DE102019200843A1

DE102019200843A1 - Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement

Info

Publication number: DE102019200843A1
Application number: DE102019200843.7A
Authority: DE
Inventors: Johannes Classen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-07-30
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: DE102019200843B4

Abstract

Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100), aufweisend:- ein Substrat (1);- in einer Funktionsschicht ausgebildete erste Elektroden (11, 12);- in einer weiteren Funktionsschicht ausgebildete zweite Elektroden (31, 32), die wenigstens abschnittsweise oberhalb der ersten Elektroden (11, 12) ausgebildet sind; und- eine zwischen den Elektroden (11, 12, 31, 32) in z-Richtung auslenkbare und mit den Elektroden (11, 12, 31, 32) funktional zusammenwirkbar ausgebildete seismische Masse (W); wobei- wobei die ersten Elektroden (11, 12) weitgehend freigestellt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements.
Stand der Technik
Mikromechanische Inertialsensoren zur Messung von Beschleunigung und Drehrate werden für verschiedene Applikationen im Automobil- und Consumer-Bereich in Massenfertigung hergestellt. Für kapazitive Beschleunigungssensoren mit Detektionsrichtung senkrecht zur Waferebene (d.h. in z-Richtung) werden bevorzugt Wippenstrukturen genutzt. Das Sensorprinzip dieser Wippen basiert auf einem Feder-Masse-System, in welchem im einfachsten Fall eine bewegliche seismische Masse mit zwei auf einem Substrat fixierten Gegenelektroden zwei Plattenkondensatoren bildet. Die seismische Masse ist über mindestens eine, aus Symmetriegründen üblicherweise zwei Torsionsfedern mit der Unterlage verbunden. Sind die Massenstrukturen auf den beiden Seiten der Torsionsfeder unterschiedlich groß, so wird sich beim Einwirken einer z-Beschleunigung die Massestruktur relativ zur Torsionsfeder als Drehachse drehen. Damit wird der Abstand der Elektroden auf der Seite mit der größeren Masse kleiner und auf der anderen Seite größer. Die Kapazitätsänderung ist ein Maß für die einwirkende Beschleunigung. Derartige Beschleunigungssensoren sind beispielsweise aus EP 0 244 581 A1 und EP 0 773 443 A1 bekannt.
Trends in der Weiterentwicklung von z-Beschleunigungssensoren bestehen in der Verbesserung der Performance (insbesondere Reduktion von Offset und Rauschen) und der stetigen Miniaturisierung zwecks Kostenreduktion. Einen wichtigen Schritt in diese Richtung leisten moderne z-Sensordesigns und zugehörige Technologien mit insgesamt drei Siliziumschichten, wie z.B. aus DE 10 2009 100 167 A1 bekannt.
Aus der DE 10 2009 000 345 A1 und der DE 10 2010 038 461 A1 sind Drehratensensoren mit wannenförmigen oder teilweise ausgehöhlten Sensormassen bekannt, um einerseits Top-Elektroden in der dritten Funktionsschicht darzustellen bzw. andererseits Leichtbaumassen zu ermöglichen, die bezüglich ihrer mechanischen und elektromechanischen Eigenschaften Vorteile bieten können.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem kapazitiv auswertbaren Bauelement, aufweisend:

- ein Substrat;
- in einer Funktionsschicht ausgebildete erste Elektroden;
- in einer weiteren Funktionsschicht ausgebildete zweite Elektroden, die wenigstens abschnittsweise oberhalb der ersten Elektroden ausgebildet sind; und
- eine zwischen den Elektroden in z-Richtung auslenkbare und mit den Elektroden funktional zusammenwirkbar ausgebildete seismische Masse; wobei
- die ersten Elektroden weitgehend freigestellt sind.

Auf diese Weise ist eine verbesserte Entkopplung des Sensorelements vom Substrat unterstützt, wodurch eine Sensorperformance vorteilhaft optimiert ist. Erreicht wird dies dadurch, dass die Boden- und Topelektroden durch die weitgehende Freistellung der Bodenelektroden von einem Substratstress weitgehend entkoppelt sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen-kapazitiv auswertbaren Bauelements, aufweisend die Schritte:

- Bereitstellen eines Substrats;
- Bereitstellen von in einer Funktionsschicht ausgebildeten ersten Elektroden;
- Bereitstellen von in wenigstens einer weiteren Funktionsschicht ausgebildeten zweiten Elektroden, die wenigstens abschnittsweise oberhalb der ersten Elektroden ausgebildet sind; und
- Bereitstellen einer zwischen den Elektroden in z-Richtung auslenkbaren und mit den Elektroden funktional zusammenwirkbar ausgebildeten seismischen Masse; wobei die ersten Elektroden weitgehend freigestellt werden.

Bevorzugte Weiterbildungen des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden mittels Abstandselementen definiert zentral an das Substrat angebunden sind. Auf diese Weise wird die Entkopplung des Sensorelements von Substratstress weiter verbessert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten Elektroden in einem Ausmaß von ca. 50% bis ca. 99%, vorzugsweise von ca. 70% bis ca. 95% freigestellt sind. Auf diese Weise wird ein nützliches Ausmaß der Freistellung der ersten Elektroden realisiert, welches einerseits eine stabile Anbindung an das Substrat und andererseits eine gute Entkopplung von Substratstress ermöglicht.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten Elektroden über eine laterale Ausdehnung der seismischen Masse von ca. wenigstens 90% ausgebildet sind. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine große Auswertekapazität zwischen der seismischen Masse und den ersten Elektroden bereitgestellt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements zeichnet sich dadurch aus, dass die zweiten Elektroden die seismische Masse durchquerend und von dieser definiert beabstandet ausgebildet sind. Auf diese Weise wird eine alternative Ausführung der Topelektroden realisiert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden zusätzlich über eine weitere Funktionsschicht an das Substrat angebunden sind. Auf diese Weise ist eine noch stabilere Anbindung der ersten Elektroden an das Substrat unterstützt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements zeichnet sich dadurch aus, dass eine Massenasymmetrie der seismischen Masse innerhalb einer funktionalen Hälfte der seismischen Masse mittels einer dritten Funktionsschicht in den beiden Wippenhälften bereitgestellt wird. Vorteilhaft ist dadurch eine effiziente Realisierung einer Massenasymmetrie der Wippe unterstützt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements zeichnet sich dadurch aus, dass eine Massenasymmetrie der seismischen Masse innerhalb einer funktionalen Hälfte der seismischen Masse mittels einer zweiten und/oder vierten Funktionsschicht in den beiden Wippenhälften bereitgestellt wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements zeichnet sich dadurch aus, dass eine Massenasymmetrie der seismischen Masse innerhalb einer funktionalen Hälfte der seismischen Masse mittels eines Wannenelements bereitgestellt wird. Vorteilhaft ist dadurch eine alternative Realisierung einer Asymmetrie der seismischen Wippe unterstützt, mit der insbesondere radiometrische Effekte besser ausgeglichen werden können.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements zeichnet sich dadurch aus, dass die zweiten Elektroden wenigstens teilweise in das Wannenelement hineinragen. Dadurch wird vorteilhaft eine hohe Auswertekapazität zwischen der seismischen Masse und den Topelektroden bereitgestellt.
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.
Offenbarte Verfahrensmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Vorrichtungsmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend das mikromechanische kapazitiv auswertbare Bauelement in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen des Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements ergeben und umgekehrt.
In den Figuren zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines konventionellen mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements in Form eines z-Beschleunigungssensors;
2 den konventionellen z-Beschleunigungssensor von 1 in einer Querschnittsansicht;
3-10 Querschnittsansichten von Ausführungsformen eines vorgeschlagenen mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements; und
11 einen prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines vorgeschlagenen mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ein Kerngedanke der Erfindung ist es insbesondere, ein mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement mit verbesserter Entkopplung von Substratstress und Sensiercharakteristik zu realisieren.
Die 1, 2 zeigen einen bekannten mikromechanischen z-Beschleunigungssensor, wobei 2 ein vereinfachtes Schnittbild durch eine senkrecht zum Substrat verlaufende Ebene längs der Verbindungslinie A-B in 1 darstellt. Man erkennt, dass die in der ersten mikromechanischen Funktionsschicht 10 ausgebildeten Bodenelektroden 11, 12 auf einem Oxid 2 angeordnet sind, welches auf einem Substrat 1 angeordnet ist.
Dieser an sich bekannte z-Beschleunigungssensor zeigt Verbesserungen gegenüber älteren Designs, die nur aus einer Silizium-Funktionsschicht und einer Verdrahtungsschicht gebildet wurden, insbesondere:

- eine erhöhte Kapazitätsdichte, da mit den in der ersten Funktionsschicht 10 ausgebildeten ersten Elektroden 11, 12 („Bodenelektroden“) und mit den in einer dritten Funktionsschicht 30 ausgebildeten zweiten Elektroden 31, 32 („Topelektroden“) ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis bei gleicher Sensorfläche oder aber eine reduzierte Sensorfläche bei gleichbleibender Rauschperformance realisiert wird.
- eine geringere Anfälligkeit gegenüber Biegestress, da die zweiten Elektroden 31, 32 zentral aufgehängt sind und die ersten Elektroden 11, 12 aufgrund der durch die zweiten Elektroden 31, 32 gebildeten Zusatzkapazität etwas kompakter ausgeführt werden können. Beide Aspekte führen zu geringen Offset- und Empfindlichkeitsdriften bei Auftreten von Biegestress, z.B. aufgrund von Leiterplattenverbiegung oder thermomechanischem Stress.

Beim erfindungsgemäßen mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelement ist eine Verwendung von „freitragenden“ Boden- und Topelektroden vorgesehen, wobei die Boden- und Topelektroden zumindest abschnittsweise übereinander angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Bauelement kann insbesondere für z-Beschleunigungssensoren genutzt werden. Zur Realisierung dieser Anordnung sind drei mikromechanisch strukturierbare (also auch freistellbare) mikromechanische Funktionsschichten erforderlich. Vorzugsweise sind die Aufhängungsbereiche der Boden- und Topelektroden sowie der beweglichen seismischen Masse relativ zentrumsnah und voneinander gering beabstandet angeordnet, um auf diese Art und Weise die Auswirkung von Verbiegungseffekten im Substrat auf die Elektrodenkonfiguration zu minimieren.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des vorgeschlagenen mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements 100 in Form eines z-Beschleunigungssensors basierend auf der Sensorgrundtopologie von 2. Im Unterschied zur Grundstruktur der konventionellen Anordnung von 2 sind nunmehr die in der ersten Funktionsschicht 10 ausgebildeten unteren ersten Elektroden 11, 12 weitgehend freitragend ausgeführt und nur noch relativ zentrumsnah, d.h. nahe der Torsionsachse 33 an das Substrat 1 angebunden. Die Anbindung der ersten Elektroden 11, 12 an das Substrat 1 erfolgt hier über kleine Oxidinseln 2a, 2b („Abstandselemente“) einer Oxidschicht 2. Ferner erkennt man, dass auch die zweiten Elektroden 31, 32 relativ zentrumsnah an das Substrat 1 angebunden sind, vorzugsweise ebenfalls über Abstandselemente 2c, 2d in Form von Oxidinseln der ersten Oxidschicht 2.
Im Ergebnis wird dadurch eine weitgehende Freistellung sämtlicher Elektroden 11, 12, 31, 32 und eine zentrumsnahe Anordnung sämtlicher Anbindungselemente 2a...2d der Elektroden 11, 12, 31, 32 realisiert. Dadurch kann die Empfindlichkeit des kapazitiv auswertbaren Bauelements 100 gegenüber Substratverbindungen vorteilhaft deutlich reduziert sein. Die erste Funktionsschicht 10 ist in 3 bewusst relativ dick dargestellt, da sehr dünne Schichten dazu tendieren, sich aufgrund von intrinsischem Stress bzw. Stressgradienten stark aufzuwölben, was im Allgemeinen nicht erwünscht ist. Dickere Schichten können dagegen über größere Bereiche ohne gravierende Aufwölbungen freigestellt werden.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines vorgeschlagenen mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements 100, bei dem die ersten Elektroden 11, 12 über die gesamte Breite bzw. laterale Gesamtausdehnung der beweglichen seismischen Masse W ausgebildet sind. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit des kapazitiv auswertbaren Bauelements 100 vorteilhaft nochmals gesteigert sein. Allerdings kann in der Praxis die tatsächlich realisierbare Größe der ersten Elektroden 11, 12 durch Aufwölbungseffekte und Fragen der mechanischen Robustheit limitiert sein.
Die Anbindung der freistehenden ersten Elektroden 11, 12 in den in den 3, 4 gezeigten Anordnungen über Oxidinseln 2a, 2b ist nicht ganz ideal, da in diesem Fall die Anbindungsfläche durch das zum Freistellen des Sensors verwendete Ätzen mit gasförmigem HF bestimmt ist. Dieser auch als Gasphasenätzen bezeichnete Prozessschritt ist zeitgesteuert und kann daher Anlagen- und Layoutabhängig sein und somit deutlichen Schwankungen unterworfen sein.
Besser definierte Anbindungsflächen werden durch eine Einführung einer vierten mikromechanischen Funktionsschicht 40, die vorzugsweise eine Siliziumschicht ist, erreicht, wie in der Querschnittsansicht der Ausführungsform von 5 dargestellt.
In diesem Fall sind die Anbindungsflächen der ersten Elektroden 11, 12 an das Substrat 1 über gut kontrollierbare Kontaktlöcher zwischen der ersten Funktionsschicht 10 und der vierten Funktionsschicht 40, die mit Silizium verfüllt sind, definiert. Im Ergebnis sind auf diese Weise die ersten Elektroden 11, 12 über die vierte Funktionsschicht 40 und die Oxidinseln 2a, 2b der Oxidschicht 2 an das Substrat 1 angebunden und dadurch besser definiert.
Auch in der Anordnung von 5 sind die in der ersten Funktionsschicht 10 ausgebildeten ersten Elektroden 11, 12 bezüglich ihrer lateralen Erstreckung flexibel und können im Extremfall auch die gesamte Unterseite der beweglichen Struktur überdecken (nicht dargestellt).
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines vorgeschlagenen mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements 100. Auch in diesem Fall wird der Sensor aus insgesamt drei Funktionsschichten (vorzugsweise Polysilizium-Schichten) in Form einer zweiten, dritten und vierten Funktionsschicht 20, 30, 40 gebildet. Die bewegliche seismische Masse W ist in diesem Fall im Wesentlichen in der dicken dritten Funktionsschicht 30 realisiert. Erkennbar ist, dass oberhalb der dritten Funktionsschicht 30 eine vierte Funktionsschicht 40 angeordnet ist, in der die zweiten Elektroden 31, 32 ausgebildet sind.
Auch die Anbindungen der zweiten Elektroden 31, 32 an das Substrat 1 sind vorzugsweise zentrumsnah in der Nähe der Aufhängungen/Anbindungen der ersten Elektroden 11, 12 und/oder der beweglichen Struktur angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich wiederum eine Anordnung mit beidseitig weitgehend freigestellten zweiten Elektroden 31, 32. In diesem Fall weist die bewegliche Struktur eine besonders einfache Massenstruktur auf. Die Anbindung der ersten Elektroden 11, 12 an das Substrat 1 erfolgt in diesem Fall ähnlich wie in der Anordnung von 3 über Abstandselemente 2a, 2b in Form von Oxidinseln der ersten Oxidschicht 2.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren, der Ausführungsform von 6 sehr ähnlichen Ausführungsform eines vorgeschlagenen mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements 100. In diesem Fall wird zur Vermeidung der Anbindung über Oxidinseln die erste Funktionsschicht 10 verwendet, sodass die Anbindungsflächen der ersten Elektroden 11, 12 über verfüllte Kontaktlöcher zwischen der zweiten Funktionsschicht 20 und der ersten Funktionsschicht 10 definiert sind. Es werden also die gleichen Überlegungen wie beim Übergang der Ausführungsform von 3 zur Ausführungsform von 5 angestellt.
Die 8 bis 10 zeigen weitere erfindungsgemäße Varianten auf Basis der Ausführungsform von 7. In 8 sind im Unterschied zur Ausführungsform von 7 zusätzlich die zweite Funktionsschicht 20 und die vierte Funktionsschicht 40 im Bereich einer Zusatzmasse 35 der seismischen Masse Wangeordnet. Dadurch lassen sich vorteilhaft eine Massenasymmetrie und damit die mechanische Empfindlichkeit des Sensors erhöhen. Selbstverständlich ist es auch möglich, nur eine der beiden Funktionsschichten 20, 40 zur Massenerhöhung der seismischen Masse W zu verwenden.
Die Ausführungsform des mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements 100 der 9 zeigt die Struktur der Ausführungsform von 8 mit einer zusätzlichen wannenartigen Massenstruktur auf der leichten, linken Wippenseite. Dies dient der Symmetrisierung der beweglichen Struktur bezüglich der Torsionsachse 33 der z-Wippe zum Substrat 1. Auf diese Weise lassen sich parasitäre Kräfte zum Beispiel aufgrund von elektrischen Oberflächenladungen oder radiometrischen Kräften reduzieren. Entsprechende Anordnungen zur Symmetrisierung der seismischen Masse sind aus DE 10 2009 000 167 A1 bekannt.
10 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements 100, aufbauend auf der Struktur der Anordnung von 9. In diesem Fall sind die zweiten Elektroden 31, 32 deutlich vergrößert, um die Empfindlichkeit des Sensors zu steigern. Während dies auf der massenreichen rechten Seite einfach über eine Ausdehnung der zweiten Elektrode 32 möglich ist, wird auf der linken massenarmen Seite ein Teilbereich der zweiten Elektrode 31 in der dritten Funktionsschicht 30 ausgebildet, sodass dadurch die zweite Elektrode teilweise in die wannenartige Struktur der seismischen Masse W hineinragt und dadurch eine zusätzliche Teilkapazität zwischen der beweglichen zweiten Funktionsschicht 20 und der in diesem Bereich festen dritten Funktionsschicht 30 gebildet wird. Auf diese Weise lassen sich eine besonders hohe Empfindlichkeit des Sensors mit einer guten Symmetrisierung gegenüber dem Substrat 1 kombinieren. Im Ergebnis sind dadurch die zweiten Elektroden 31, 32 in zwei Funktionsschichten 30, 40 ausgebildet.
11 zeigt in prinzipieller Art und Weise einen Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines vorgeschlagenen kapazitiv auswertbaren Bauelements 100.
In einem Schritt 200 wird ein Substrat1 bereitgestellt.
In einem Schritt 210 wird ein Bereitstellen von in einer Funktionsschicht ausgebildeten ersten Elektroden 11, 12 durchgeführt.
In einem Schritt 220 wird ein Bereitstellen von in wenigstens einer weiteren Funktionsschicht ausgebildeten zweiten Elektroden 31, 32, die wenigstens abschnittsweise oberhalb der ersten Elektroden 11, 12 ausgebildet sind, durchgeführt.
In einem Schritt 230 wird ein Bereitstellen einer zwischen den Elektroden 11, 12, 31, 32 in z-Richtung auslenkbaren und mit den Elektroden 11, 12, 31, 32 funktional zusammenwirkbar ausgebildeten seismischen Masse W durchgeführt, wobei die ersten Elektroden 11, 12 weitgehend freigestellt werden.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen wurden ausschließlich z-Beschleunigungssensoren mit einer um eine Torsionsachse 33 tordierbaren seismischen Masse dargestellt. Der Kern der Erfindung kann jedoch ebenso auf andere Arten mikromechanischer kapazitiv auswertbarer Bauelemente angewandt werden, bei denen dominant Bewegungen in z-Richtung auftreten. Dabei kann es sich sehr naheliegend um z-Beschleunigungssensoren handeln, die sich im Wesentlichen translatorisch anstatt torsionsartig in z-Richtung auslenken.
Ferner lässt sich die Erfindung von freitragenden Boden- und Topelektroden auch bei Drehratensensoren oder Drehbeschleunigungssensoren mit in z-Richtung auslenkbaren Massen anwenden, aber auch beispielsweise für Aktoren wie Resonatoren oder Mikrospiegel-Anordnungen. Es sei daher darauf hingewiesen, dass, obwohl die Erfindung vorgehend anhand von konkreten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, der Fachmann vorgehend auch nicht oder nur teilweise offenbarte Ausführungsformen realisieren kann, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0244581 A1 [0002]
EP 0773443 A1 [0002]
DE 102009100167 A1 [0003]
DE 102009000345 A1 [0004]
DE 102010038461 A1 [0004]
DE 102009000167 A1 [0037]

Claims

Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100), aufweisend: - ein Substrat (1); - in einer Funktionsschicht ausgebildete erste Elektroden (11, 12); - in einer weiteren Funktionsschicht ausgebildete zweite Elektroden (31, 32), die wenigstens abschnittsweise oberhalb der ersten Elektroden (11, 12) ausgebildet sind; und - eine zwischen den Elektroden (11, 12, 31, 32) in z-Richtung auslenkbare und mit den Elektroden (11, 12, 31, 32) funktional zusammenwirkbar ausgebildete seismische Masse (W); wobei - die ersten Elektroden (11, 12) weitgehend freigestellt sind.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden (11, 12, 31, 32) mittels Abstandselementen (2a...2d) definiert zentral an das Substrat (1) angebunden sind.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden (11, 12) in einem Ausmaß von ca. 50% bis ca. 99%, vorzugsweise von ca. 70% bis ca. 95% freigestellt sind.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden (11, 12) über eine laterale Ausdehnung der seismischen Masse (W) von ca. wenigstens 90% ausgebildet sind.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Elektroden (31, 32) die seismische Masse (W) durchquerend und von dieser definiert beabstandet ausgebildet sind.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden (11, 12) zusätzlich über eine weitere Funktionsschicht an das Substrat (1) angebunden sind.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse (W) tordierbar um eine Torsionsachse (33) auslenkbar ist.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Massenasymmetrie der seismischen Masse (W) innerhalb einer funktionalen Hälfte der seismischen Masse (W) mittels einer dritten Funktionsschicht (30) bereitgestellt wird.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Massenasymmetrie der seismischen Masse (W) innerhalb einer funktionalen Hälfte der seismischen Masse (W) mittels einer zweiten und/oder einer vierten Funktionsschicht (20, 40) bereitgestellt wird.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Massenasymmetrie der seismischen Masse (W) innerhalb einer funktionalen Hälfte der seismischen Masse (W) mittels eines Wannenelements bereitgestellt wird.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Elektroden (31, 32) wenigstens teilweise in das Wannenelement hineinragen.
Mikromechanisches kapazitiv auswertbares Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Auswertung der Erfassung von Inertialgrößen, insbesondere Beschleunigung, Drehbeschleunigung oder Drehrate dient.
Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen kapazitiv auswertbaren Bauelements (100), aufweisend die Schritte: - Bereitstellen eines Substrats (1); - Bereitstellen von in einer Funktionsschicht ausgebildeten ersten Elektroden (11, 12); - Bereitstellen von in wenigstens einer weiteren Funktionsschicht ausgebildeten zweiten Elektroden (31, 32), die wenigstens abschnittsweise oberhalb der ersten Elektroden (11, 12) ausgebildet sind; und - Bereitstellen einer zwischen den Elektroden (11, 12, 31, 32) in z-Richtung auslenkbaren und mit den Elektroden (11, 12, 31, 32) funktional zusammenwirkbar ausgebildeten seismischen Masse (W); wobei die ersten Elektroden (11, 12) weitgehend freigestellt werden.