgesehen ist. So lässt sich ebenfalls ein Referenzkondensator ausbilden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Kondensatoranordnung einen dritten Kondensator und einen darüber gestapelten vierten Kondensator aufweist, wobei der dritte Kondensator eine fünfte Elektrode aufweist, die bei Beaufschlagung mit dem äußeren Druck deformierbar ist, und eine von der fünften Elektrode durch die erste Abstandshaltereinrichtung beabstandete sechste Elektrode aufweist, wobei der vierte Kondensator eine siebente Elektrode und eine von der siebenten Elektrode durch die zweite Abstandshaltereinrichtung beabstandete achte Elektrode aufweist, wobei zwischen der fünften Elektrode und der sechsten Elektrode ein dritter geschlossener Raum mit dem darin eingeschlossenen vorbestimmten ersten Referenzdruck vorgesehen ist, und wobei der dritte geschlossene Raum mit dem ersten geschlossenen Raum fluidisch verbunden ist. Dies ermöglicht eine platzsparende Erweiterung auf vier Kondensatoren.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zwischen der siebenten Elektrode und der achten Elektrode ein vierter geschlossener Raum mit dem darin eingeschlossenen vorbestimmten ersten Referenzdruck vorgesehen, wobei der vierte geschlossene Raum mit dem dritten geschlossenen Raum über Durchgangslöcher in der sechsten Elektrode und in der achten Elektrode fluidisch verbunden ist. Dies ermöglicht das Vorsehen eines gleichen Referenzdrucks für den dritten und vierten Kondensator.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine dritte Abstandshaltereinrichtung zwischen dem ersten und zweiten gestapelten Kondensator einerseits und den dritten und vierten gestapelten Kondensator andererseits vorgesehen. Dies erhöht die Stabilität der Kondensatoranordnung.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die erste und die fünfte Elektrode und/oder die zweite Elektrode und die sechste Elektrode und/oder die dritte und siebente Elektrode und/oder die vierte und achte Elektrode über jeweilige elektrische Verbindungsbereiche miteinander verbunden. So lassen sich die Kondensatoren effektiv miteinander elektrisch koppeln.
-
Figurenliste
-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.
-
Es zeigen:
- 1a), b) schematische senkrechte Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 1a) einen ersten externen Druckzustand darstellt und Fig. b) einen zweiten externen Druckzustand darstellt;
- 2a), b) schematische senkrechte Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 2a) einen ersten externen Druckzustand darstellt und 2b) einen zweiten externen Druckzustand darstellt;
- 3 eine schematische senkrechte Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4a) - d) schematische waagrechte Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung der mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Schnittlinien A, B, C, D in 3;
- 5 eine schematische senkrechte Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine schematische senkrechte Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 7 eine schematische senkrechte Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
-
1a), b) sind schematische senkrechte Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 1a) einen ersten externen Druckzustand darstellt und 16B) einen zweiten externen Druckzustand darstellt.
-
Die mikromechanische Drucksensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform weist ein Verpackungssubstrat 2 und eine darauf aufgebrachte Verkappungseinrichtung 4 auf. Innerhalb des durch das Verpackungssubstrat 2 und die Verkappungseinrichtung 4 definierten Hohlraums ist ein Sensorsubstrat 12 mit einer Kaverne 14, welche sich durch das gesamte Sensorsubstrat 12 erstreckt, derart angeordnet, dass die Kaverne 14 oberhalb einer Öffnung 6 im Verpackungssubstrat 2 liegt, welche als Druckzugangsöffnung dient. Das Sensorsubstrat 12 ist über eine Bondverbindung 8 mit einem benachbart auf dem Verpackungssubstrat 2 angeordneten Auswerte-ASIC 40 verbunden. Beim vorliegenden Beispiel ist das Sensorsubstrat 12 beispielsweise ein Siliziumsubstrat.
-
Im bzw. auf dem Sensorsubstrat 12 verankert ist eine druckempfindliche Kondensatoreinrichtung 30 mit einem ersten Kondensator und einem darüber gestapelten zweiten Kondensator vorgesehen.
-
Der erste Kondensator weist eine erste Elektrode 16B auf, die bei Beaufschlagung mit einem äußeren Druck PE' deformierbar ist. Weiterhin weist der erste Kondensator eine von der ersten Elektrode 16B durch eine erste Abstandshaltereinrichtung 22B beabstandete zweite Elektrode 20 auf, welche im vorliegenden Fall als feststehende Elektrode ausgebildet ist.
-
Der zweite Kondensator weist eine dritte Elektrode 16A und eine von der dritten Elektrode 16A durch eine zweite Abstandshaltereinrichtung 22A beabstandete vierte Elektrode 20 auf, welche beim vorliegenden Beispiel mit der zweiten Elektrode 20 zusammenfällt, also als gemeinsame Elektrode für den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator dient. Auch die dritte Elektrode 16A ist beim vorliegenden Beispiel bei Beaufschlagung mit dem äußeren Druck PE' deformierbar.
-
Zwischen der ersten Elektrode 16B und der zweiten Elektrode 20 ist ein erster geschlossener Raum 24B mit einem darin eingeschlossenen vorbestimmten ersten Referenzdruck P1B vorgesehen, und zwischen der dritten Elektrode 16A und der vierten Elektrode 20 ist ein zweiter geschlossener Raum 24A mit einem darin eingeschlossenen vorbestimmten zweiten Referenzdruck P1A vorgesehen.
-
Der erste und zweite Referenzdruck P1B, P1A sind beim vorliegenden Beispiel gleich, können aber prinzipiell auch verschieden sein. Die Referenzdrucke P1A, P1B können dem Umgebungsdruck PE entsprechen, können aber auch niedriger liegen, beispielsweise bei 800 mbar, 500 mbar, 250 mbar, 100 mbar, 10 mbar, 1 mbar oder sogar darunter. Beim vorliegenden Beispiel entsprechen die Referenzdrucke P1A, P1B dem äußeren Druck PE.
-
Steigt der äußere Druck vom Wert PE auf den Wert PE', so kommt es zu einer gegeneinander gerichteten gleichzeitigen Deformierung der ersten Elektrode 16B und der dritten Elektrode 16A, wie in 1b) dargestellt. Somit lässt sich durch eine entsprechende elektrische Kapazitätsbestimmung des ersten und zweiten Kondensators die Druckänderung von dem Druckwert PE zum Druckwert PE' bestimmen.
-
Dabei gelangt der äußere Druck PE' über (nicht dargestellte) Durchgänge bzw. Diffusionskanäle zu der ersten Elektrode 16B und der dritten Elektrode 16A.
-
Beim vorliegenden Beispiel sind die erste Elektrode 16B, die zweite bzw. vierte Elektrode 20 und die dritte Elektrode 16A alle jeweils aus einer leitfähigen Schicht, beispielsweise Polysilizium, gefertigt. Die erste und zweite Abstandshaltereinrichtung 22B, 22A sind aus einem isolierenden Material, beispielsweise Siliziumnitrid, gefertigt.
-
Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit nur einer einzigen deformierbaren Elektrode hat die vorliegende erste Ausführungsform den Vorteil, dass bei gleichem Druckanstieg eine doppelt so hohe Empfindlichkeit erzielt werden kann, da sich die erste Elektrode 16B und die dritte Elektrode 16A bei Druckbeaufschlagung aufeinander zubewegen, was zu einer doppelten Kapazitätsveränderung bei nur geringfügig erhöhtem Platzbedarf führt.
-
2a), b) sind schematische senkrechte Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 2a) einen ersten externen Druckzustand darstellt und 2b) einen zweiten externen Druckzustand darstellt.
-
Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der bereits erläuterten ersten Ausführungsform, jedoch ist die mit Bezugszeichen 30' bezeichnete Kondensatoranordnung mit dem ersten und zweiten Kondensator unterschiedlich aufgebaut.
-
Insbesondere ist bei der zweiten Ausführungsform die erste Elektrode 26B auf einem ersten elektrisch isolierenden Membranbereich 28B angeordnet, und die dritte Elektrode 26A ist auf einem zweiten elektrisch isolierenden Membranbereich 28A angeordnet.
-
Die zweite Elektrode 20B und die vierte Elektrode 20A sind bei der zweiten Ausführungsform als getrennte Elektroden und auf gegenüberliegenden Seiten einer Zwischenisolationsschicht 28 angeordnet, welche sich zwischen der ersten Abstandshaltereinrichtung 22B und der zweiten Abstandshaltereinrichtung 22A befindet.
-
Wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind die zweite Elektrode 20B und die vierte Elektrode 20A als feststehende Elektroden angeordnet, jedoch befinden sich Durchgangslöcher V in den Elektroden 20B, 20A und der Zwischenisolationsschicht 28, so dass der erste geschlossene Raum 24B' mit dem zweiten geschlossenen Raum 24A' über die Durchgangslöcher V in der zweiten Elektrode 20B und in der vierten Elektrode 20A und der diese trennenden Zwischenisolationsschicht 28 fluidisch verbunden ist. Mit anderen Worten bilden der erste geschlossene Raum 24B' und der zweite geschlossene Raum 24A' einen gemeinsamen geschlossenen Raum mit einem eingeschlossenen Referenzdruck P1.
-
Die erste Abstandshaltereinrichtung 22B beabstandet den ersten elektrisch isolierenden Membranbereich 28B von der Zwischenisolationsschicht 28, und die zweite Abstandshaltereinrichtung 22A beabstandet den zweiten elektrisch isolierenden Membranbereich 28A von der Zwischenisolationsschicht 28. Die elektrisch isolierenden Membranbereiche 28B, 28A und die Zwischenisolationsschicht 28 können ebenso wie die erste und zweite Abstandshaltereinrichtung 22A, 22B aus Siliziumnitrid bzw. Siliziumoxid oder einem ähnlichen Isolationsmaterial aufgebaut sein.
-
Entspricht der im geschlossenen Raum 24B', 24A' angeschlossene Referenzdruck P1 dem äußeren Druck PE, so ergibt sich der Zustand gemäß 2a), und bei einer Druckerhöhung auf den Druckwert PE', wie in 2b) gezeigt, ergibt sich wie bei der ersten Ausführungsform eine aufeinander zugerichtete Deformierung des ersten elektrisch isolierenden Membranbereichs 28A mit der darauf angeordneten ersten Elektrode 26B und des zweiten elektrisch isolierenden Membranbereichs 28A mit der darauf angebrachten dritten Elektrode 26A. Somit lässt sich auch bei dieser zweiten Ausführungsform analog zur ersten Ausführungsform der Druckanstieg vom Druckwert PE auf den Druckwert PE' kapazitiv erfassen.
-
3 ist eine schematische senkrechte Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Die dritte Ausführungsform basiert auf der mit Bezug auf 2a), b) beschriebenen zweiten Ausführungsform, da auch hier sämtliche Elektroden auf isolierenden Bereichen aufgebracht sind.
-
Bei der dritten Ausführungsform, die gleichermaßen verpackt werden kann wie die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform, ist aus Gründen der Anschaulichkeit lediglich das Sensorsubstrat 12 mit der darin verankerten Kondensatoranordnung 30" gezeigt, wobei die Kondensatoranordnung 30" bei der dritten Ausführungsform neben einem ersten Kondensator und einem zweiten Kondensator auch einen dritten Kondensator und einen vierten Kondensator aufweist, welche seitlich beabstandet und angrenzend an ersten und zweiten Kondensator angeordnet sind, wie nachstehend näher erläutert wird.
-
Der erste Kondensator weist die erste Elektrode 26B' auf, welche auf dem ersten elektrisch isolierenden Membranbereich 26B' vorgesehen ist. Die zweite Elektrode 20B' und die vierte Elektrode 20A' sind auf gegenüberliegenden Seiten der Zwischenisolationsschicht 28' vorgesehen, wie im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform erläutert.
-
Die dritte Elektrode 26A' ist auf dem zweiten elektrisch isolierenden Membranbereich 28A' vorgesehen. Der erste abgeschlossene Raum trägt Bezugszeichen 24B" und kommuniziert über die Durchgangslöcher V mit dem zweiten abgeschlossenen Raum 24A".
-
Der dritte Kondensator weist einen dritten elektrisch isolierenden Membranbereich 28D' auf, auf dem eine fünfte Elektrode 26D' aufgebracht ist. Eine sechste Elektrode als feststehende Elektrode 20D' ist auf der Zwischenisolationsschicht 28' aufgebracht.
-
Eine siebente Elektrode 26C' ist auf einem vierten elektrisch isolierenden Membranbereich 28C' aufgebracht, und eine achte Elektrode 20C' ist auf einer gegenüberliegenden Seite der Zwischenisolationsschicht 28' aufgebracht.
-
Bei dieser Ausführungsform sind die erste Elektrode 26B', die dritte Elektrode 26A', die fünfte Elektrode 26D' und die achte Elektrode 26C' beim Anlegen des äußeren Drucks PE' deformierbar.
-
Die erste Abstandshaltereinrichtung 22B' dient zur Beabstandung des zusammenhängenden ersten und dritten elektrisch isolierenden Membranbereichs 28B', 28D' von der Zwischenisolationsschicht 28', und die zweite Abstandshaltereinrichtung 22A' dient zur Beabstandung des zusammenhängenden zweiten und vierten elektrisch isolierenden Membranbereichs 28A', 28C' von der Zwischenisolationsschicht 28'.
-
Ein dritter geschlossener Raum trägt Bezugszeichen 24D", und ein vierter geschlossener Raum trägt Bezugszeichen 24C". Der dritte abgeschlossene Raum 24D" und der vierte abgeschlossene Raum 24C" kommunizieren über weitere Durchgangsöffnungen V' miteinander. Insbesondere kommunizieren aber bei der vorliegenden Ausführungsform sämtliche abgeschlossenen Räume 24B", 24A", 24C" und 24D" miteinander, und schließen den gemeinsamen Referenzdruck P1 ein, wie sich insbesondere aus 4a) - d) ergibt.
-
Zwischen dem ersten und zweiten Kondensator einerseits bzw. dem dritten und vierten Kondensator andererseits vorgesehen ist eine dritte Abstandshaltereinrichtung 22C', die als zentraler isolierender Stützpfosten ausgebildet ist, durch den sich die Zwischenisolationsschicht 28' erstreckt.
-
4a) - d) sind schematische waagrechte Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung der mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Schnittlinien A, B, C, D in 3.
-
Insbesondere ist daraus ersichtlich, dass die erste und die fünfte Elektrode 26B', 26D' und die zweite und die sechste Elektrode 20B', 20D' durch elektrische Verbindungsbereiche VB, VB' miteinander elektrisch verbunden sind, also auf demselbem elektrischen Potenzial liegen.
-
Ebenso (nicht dargestellt) sind die dritte und die siebente Elektrode 26A', 26C' und die vierte und achte Elektrode 20A', 20C' durch entsprechende elektrische Verbindungsbereiche VB, VB' miteinander elektrisch verbunden sind, so dass sie auf demselbem elektrischen Potenzial liegen.
-
5 ist eine schematische senkrechte Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Die vierte Ausführungsform entspricht vom mechanischen Aufbau der bereits erläuterten dritten Ausführungsform, allerdings sind bei der vierten Ausführungsform der erste bis vierte Kondensator der Kondensatoranordnung 30'" separat elektrisch kontaktierbar. Mit anderen Worten sind die Verbindungsbereiche VB, VB' gemäß der dritten Ausführungsform weggelassen.
-
Hier umfasst der erste Kondensator die erste Elektrode 26B" auf dem ersten elektrisch isolierenden Membranbereich 28B' und die zweite Elektrode 20B" auf der Zwischenisolationsschicht 28'. Der zweite Kondensator umfasst die dritte Elektrode 28A" auf dem zweiten elektrisch isolierenden Membranbereich 28A' und die vierte Elektrode 20A" auf der Zwischenisolationsschicht 28'.
-
Der dritte Kondensator umfasst die Elektrode 26D" auf dem dritten elektrisch isolierenden Membranbereich 28D' und die zweite Elektrode 20D" auf der Zwischenisolationsschicht 28'. Der vierte Kondensator umfasst die siebente Elektrode 26C" auf dem vierten elektrisch isolierenden Membranbereich 28C' und die achte Elektrode 20C" auf der Zwischenisolationsschicht 28'.
-
Durch die separate elektrische Kontaktierbarkeit aller acht Elektroden 26B", 26A", 20B", 20A", 26D", 26C", 20D", 20C" ergibt sich eine vollständig freie elektrische Verschaltbarkeit des ersten bis vierten Kondensators, was durch eine nicht gezeigte beliebige Leiterbahnanordnung erfolgen kann.
-
Ansonsten entspricht der Aufbau der vierten Ausführungsform vollständig dem Aufbau der fünften Ausführungsform.
-
6 ist eine schematische senkrechte Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Bei der fünften Ausführungsform trägt die Kondensatoranordnung Bezugszeichen 30"".
-
Hier ist die dritte Elektrode 26A'" ebenso wie die siebente Elektrode 26C'" auf einem elektrisch isolierenden feststehenden Bereich 222 auf dem Sensorsubstrat 12' angeordnet. Auch weist das Sensorsubstrat 12' bei dieser fünften Ausführungsform keine Kaverne auf, sondern der äußere Druck ist nur an den ersten und dritten elektrisch isolierenden Membranbereich 28B', 28D' des ersten bzw. dritten Kondensators anlegbar.
-
Der zweite Kondensator und der vierte Kondensator sind somit Referenzkondensatoren mit fester Kapazität.
-
Ansonsten entspricht die fünfte Ausführungsform der vierten Ausführungsform.
-
7 ist eine schematische senkrechte Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Bei der sechsten Ausführungsform trägt die Kondensatoranordnung Bezugszeichen 30""', und im Vergleich zur fünften Ausführungsform sind die zweite Elektrode 20B'", die vierte Elektrode 20A'", die sechste Elektrode 20D'" und die achte Elektrode 20C'" nicht perforiert. Die Durchgangsöffnungen V bzw. V' befinden sich im benachbarten Bereich der Zwischenisolationsschicht 28'.
-
Zwischen der dritten Elektrode 26A'" und der vierten Elektrode 20A'" sowie der siebenten Elektrode 26C'" und der achten Elektrode 20C'" ist eine jeweilige dielektrische Schicht D1, D2 vorgesehen, so dass auch bei der sechsten Ausführungsform der zweite Kondensator und der vierte Kondensator Referenzkondensatoren mit fester Kapazität sind.
-
Ansonsten entspricht die sechste Ausführungsform der bereits beschriebenen fünften Ausführungsform.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.
-
Auch die dargestellten Druckzugänge sind nur beispielhaft und vielfältig variierbar.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 5332469 [0005]
- US 6159762 [0006]
- US 5450754 [0007]
