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Die Erfindung betrifft eine Drucksensoreinrichtung für einen Drucksensor, insbesondere einen kapazitiven Drucksensor. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Drucksensoreinrichtung, insbesondere einer kapazitiven Drucksensoreinrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Drucksensor, insbesondere einen kapazitiven Drucksensor sowie eine Entität mit solch einer Drucksensoreinrichtung oder solch einem Drucksensor.
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Stand der Technik
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Bekannt sind kapazitive Drucksensoreinrichtungen bzw. kapazitive Drucksensoren mit Drucksensoreinrichtungen, bei welchen eine Durchbiegung einer bewegbaren Sensiermembran als Elektrode oder mit einer Elektrode aufgrund einer entstandenen Fluiddruckdifferenz, über eine Änderung einer elektrischen Kapazität der bewegbaren Elektrode zu einer der Sensiermembran gegenüberliegenden Gegenelektrode bestimmbar ist. In einem Hohlraum zwischen der Gegenelektrode und der Sensiermembran ist dazu ein Referenzdruck, meist ein Vakuum, eingeschlossen.
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Bei solchen Drucksensoreinrichtungen wird z. B. meist auf einem Siliziumsubstrat eine Polysiliziummembran gegenüber einer Gegenelektrode angeordnet. Über ein Opferschichtätzverfahren wird durch einen Ätzzugang durch die Sensiermembran hindurch eine Opferschicht zwischen der Sensiermembran und der Gegenelektrode entfernt. Oft wird dann mit einer Schichtabscheidung der Ätzzugang verschlossen und derart der Referenzdruck unter der Sensiermembran eingeschlossen.
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Nachteilig an herkömmlichen Drucksensoren ist (s. a. die Erläuterungen zu den 1, 2 und 5 der Zeichnung), dass jeweils viele kleine Drucksensorelemente zu einer größeren Drucksensoreinrichtung für einen Drucksensor kombiniert werden müssen, um einem sogenannten globalen Bimetalleffekt (Stress von außen, vgl. 5) des Drucksensors begegnen zu können. Die kleinen Drucksensorelemente haben bezogen auf ihre Flächen vergleichsweise große Randbereiche, welche zur eigentlichen Sensierfunktion nicht beitragen und so den Drucksensor vergrößern. Ferner verringert sich dadurch ein möglicher Hub der betreffenden Sensiermembranen, was sich negativ auf ein Sensiervermögen des Drucksensors auswirkt.
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Um die großen Randbereiche zu kompensieren, werden oft die Grundabstände und die Arbeitsabstände (Abstände bei Nominaldruck) zwischen den Sensiermembranen und den Gegenelektroden reduziert, was sich aber wiederum in einer Erhöhung einer Empfindlichkeit auf eine mechanische Verbiegung (globaler Bimetalleffekt) des Drucksensors niederschlägt. Es muss also immer ein Kompromiss zwischen einer Größe eines Drucksensors und seiner Empfindlichkeit auf Stress von außen gefunden werden. - Ferner führen unterschiedliche Materialen in den Verschlussbereichen der Sensiermembranen zu unerwünschten lokalen Bimetalleffekten der Drucksensoren (Stress von innen).
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Aufgabenstellung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Drucksensoreinrichtung, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie einen verbesserten Drucksensor anzugeben. Hierbei soll insbesondere eine Auswirkung eines globalen Bimetalleffekts der Drucksensoreinrichtung in einer Gegenüberstellung zu einer vergleichbaren Drucksensoreinrichtung aus dem Stand der Technik verkleinert sein. Ferner soll die erfindungsgemäße Drucksensoreinrichtung bzw. der erfindungsgemäße Drucksensor einfach und robust aufgebaut sowie kostengünstig in ihrer bzw. seiner Herstellung sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer Drucksensoreinrichtung für einen Drucksensor, insbesondere einen kapazitiven Drucksensor; durch ein Verfahren zum Herstellen einer Drucksensoreinrichtung, insbesondere einer kapazitiven Drucksensoreinrichtung; und mittels eines Drucksensors, insbesondere eines kapazitiven Drucksensors sowie einer Entität mit solch einer Drucksensoreinrichtung oder solch einem Drucksensor gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Die erfindungsgemäße Drucksensoreinrichtung umfasst einen von einer bewegbaren Sensiermembran und einer ortsfesten (Substrat) Gegenelektrode begrenzten (Referenz-)Druckraum, wobei die Sensiermembran und die Gegenelektrode jeweils in Längsrichtung und Querrichtung der Drucksensoreinrichtung verlaufen, und die Sensiermembran gegenüber der Gegenelektrode mittels wenigstens einen mikromechanischen Federelements, insbesondere einer Mehrzahl (Vielzahl) von mikromechanischen Federelementen, im (Referenz-)Druckraum unmittelbar oder mittelbar federgelagert, insbesondere flächig federgelagert, ist.
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Der (Referenz-)Druckraum (Hohlraum, Kavität, Spalt) ist als ein Hohlraum in der Drucksensoreinrichtung ausgebildet, wobei dort ein definierter Druck, insbesondere ein Vakuum (,Fluiddrücke‘ bei 0 bar) oder ggf. ein Fluidüberdruck (in Bezug auf eine intendierte Sensierumgebung), eingerichtet ist. Ferner verlaufen die Sensiermembran und die Gegenelektrode bevorzugt jeweils lediglich in eine Längsrichtung und eine betreffende Querrichtung, was auch für eine Erstreckung der Sensiermembran und der Gegenelektrode gilt. Weder die Sensiermembran noch die Gegenelektrode verlaufen, abgesehen von ihrer jeweiligen Dicke (Erstreckung in Hochrichtung), dabei in Hochrichtung der Drucksensoreinrichtung. Die Sensiermembran kann dabei unmittelbar oder mittelbar über das wenigstens eine Federelement federgelagert sein. Die Gegenelektrode ist dabei bevorzugt als eine strukturierte Gegenelektrode ausgebildet.
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Die bewegbare Sensiermembran kann eine dadurch bewegbare Elektrode aufweisen, wobei die Elektrode mittels des wenigstens einen Federelements, insbesondere der Mehrzahl (Vielzahl) von Federelementen, im (Referenz-)druckraum unmittelbar oder mittelbar federgelagert, insbesondere flächig federgelagert, ist. Zwischen der Sensiermembran und der Elektrode kann eine weitere Schicht, insbesondere eine Opferschicht, vorgesehen sein, welche eine Steifigkeit (Versteifungselemente) der Elektrode erhöht. D. h. für einen solchen Fall ist die Elektrode bevorzugt unmittelbar und die Sensiermembran bevorzugt mittelbar über das wenigstens eine Federelement federgelagert. Die Elektrode ist dabei bevorzugt als eine segmentierte Elektrode analog zu Gegenelektrode ausgebildet.
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Unter einem Federelement ist ein Element verstanden, das sich, als ein in der Regel aus polysilizium aufgebauter Abschnitt der Drucksensoreinrichtung, im intendierten, praktischen Gebrauch der Drucksensoreinrichtung wenigstens abschnittsweise wenigstens ausreichend elastisch verformt (eigentliche Feder s. u.). Hierbei kann das Federelement, insbesondere an wenigstens einem seiner Längsendanschnitte einen federsteifen Abschnitt aufweisen, der ggf. mit einem daran anhaftenden Anschnitt der Drucksensoreinrichtung erst federsteif geworden ist, dort also ggf. ein weiterer Bereich der Drucksensoreinrichtung (s. u.) ausgebildet ist. Eine eigentliche Feder des Federelements ist dabei federweich (s. u.) ausgebildet.
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In Ausführungsformen der Erfindung kann die Elektrode und das wenigstens eine Federelement, insbesondere die Mehrzahl (Vielzahl) von Federelementen, durch eine einzige Schicht der Drucksensoreinrichtung konstituiert sein, wobei die Schicht bevorzugt als eine Hilfsschicht ausgebildet ist. D. h. die Elektrode bzw. die strukturierte Elektrode und das wenigstens eine Federelement bzw. die Mehrzahl (Vielzahl) von Federelementen sind miteinander monolithisch gewachsen oder integral verbunden ausgebildet. Die Schicht bzw. Hilfsschicht kann insbesondere als eine Polysiliziumschicht ausgebildet sein.
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Das betreffende Federelement kann einen oder genau einen ersten Elementbereich aufweisen, mit welchem es mit der Gegenelektrode mechanisch unmittelbar oder mittelbar gekoppelt ist (ortsfestes Lager). Gemäß der Erfindung kann je Federelement genau ein erster Elementbereich Anwendung finden. Hierbei kann der erste Elementbereich insbesondere stabförmig oder pfostenförmig ausgebildet sein. Ferner kann das betreffende Federelement wenigstens einen zweiten Elementbereich aufweisen, mit welchem es mit der Sensiermembran oder der Elektrode mechanisch unmittelbar oder mittelbar gekoppelt ist (bewegbare/s Lager). Gemäß der Erfindung können zwei, drei, vier, fünf oder eine Vielzahl solcher zweiten Elementbereiche je Federelement Anwendung finden.
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Ferner kann das betreffende Federelement zwischen einem/dem ersten Elementbereich und einem/dem zweiten Elementbereich, oder lediglich an einem/dem ersten oder zweiten Elementbereich genau eine oder wenigstens eine eigentliche Feder aufweisen. Bevorzugt findet genau eine eigentliche Feder je einem zweiten Elementbereich Anwendung. Betreffende Verbindungen sind dabei monolithische oder integrale Ausbildungen bzw. Verbindungen.
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Die/Eine betreffende eigentliche Feder eines betreffenden Federelements kann mit der Sensiermembran oder der Elektrode mechanisch unmittelbar oder mittelbar gekoppelt sein. Hierbei kann die eigentliche Feder mit dem Federelement identisch sein. Ferner kann die/eine betreffende eigentliche Feder eines betreffenden Federelements mit der Gegenelektrode mechanisch unmittelbar oder mittelbar gekoppelt sein. Hierbei kann wiederum die eigentliche Feder mit dem Federelement identisch sein. - Diese Ausführungsformen sind natürlich kinematisch, also z. B. durch Vertauschung von Elektrode und Gegenelektrode, umkehrbar.
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In Ausführungsformen der Erfindung kann die eigentliche Gegenelektrode federsteif, der erste Elementbereich federsteif, die eigentliche Feder federweich, der zweite Elementbereich federsteif und/oder die eigentliche Elektrode federsteif ausgebildet sein. Die Begriffe ,federweich‘ und federsteif‘ konstituieren sich gegenseitig in ihrer Bedeutung. ,Federweich‘ bedeutet dabei wenigstens ausreichend elastisch verformbarer als ,federsteif‘ bzw. vice versa. Synonyme zu federweich sind z. B. im Wesentlichen: flexibel, bewegbar, biegbar, biegsam, elastisch, gelenkig, nachgiebig, anpassungsfähig, veränderbar; nicht jedoch (feder- oder biege-)schlaff. Synonyme zu federsteif sind z. B. im Wesentlichen: unflexibel, statisch, unbeweglich, ungelenkig, unnachgiebig, unelastisch, federstarr etc. Dies gilt analog für die Begriffe ,torsionsweich‘ und ,torsionssteif‘ (vgl. u.)
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Für die elastische, federweiche Verformung kommt eine wesentliche äußere Formänderung der eigentlichen Feder und/oder eine wesentliche innere Materialänderung der eigentlichen Feder in Frage, wobei die wesentliche innere Materialänderung eine wesentliche äußere Formänderung zur Folge haben kann (Länge der eigentlichen Feder). Die wesentliche äußere Formänderung ist eine mechanische Formänderung der eigentlichen Feder, welche dabei als Mechanikfeder ausgelegt ist, wobei eine Dehnung/Stauchung der Mechanikfeder aufgrund einer Form der eigentlichen Feder erfolgt. Die wesentliche innere Formänderung ist eine elastische Formänderung der eigentlichen Feder, welche dabei als Elastikfeder ausgelegt ist, wobei eine Dehnung/Stauchung der Elastikfeder aufgrund eines Materials (und nicht dessen Form, welche solange sie ihre Funktion erfüllen kann, nicht wichtig ist) der eigentlichen Feder erfolgt.
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Das Federelement kann als eine Mechanikfeder und/oder als eine Elastikfeder ausgebildet sein. D. h. das gesamte Federelement ist als wenigstens eine eigentliche Feder konstituiert. Ferner kann eine eigentliche Feder des Federelements als eine Mechanikfeder und/oder als eine Elastikfeder ausgebildet sein. D. h. das Federelement ist lediglich abschnittsweise (ein oder mehrere Abschnitte) als wenigstens eine eigentliche Feder konstituiert. Das Federelement oder eine eigentliche Feder kann an wenigstens einem Längsendabschnitt ein Integralscharnier oder ein Filmscharnier aufweisen.
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Unter einem Integralscharnier, auch als Integralschwenklager bezeichenbar, ist wenigstens ein monolithischer oder integraler Biegebereich in/an einer Materiallage des Federelements verstanden, in welchem Abschnitte des Federelements (eigentliche Feder) gegeneinander oder an welchem eine mechanische Weiterverbindung des Federelements (Federelement) elastisch gebogen werden können bzw. kann (Nickbewegung um Querachse und/oder Längsachse). Eine Biegeachse des Biegebereichs erstreckt sich dabei in Querrichtung und/oder Längsrichtung des Federelements. Ein Integralscharnier kann auch folgendermaßen definiert sein. Bei einer Zerstörungsbelastung auf das Federelement, bricht das Federelement im Bereich seines Integralscharniers auf, wobei das Integralscharnier in einem solchen Fall als eine Sollbruchstelle fungiert.
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In Ausführungsformen der Erfindung kann das Federelement oder die eigentliche Feder als eine sich im Wesentlichen in zwei oder drei Dimensionen erstreckende Feder ausgebildet sein. Ist die eigentliche Feder als eine sich im Wesentlichen in drei Dimensionen erstreckende Feder ausgebildet, so kann deren Erstreckung in Hochrichtung größer sein als deren Erstreckung in Längsrichtung und/oder Querrichtung. Ferner kann das Federelement oder die eigentliche Feder als eine Zugfeder, eine Biegefeder und/oder bevorzugt eine Torsionsfeder ausgebildet sein.
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Des Weiteren kann das Federelement oder die eigentliche Feder als eine Mäanderfeder und/oder eine sich treppenförmig entfaltbare Feder (vgl. 4) ausgebildet sein. Darüber hinaus kann das Federelement oder die eigentliche Feder als eine Profilfeder ausgebildet sein. Solch eine Profilfeder (der Begriff ‚Profilfeder‘ ist dem Bereich der Konstruktionsprofile bzw. der Profilgeometrie entlehnt) kann in einer Draufsicht in Hochrichtung (Grundzustand) z. B. bevorzugt im Wesentlichen fluchtend i-förmig (Elastikfeder), o-förmig (Elastikfeder und/oder Mechanikfeder), s-förmig (Elastikfeder und/oder Mechanikfeder), v-förmig (Elastikfeder) etc. ausgebildet sein.
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In Ausführungsformen der Erfindung kann das Federelement als ein gewinkeltes Federelement ausgebildet sein, wobei wenigstens ein zweiter Elementbereich und/oder die Elektrode gegenüber dem ersten Elementbereich in einem Winkel von kleiner als 135°, insbesondre in einem ca. 90°-Winkel, angeordnet ist bzw. sind. Diese Ausführungsformen sind natürlich kinematisch umkehrbar. - Besitzt das Federelement z. B. mehr als zwei zweite Elementbereiche, so hat dieses in einer Draufsicht in Hochrichtung eine im Wesentlichen sternförmige Konfiguration. Zweidimensional seitlich in Längsrichtung und/oder in Querrichtung betrachtet, besitzt dann das Federelement eine im Wesentlichen t-förmige Konfiguration.
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Hierbei kann die eigentliche Feder mit einem betreffenden zweiten Elementbereich in im Wesentlichen einer Linie angeordnet sein, wovon dann der erste Elementbereich entsprechend gewinkelt absteht (vgl. 3, 4 und 6). In einem solchen Fall weist das Federelement je zweitem Elementbereich eine eigentliche Feder auf. Ferner kann die eigentliche Feder mit dem ersten Elementbereich in im Wesentlichen einer Linie angeordnet sein, wovon dann ein betreffender zweiter Elementbereich gewinkelt absteht. In einem solchen Fall kann das Federelement unabhängig von einer Anzahl der zweitem Elementbereiche lediglich eine einzige eigentliche Feder aufweisen.
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Die Sensiermembran kann als eine vergleichsweise weiche oder vergleichsweise sehr weiche Sensiermembran ausgebildet sein. Solch weiche oder sehr weiche Sensiermembranen sind aus dem Stand der Technik bekannt und grenzen sich gegenüber anderen Sensiermembranen aus dem Stand der Technik ab, welche demgegenüber härter bzw. spröder ausgebildet sind. Ferner kann die Sensiermembran als eine vergleichsweise dünne Sensiermembran ausgebildet sein. Solch dünne Sensiermembranen sind aus dem Stand der Technik bekannt und grenzen sich gegenüber anderen Sensiermembranen aus dem Stand der Technik ab, welche demgegenüber dicker oder sehr dünn (vgl. u.) ausgebildet sind.
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In Ausführungsformen der Erfindung kann die Sensiermembran und/oder die Elektrode als eine Federkern-Sensiermembran und/oder eine Federkern-Elektrode ausgebildet sein. Das soll z. B. heißen, dass, einmal von den deutlich unterschiedlichen Größen abgesehen, die Sensiermembran und/oder Elektrode, die Federelemente der Drucksensoreinrichtung und die Gegenelektrode einen zu einer Federkern-Matratze analogen Aufbau besitzen. Die Drucksensoreinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass eine maximale Auslenkung der Sensiermembran im Bereich der Gegenelektrode zwischen 80nm und 1.500nm liegt. Dieser Abstand kann z. B. auch durch eine Dimensionierung der Freiräume (s. u.) für Sensiermembran eingestellt werden. Ferner kann die die Drucksensoreinrichtung als eine Referenzdrucksensoreinrichtung oder eine Funktionsdrucksensoreinrichtung ausgebildet sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird oder werden (zunächst) über einer ortsfesten Gegenelektrode eines Substrats der entstehenden Drucksensoreinrichtung, unmittelbar oder mittelbar wenigstens ein mikromechanisches Federelement, insbesondere eine Mehrzahl (Vielzahl) von mikromechanischen Federelementen, eingerichtet, und in einer zeitlichen Folge wird eine bewegbare Sensiermembran der (entstehenden bzw. fast fertigen) Drucksensoreinrichtung unmittelbar oder mittelbar über dem wenigstens einen mikromechanischen Federelement, insbesondere der Mehrzahl (Vielzahl) von mikromechanischen Federelementen, eingerichtet.
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Beim Einrichten des wenigstens einen Federelements, insbesondere der Mehrzahl (Vielzahl) von Federelementen, wird eine bewegbare Elektrode der Drucksensoreinrichtung mit eingerichtet, wobei die bewegbare Elektrode und das wenigstens eine Federelement, insbesondere die Mehrzahl (Vielzahl) von Federelementen, miteinander monolithisch oder integral ausgebildet werden. In der zeitlichen Folge und vor dem Einrichten der Sensiermembran kann auf der Elektrode eine weitere Schicht, insbesondere eine Opferschicht, eingerichtet werden, mittels welcher eine spätere Steifigkeit (Versteifungselemente) der Sensiermembran und/oder der Elektrode erhöht werden kann.
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Für das Einrichten des wenigstens einen Federelements, insbesondere der Mehrzahl (Vielzahl) von Federelementen, und der Elektrode, wird zunächst eine Hilfsschicht (bevorzugt eine Polysiliziumschicht) abgeschieden, und in der zeitlichen Folge wird diese Hilfsschicht derart strukturiert, dass daraus das wenigstens eine Federelement, insbesondere die Mehrzahl (Vielzahl) von Federelementen, und die Elektrode freigelegt (Ätzverfahren, insbesondere Trenchverfahren) werden. - In Ausführungsformen der Erfindung kann sich ein Federelement über eine, in einer Schicht der Gegenelektrode freigelegte Insel (nicht Halbinsel) unmittelbar oder mittelbar auf dem Substrat abstützen. Ferner kann zwischen einem Federelement und der Sensiermembran ein Freiraum eingerichtet werden.
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Die Drucksensoreinrichtung besitzt eine Reihe von Vorteilen. Gemäß der Erfindung ist ein besonders kleiner Drucksensor herstellbar. Die Drucksensoreinrichtung ist insbesondere auf Verbiegung/Torsion unempfindlich. Ferner können gemäß der Erfindung Drucksensoren mit einem geringeren Temperaturoffset hergestellt werden, da gute Referenzkapazitäten, die gleichen elektrischen und mechanischen Einflüssen unterliegen, hergestellt werden können. Aufgrund der gegenüber dem vergleichbaren Stand der Technik angewendeten, insgesamt dünneren Sensiermembran ergibt sich für die Sensiermembran ein geringeres Gewicht, was zu höheren Eigenfrequenzen der Sensiermembran führt. Dies wirkt sich positiv auf eine Anfälligkeit der Drucksensoreinrichtung gegenüber Vibrationen aus.
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Ohne einen zusätzlichen Aufwand oder eine zusätzliche Fläche können Drucksensoren mit mechanischen Anschlägen hergestellt werden. Insbesondere für besonders kleine und hochempfindliche Drucksensoren, die (sehr) stressunempfindlich sein sollen, ist dieses Konzept insbesondere gut geeignet.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Abschnitte, Elemente, Bauteile, Einheiten, Schemata und/oder Komponenten, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung (s. u.), den Patentansprüchen und in den Figuren (Fig.) der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei der Erfindung kann ein Merkmal (Abschnitt, Element, Bauteil, Einheit, Komponente, Funktion, Größe etc.) positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein, wobei ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert ist, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist, also die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen.
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Ein Merkmal dieser Spezifikation (Beschreibung (Erfindungsbeschreibung (s. o.), Figurenbeschreibung (s. u.)), Patentansprüche, Zeichnung) kann nicht nur in einer angegebenen Art und/oder Weise, sondern auch in einer anderen Art und/oder Weise angewendet sein (Isolierung, Zusammenfassung, Ersetzung, Hinzufügung, Alleinstellung, Weglassung etc.). Insbesondere ist es möglich, anhand eines Bezugszeichens und einem diesem zugeordneten Merkmal, bzw. vice versa, in der Beschreibung, den Patentansprüchen und/oder der Zeichnung, ein Merkmal in den Patentansprüchen und/oder der Beschreibung zu ersetzen, hinzuzufügen oder wegzulassen. Darüber hinaus kann dadurch ein Merkmal in einem Patentanspruch ausgelegt und/oder näher spezifiziert werden.
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Die Merkmale der Beschreibung sind (angesichts des (zunächst meist unbekannten) Stands der Technik) auch als optionale Merkmale interpretierbar; d. h. ein jedes Merkmal kann als ein fakultatives, arbiträres oder bevorzugtes, also als ein nicht verbindliches, Merkmal aufgefasst werden. So ist eine Herauslösung eines Merkmals, ggf. inkl. seiner Peripherie, aus einem Ausführungsbeispiel möglich, wobei dieses Merkmal dann auf einen verallgemeinerten Erfindungsgedanken übertragbar ist. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal in Bezug auf die Erfindung optional ist. Ferner ist bei einem Artbegriff für ein Merkmal auch ein Gattungsbegriff für das Merkmal mitlesbar (ggf. weitere hierarchische Gliederung in Untergattung etc.), wodurch, z. B. unter Beachtung von Gleichwirkung und/oder Gleichwertigkeit, eine Verallgemeinerung des Merkmals möglich ist. - In den lediglich beispielhaften Fig. zeigen in jeweils zweidimensionalen, zentral geschnittenen Seitenansichten:
- 1 ein Drucksensorelement gemäß dem Stand der Technik für einen Drucksensor gemäß dem Stand der Technik in einem Grundzustand,
- 2 das Drucksensorelement aus der 1 bei einer Beaufschlagung mit einem äußeren Fluiddruck,
- 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drucksensorelements für einen erfindungsgemäßen Drucksensor in einem Grundzustand,
- 4 das Drucksensorelement aus der 3 bei einer Beaufschlagung mit einem äußeren Fluiddruck,
- 5 eine Darstellung eines Verhaltens des Drucksensorelements gemäß dem Stand der Technik aus der 1 bei einem globalen Bimetalleffekt, und
- 6 eine Darstellung eines Verhaltens des erfindungsgemäßen Drucksensorelements aus der 3 bei einem vergleichbaren globalen Bimetalleffekt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der Zeichnung sind nur diejenigen räumlichen Abschnitte eines Gegenstands der Erfindung dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. Hierbei bezieht sich die Erläuterung der Erfindung im Folgenden auf (Koordinatensystem) eine Längsrichtung Lr bzw. Längsachse Lr (beide Längsrichtungen, Länge), eine Querrichtung Qr bzw. Querachse Qr (beide Querrichtungen, Breite), und eine Hochrichtung Hr bzw. Hochachse Hr (beide Hochrichtungen, Dicke) einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drucksensoreinrichtung für einen Drucksensor. Eine Längsrichtung Lr und eine betreffende Querrichtung Qr können dabei einen Durchmesser konstituieren. Bezeichnungen wie Sensor und Detektor, Sensiermembran und Elektrode etc. sind synonym zu interpretieren, d. h. ggf. jeweils untereinander vertauschbar.
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen einer Ausführungsform einer Variante einer kapazitiven Drucksensoreinrichtung für einen kapazitiven Drucksensor näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Ausführungsformen und/oder die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ist von grundlegenderer Natur, sodass sie auf sämtliche Drucksensoren (z.B. klassische Drucksensoren, Mikrofone, Ultraschallsensoren, Differenzdrucksensoren, chemische Sensoren, die den Nachweis einer chemischen Reaktion über eine Druckänderung führen, etc.) im Sinne der Erfindung angewendet werden kann. - Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Ein kapazitiver Drucksensor soll möglich unempfindlich gegenüber Einflüssen von außen sein. Eine auf/in einem Substrat angeordnete/eingerichtete Drucksensoreinrichtung für einen solchen Drucksensor wird meist in ein Plastikgehäuse integriert, welches z. B. auf eine Leiterplatte aufgelötet wird. Die unterschiedlichen Materialien des Drucksensors, welche jeweils unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten besitzen, verursachen eine je nach Temperatur unterschiedliche mechanische Verbiegung des Drucksensors (globaler Bimetalleffekt, vgl. 1 und 2 mit 5). Daher ist es wünschenswert, dass ein kapazitives Signal des Drucksensors möglich nur auf eine Druckänderung nicht aber auf eine mechanische Verbiegung des Drucksensors bzw. der Drucksensoreinrichtung reagiert.
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Ein Ansatz im Stand der Technik besteht darin, das Drucksensorelement möglich klein zu gestalten, sodass eine Verbiegung des Substrats einen nur geringen Einfluss auf ein kapazitives Signal des Drucksensors hat. Um dennoch ein großes kapazitives Signal zu erhalten, werden viele, kleine Drucksensorelemente miteinander gekoppelt. Nachteilig bei einem derartigen Ansatz ist, dass eine Dicke einer Sensiermembran mit einem abnehmendem Durchmesser der Sensiermembran reduziert werden muss, was einerseits technisch aufwändig ist, und andererseits sehr dünne Sensiermembranen einen Referenzdruck mit fortschreitender Zeit nicht mehr hermetisch einschließen können. Ferner nimmt mit der Verkleinerung des Durchmessers und der damit einhergehenden Verkleinerung der Dicke der Sensiermembran auch eine relative Streuung von Prozessparametern immer stärker zu und es wird zunehmend schwieriger einen Drucksensor mit einer definierten Empfindlichkeit zu erhalten.
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Die 1 bis 6 der Zeichnung zeigen jeweils eine Drucksensoreinrichtung 10 für einen Drucksensor 1 für eine Einrichtung, eine Vorrichtung, ein Modul, eine Komponente, ein Gerät, ein System etc. (Entität). Die Drucksensoreinrichtung 10 ist dabei als ein Chip bzw. Sensorchip ausgebildet oder in einem Chip bzw. Sensorchip eingerichtet. Hierbei kann der Chip an/in einem Chippackage vorgesehen oder in ein Chippackage teilweise oder vollständig integriert sein. In einem späteren Betrieb des Drucksensors 1 wirkt auf dessen Sensierseite ein Fluiddruck (vgl. jeweils die Pfeile in den 2 und 4) ein, d. h. die Sensierseite der Drucksensoreinrichtung 10 ist einer Sensierumgebung 5 der Drucksensoreinrichtung 10 bzw. des Drucksensors 1, mit einem zu sensierenden flüssigen und/oder gasförmigen Fluid zugewandt. Die Sensierumgebung 5 kann z. B. ein Innenraum, ein (Außen-)Raum oder die Atmosphäre sein.
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Die 1 (Grundzustand) und 2 (Beaufschlagung mit Fluiddruck) zeigen eine Drucksensoreinrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik. Hierbei ist eine Darstellung, Größe und Geometrie der Drucksensoreinrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik an eine Darstellung, Größe und Geometrie einer erfindungsgemäßen Drucksensoreinrichtung 10 (3 und 4) angepasst. Hierdurch lassen sich der hier fiktiv dargestellte Stand der Technik und die Erfindung hinsichtlich globaler Bimetalleffekt (5 vs. 6) und wirksamer kapazitiver Fläche (geschweifte Klammer in der 2, ferner vergleichsweise große Randbereiche 171) vs. geschweifte Klammern in der der 4, ferner vergleichsweise kleine Randbereiche 171; Steigerung der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik: bis über den Faktor 2, vorliegend Faktor 1,8) bzw. wirksamen kapazitiven Volumens deutlich besser vergleichen.
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Die Drucksensoreinrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik ist auf einem Siliziumsubstrat 100 aufgebaut und umfasst eine mit einem Fluiddruck (vgl. Pfeile in der 2) beaufschlagbare, bewegbare Sensiermembran 178 als Elektrode 178 und eine dazu über einen Druckraum 12, insbesondere einen Referenzdruckraum 12, beabstandete, ortsfeste (Bezug auf Drucksensoreinrichtung 10) Gegenelektrode 132. Die Sensiermembran 172 und die Elektrode 172 bilden einen einzelnen Abschnitt der Drucksensoreinrichtung 10, wobei die eigentliche Elektrode über einen Rahmen mit der eigentlichen Sensiermembran integral oder stofflich einstückig ausgebildet ist.
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Die bewegbare Elektrode 172 und die Gegenelektrode 132 bilden dabei eine Art Plattenkondensator aus, dessen Kapazität in Abhängigkeit eines Abstands der bewegbaren Elektrode 172 von der Gegenelektrode 132 variiert und zusammen mit einem (Fluid-)Druck im Druckraum 12 ein Maß für einen an der Sensiermembran 178 anliegenden Fluiddruck ist. Solch eine Drucksensoreinrichtung 10 leidet an den oben genannten Problemen (globaler (vgl. 5) und lokaler Bimetalleffekt; Kopplung vieler, kleiner Drucksensorelemente notwendig etc.).
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Gemäß der Erfindung ist eine Drucksensoreinrichtung 10 vorgeschlagen (vgl. 2, 3 und 6), bei welcher eine bewegbare Sensiermembran 178 nicht nur am umlaufenden Außenrand bzw. an Rändern eingespannt ist, sondern zusätzlich unmittelbar und/oder mittelbar mit Federelementen 155 versteift und/oder an diesen aufgehängt ist. Bevorzugt wird dafür eine weiche oder sehr weiche Sensiermembran 178 verwendet. Solch weiche oder sehr weichen sowie natürlich auch härtere Sensiermembranen sind bekannt.
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Eine Steifigkeit der Sensiermembran 178 zum Sensieren eines Fluiddrucks wird dabei im Wesentlichen von den Federelementen 155 gewährleistet, welche unter der Sensiermembran 178 angeordnet sind und diese unmittelbar und/oder mittelbar federnd lagern, wobei ggf. ein Anschlag 156 für die Sensiermembran 178 vorgesehen sein kann. Ein Bereich der Drucksensoreinrichtung 10 zwischen einer Mehrzahl (zwei, drei, vier, fünf, sechs oder einer Vielzahl) von Federelementen 155 wirkt dann wie ein einzelnes, kleines Drucksensorelement (vgl. oben).
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Die Federelemente 155 können unter einer Berücksichtigung ihrer Größe, ihrer Geometrie, ihres Materials etc. in ihren Eigenschaften bzw. Federeigenschaften (Federkonstante, Pro-/Degression etc.) beliebig eingestellt sein. Die Federelemente 155 können z. B. vergleichsweise klein (im Vergleich mit den Abmessungen der Drucksensoreinrichtung 10) und/oder weich (im Vergleich mit einer herkömmlichen, vergleichsweise dicken oder dünnen Sensiermembran) gewählt werden, wodurch ein Abstand zwischen zwei einander direkt benachbarten Federelementen 155 (sehr) klein gewählt werden kann. Natürlich sind auch größere und/oder steifere Federelemente 155 einsetzbar, z. B. dann, wenn vergleichsweise hohe Drücke bzw. Druckunterschiede gemessen werden sollen.
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Die Federelemente 155 werden bevorzugt in einer Hilfsschicht 150 (Federstrukturschicht 150), welche zwischen der Sensiermembran 178 und einem (Silizium-)Substrat 100 (Schicht 100) der Drucksensoreinrichtung 10 angeordnet ist, hergestellt bzw. eingerichtet. Ein jedes Sensor-Unterelement 13 der Drucksensoreinrichtung 10 zwischen zwei Federelementen 155 in der Schnittdarstellung bzw. einer Vielzahl, insbesondere vier, Federelementen 155 hat dadurch nur eine geringe Empfindlichkeit auf eine Verbiegung des Substrats 100 (globaler Bimetalleffekt, vgl. 6). Dadurch, dass insgesamt eine große Sensiermembran 178 verwendet wird, reduzieren sich die Randbereiche 171 (sehr) stark und es kann eine sehr kleine Drucksensoreinrichtung 10 (Gesamtsensormodul) mit einer hohen Empfindlichkeit gebaut werden.
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Eine erfindungsgemäße Drucksensoreinrichtung 10 (vgl. die 3 und 4) umfasst z. B. eine Vielzahl von Schichten 100, 110, 120, 130, 140, 150 , 160, 170 (s. a. u.). Vorliegend ist auf einem (Silizium-)Substrat 100 eine optionale Isolationsschicht 110, bevorzugt eine Oxidschicht 110, und auf dieser eine optionale Ätzstoppschicht 120 vorgesehen. Bevorzugt auf der Ätzstoppschicht 120 ist eine erste elektrisch leitfähige Schicht 130, bevorzugt eine Polysiliziumschicht 130, vorgesehen. Eine strukturierte, erste elektrisch leitfähige Schicht 130 fungiert als segmentierte ortsfeste Elektrode 132 und als Leiterbahn(en) 134 (, 174).
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Auf der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 130 ist eine (erste) Opferschicht 140, bevorzugt eine Oxidschicht 140, vorgesehen, mit deren Hilfe der Druckraum 12 und eine Hilfsschicht 150 mit Federelementen 155 und einer segmentierten bewegbaren Elektrode 158 eingerichtet wird. Die Federelemente 155 stützen dabei die Segmente der Elektrode 158 federnd ab. Auf der Hilfsschicht 150 kann eine (zweite) Opferschicht 160, bevorzugt eine Oxidschicht 160, vorgesehen sein (s. u.), die strukturiert wird. Schließlich weist die Drucksensoreinrichtung 10 auf der Hilfsschicht 150 oder der (zweiten) Opferschicht 160 eine Membranschicht 170 auf, die elektrisch leitend oder bevorzugt elektrisch nichtleitend ausgebildet ist.
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Die Drucksensoreinrichtung 10 soll ferner bevorzugt möglich unempfindlich gegenüber Einflüssen von innen sein. Kritisch ist insbesondere ein eingangs erwähnter Verschluss eines Ätzzugangs in der Sensiermembran 178. Solch ein Verschluss wird meist mit einem Material eingerichtet, welches sich von einem Material der Sensiermembran 178 unterscheidet, damit dieses Material selektiv, in Bereichen ohne Ätzzugang wieder entfernt werden kann. Das unterschiedliche Material in einem Bereich des Verschlusses verursacht in der Sensiermembran 178 einen lokalen Bimetalleffekt, welcher nicht gewünscht ist und umso stärker wird, je kleiner und dünner die Sensiermembran 178 ist.
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Um diesem Problem zu begegnen kann die erfindungsgemäße Drucksensoreinrichtung 10 zwischen der Sensiermembran 178 und der (segmentierten) Gegenelektrode 132 eine Hilfsschicht 160 aufweisen, welche es ermöglicht, Ätzkanäle zu erzeugen und derart die Ätzkanäle aus dem Bereich der Sensiermembran 178 heraus nach außen zu ziehen und dort einen Verschluss eines Ätzzugangs vorzunehmen. Weiter kann mit diesem Ansatz die Sensiermembran 178 in ihrem mittleren Bereich versteift (Versteifungselemente 162, Kontaktbereiche 162 für Segmente der Elektrode 158 und/oder zweite Elementbereiche 152) werden, was zu einem größeren Signal bei gleicher elektrischer Grundkapazität führt und dadurch eine druckempfindlichere Drucksensoreinrichtung 10 realisierbar ist.
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Im Folgenden ist ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen der Drucksensoreinrichtung 10 näher erläutert. - In einem vorbereitenden, optionalen Schritt kann auf einem Substrat 100, auf welchem die Drucksensoreinrichtung 10 aufgebaut und/oder in welchem die Drucksensoreinrichtung 10 eingerichtet wird, eine Isolationsschicht 110 (Schicht 110) abgeschieden und ggf. strukturiert werden. Bevorzugt wird dabei eine Oxidschicht 110 abgeschieden. Ferner kann zusätzlich oder alternativ in einem vorbereitenden, optionalen Schritt für ein späteres Opferschichtverfahren (Opferschicht 140) eine Ätzstoppschicht 120 (Schicht 120) abgeschieden und ggf. strukturiert werden. Bevorzugt wird dabei eine insbesondere siliziumreiche Nitridschicht (SiN) abgeschieden.
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Im eigentlichen Verfahren wird alternativ oder kann zusätzlich eine erste, elektrisch leitfähige Schicht 130 (Schicht 130), die u. a. als Gegenelektrode/n 132 und als Leiterbahn/en 134 bzw. Leiterbahnen 134, 139 (s. u.) genutzt werden kann, abgeschieden und strukturiert. Bevorzugt wird dabei eine insbesondere dotierte Polysiliziumschicht abgeschieden. - Auf der ersten, elektrisch leitfähigen Schicht 130, bzw. der (segmentierten) Gegenelektrode 132 und der/den Leiterbahn/en 134 (, 139) bzw. wenigstens einem Abschnitt davon, wird eine Opferschicht 140 (Schicht 140), bevorzugt eine Oxidschicht 140, abgeschieden und strukturiert, wobei in dieser Oxidschicht 140 später der Druckraum 12 eingerichtet, insbesondere eingeätzt, wird (zeitlich nach Verschluss mit Sensiermembran 178).
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Hierbei wird insbesondere jeweils ein Kontaktbereich 131 für einen betreffenden ersten Elementbereich 151 eines Federelements 155 (s. u.) hergestellt bzw. eingerichtet. Hierbei wird für die Kontaktbereiche 131 und die später entstehenden Elementbereiche 151 die elektrisch leitfähige Schicht 130 derart freigelegt, dass die inselförmigen Kontaktbereiche 131 keine elektrische Verbindung mehr zu der Gegenelektrode 132 besitzen. - Optional kann zusätzlich eine weitere Opferschicht abgeschieden und strukturiert werden, um z. B. Bereiche mit unterschiedlichem Abstand zwischen der Sensiermembran 178 und der Gegenelektrode 132 herzustellen. Stattdessen kann auch nur eine nicht vollständige Ätzung in die erste Opferschicht 140 erfolgen, um diese lokal in ihrer Dicke zu verringern.
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In der zeitlichen Folge, insbesondere in der unmittelbaren zeitliche Folge, wird eine Hilfsschicht 150 (Schicht 150), die auch als Federstrukturschicht 150 bezeichenbar ist, abgeschieden und strukturiert. Bei der Strukturierung der Hilfsschicht 150 werden Federelemente 155 bzw. Federstrukturen 155 (vgl. o.) in der Hilfsschicht 150 hergestellt bzw. eingerichtet. Hierbei wird wenigstens eine (eigentliche) Feder 153 (vgl. o.) in einem jeden Federelement 155 eingerichtet. insbesondere werden eine Mehrzahl (zwei, drei, vier, fünf oder eine Vielzahl) von Fedem 153 für Segmente der Elektrode 158 in einem jeden Federelement 155 eingerichtet. Bevorzugt wird für die Hilfsschicht 150 eine Polysiliziumschicht abgeschieden.
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Insbesondere können bei der Strukturierung der Hilfsschicht 150 auch sehr schmale Gräben erzeugt werden, welche schmäler als eine Dicke der Hilfsschicht 150 sind, um in einer zeitlich folgenden Schichtabscheidung einfach Hohlräume erzeugen zu können. Bevorzugt wird ein Ätzverfahren angewendet, welches eine senkrechte Flanke erzeugt, um die Hilfsschicht 150 zu strukturieren. Bevorzugt wird hierfür ein Trenchverfahren angewendet.
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In einer zeitlichen Folge, insbesondere der unmittelbaren zeitliche Folge, wird eine (zweite) Opferschicht 160 (Schicht 160), bevorzugt eine Oxidschicht 160, abgeschieden und strukturiert. Bei der Strukturierung der Opferschicht 160 wird jeweils wenigstens ein Kontaktbereich 162 für wenigstens eine betreffende bewegbare Elektrode 158 bzw. ein Segment davon und/oder einen betreffenden zweiten Elementbereich 152 eines betreffenden Federelements 155 hergestellt bzw. eingerichtet (Kontaktbereich 162 für später einzurichtende Sensiermembran 178).
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Solch ein Kontaktbereich 162 kann als ein Versteifungselement 162 für die Elektrode 158 oder ein Segment der Elektrode 158 und/oder einen betreffenden zweiten Elementbereich 152 wirken. Bevorzugt wird ferner über jeweils einem Federelement 155 ein Freiraum 145 eingerichtet, in welchen sich die später abzuscheidende Sensiermembran 178 hineinbewegen kann. Hierbei kann ein freies Ende eines Federelements 155 später als ein Anschlag 156 für die Sensiermembran 178 bzw. die Elektrode 158 (vgl. 4) wirken, sodass sich diese nicht bis auf die Gegenelektrode 132 bewegen kann.
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Hierbei können in der Opferschicht 160 schmale Gräben und/oder Schlitze erzeugt, und mit einer isotropen Ätzung können Teile der Hilfsschicht 150 unter der Opferschicht 160 bzw. der Oxidschicht 160 herausgeätzt werden. Die Schlitze können anschließend mit einer weiteren Oxidabscheidung verschlossen werden. Damit kann in einzelnen Bereichen die Hilfsschicht 150 entfernt werden, wobei ein vergleichsweise (sehr) großer Abstand zwischen einer Membranschicht 170 (Schicht 170) (s. u.) und einer Leiterbahn 134 (, 139) mit einer vergleichsweise (sehr) geringen Kapazität entsteht. Es entsteht ein weiterer Hohlraum, der ebenfalls für eine gezielte Ausbreitung eines Ätzmediums bei der Ätzung der Opferschicht 160 verwendet werden kann. Die beiden Oxidschichten 140, 160 über der Isolationsschicht 110 werden strukturiert.
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In einer zeitlichen Folge, insbesondere der unmittelbaren zeitliche Folge, wird die Membranschicht 170 abgeschieden und strukturiert. Bevorzugt wird eine Polysiliziumschicht angewendet. Die Ätzzugänge werden bevorzugt außerhalb einer Aufhängung der beweglichen Sensiermembran 178 angelegt. - In der bevorzugt unmittelbaren zeitlichen Folge erfolgt eine Ätzung der Opferschicht 140. Bevorzugt wird ein Gas-Phasen-Ätzverfahren mit Fluorwasserstoff verwendet. Die Opferschicht 140 unter der Hilfsschicht 150 im beweglichen Bereich der Sensiermembran 178 wird bevorzugt vollständig entfernt; es entsteht der (Referenz-)Druckraum 12.
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Bevorzugt werden auch die Oxide zwischen der Hilfsschicht 150 und der Membranschicht 170 im beweglichen Bereich der Sensiermembran 178 vollständig entfernt. Ein Verschluss des Ätzzugangs bzw. der Ätzzugänge erfolgt und ein definierter Innendruck (Referenzdruck) im beweglichen Bereich der Sensiermembran 178 wird eingestellt. Bevorzugt erfolgt dies mit einem LPCVD-Abscheideverfahren oder einem PECVD-Abscheideverfahren. Bevorzugt wird dazu eine Oxidschicht oder eine siliziumreiche Nitridschicht (SiN) abgeschieden.
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Gemäß der Erfindung ist wenigstens ein Federelement 155 zwischen der Sensiermembran 178 bzw. der Elektrode 158 und der Gegenelektrode 132 bzw. dem (Silizium-)Substrat 100 vorgesehen, wobei das wenigstens eine Federelement 155 bevorzugt im Referenzdruckraum 12 vorgesehen ist. Eine Summe aller eigentlichen Federn 153 aller Federelemente 155 soll ein Maximum einer Ausrenkung der Sensiermembran 178 bzw. der Elektrode 158 mindestens um ca. 30% reduzieren.
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Weiterhin können gemäß der Erfindung Referenzkapazitäten verwendet werden, welche eine Referenzmembran (Sensiermembran 158) bzw. Referenzelektrode (Elektrode 158) und wenigstens ein Federelement (Federelement 155) umfassen. Solch eine Referenzmembran 158 kann für die Referenzkapazitäten einen geometrisch ähnlichen Aufbau wie eine Funktionsmembran 158 besitzen, wobei die Federelemente 155 mindestens um ca. 40% steifer als die Federelemente 155 der Funktionsmembran 158 sind. Vorteilhafterweise hat die Referenzkapazität einen geringen Grundabstand zwischen der Referenzmembran 158 bzw. der Elektrode 158 und der Gegenelektrode 132, um bei einem Arbeitsdruck ungefähr eine gleiche Grundkapazität zu liefern.
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Eine Dicke der Opferschicht 160 ist im Bereich der Aufhängungen (zweite Elementbereiche 152) der Federelemente 155 bevorzugt geringer gewählt, als ein minimaler Abstand zwischen der Sensiermembran 178 bzw. der Elektrode 158 und der Gegenelektrode 132. Hierdurch wird erreicht, dass die Federelemente 155 gleichzeitig auch als ein mechanischer Anschlag 156 genutzt werden können. Bei einem Fluidüberdruck kann damit verhindert werden, dass die Sensiermembran 178 bzw. die Elektrode 158 und die Gegenelektrode 132 in mechanischen Kontakt gelangen. - Insbesondere für besonders kleine und hochempfindliche Drucksensoren 1, welche (sehr) stressunempfindlich sein sollen, ist dieses Konzept (sehr) gut geeignet.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel beziehungsweise einer alternativen Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele kann vorgesehen sein, dass sich das wenigstens eine Federelement 155 in Längsrichtung Lr und/oder Querrichtung Qr erstreckt. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich das wenigstens eine Federelement 155 in Längsrichtung LR und/oder in Querrichtung Qr an die Elektrode 158 anschließt und mit ihr verbunden ist.
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Die oben erläuterten und/oder die unten in den abhängigen Ansprüchen wiedergegebenen, vorteilhaften Ausbildungen und/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer z. B. in einem Fall von einer eindeutigen Abhängigkeit oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
