DE102021200233A1

DE102021200233A1 - Mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102021200233A1
Application number: DE102021200233.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kiesel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2022-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung mit einem Substrat (30), einer Wippenstruktur (32), welche eine asymmetrische Massenverteilung bezüglich einer senkrecht zu einer Substratoberfläche (30a) ausgerichteten Ebene (34) aufweist, mindestens einer auf einer zu dem Substrat (30) ausgerichteten Seite der Wippenstruktur (32) angeordneten ersten Elektrode (42a, 42b), welche jeweils die Substratoberfläche (30a) und/oder mindestens eine Zwischenschicht (40) mechanisch kontaktiert, und mindestens einer auf einer von dem Substrat (30) weg gerichteten Seite der Wippenstruktur (32) angeordneten zweiten Elektrode (44a, 44b), welche über zumindest einen Verankerungsbereich (46a, 46b), welcher jeweils die Substratoberfläche (30a) und/oder die mindestens eine Zwischenschicht (40) mechanisch kontaktiert, an dem Substrat (30) verankert ist, wobei ein jeweiliger Abstand (d1) des jeweiligen Verankerungsbereichs (46a, 46b) zu der benachbarten ersten Elektrode (42a, 42b) kleiner-gleich einem Drittel eines jeweiligen Abstands (d2) der jeweiligen ersten Elektrode (42a, 42b) zu der Ebene (34) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung.
Stand der Technik
1a bis 1e zeigen eine schematische Gesamtdarstellung und schematische Querschnitte eines herkömmlichen Beschleunigungssensors, welcher der Anmelderin als interner Stand der Technik bekannt ist.
Der in 1a schematisch dargestellte herkömmliche Beschleunigungssensor hat eine Wippenstruktur 10, deren Massenverteilung bezüglich einer Ebene 12 asymmetrisch ist. Die Wippenstruktur 10 ist über zwei Federn 14 an einem Substrat 16 mit einer senkrecht zu der Ebene 12 ausgerichteten Substratoberfläche 16a angebunden, wobei die zwei Federn 14 an einem an oder über der Substratoberfläche 16a befestigten zentralen Verankerungsbereich 16b so verankert sind, dass die Wippenstruktur 10 um eine in der Ebene 12 liegende Drehachse drehbar ist. Eine Beschleunigung des herkömmlichen Beschleunigungssensors mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche 16a ausgerichteten Beschleunigungskomponente ungleich Null bewirkt deshalb eine Drehung der Wippenstruktur 10 um ihre Drehachse.
Wie in 1b bis 1d erkennbar ist, sind an der Wippenstruktur 10 eine auf einer ersten Seite der Ebene 12 liegende erste Sensorelektrode 18a und eine auf einer zweiten Seite der Ebene 12 liegende zweite Sensorelektrode 18b ausgebildet. Zwischen der ersten Sensorelektrode 18a und der zweiten Sensorelektrode 18b weist die Wippenstruktur 10 mehrere parallel zu der Ebene 12 ausgerichtete Dämpfungselektroden 20 auf, welche mit fest an dem Substrat 16 befestigten weiteren Dämpfungselektroden zusammenwirken. Außerdem sind an dem Substrat 16 noch zwei Überlastanschläge 22 verankert, von denen ein erster Überlastanschlag 22 auf der ersten Seite der Ebene 12 und ein zweiter Überlastanschlag 22 auf der zweiten Seite der Ebene 12 liegen. (Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Dämpfungselektroden 20, die weiteren Dämpfungselektroden und die Überlastanschläge 22 jedoch nicht in die 1b bis 1e eingezeichnet.)
Wie in 1b bis 1d jedoch erkennbar ist, hat der herkömmliche Beschleunigungssensor zwei erste Elektroden 24a und 24b, welche auf einer zu dem Substrat 16 ausgerichteten Seite der Wippenstruktur 10 angeordnet sind, und zwei zweite Elektroden 26a und 26b, welche auf einer von dem Substrat 16 weg gerichteten Seite der Wippenstruktur 10 angeordnet sind, sodass jede der Sensorelektroden 18a und 18b der Wippenstruktur 10 zwischen einer der zwei ersten Elektroden 24a oder 24b und zwischen einer der zwei zweiten Elektroden 26a und 26b liegt. Jede der zweiten Elektroden 26a und 26b ist über je einen Verankerungsbereich 28a oder 28b an dem Substrat 16 verankert. Außerdem bildet jede der ersten Elektroden 24a und 24b mit der zugeordneten Sensorelektrode 18a oder 18b je einen ersten Kondensator mit einer Kapazität C1a oder C1b, während jede der zweiten Elektroden 26a und 26b mit der zugeordneten Sensorelektrode 18a oder 18b je einen zweiten Kondensator mit einer Kapazität C2a oder C2b realisiert. An den Kondensatoren kann ein Messsignal S abgegriffen werden, welches abhängig vom verwendeten Auswerteprinzip gemäß Gleichungen (Gl. 1a/b) definiert ist mit: $S = (C 2 a + C 1 b - C 2 b - C 1 a) / (C 2 a + C 1 b + C 2 b + C 1 a)$
oder $S = (C 2 a + C 1 b - C 2 b - C 1 a)$
Anhand des Messsignals S soll eine beschleunigungsbedingte Drehung der Wippenstruktur um ihre Drehachse feststellbar sein.
Die 1b bis 1e zeigen Stellungen der Sensorelektroden 18a und 18b zu den ersten und zweiten Elektroden 24a, 24b, 26a und 26b in jeweils einer Situation, in welcher der herkömmliche Beschleunigungssensor keine Beschleunigung mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche 16a ausgerichteten Beschleunigungskomponente ungleich Null erfährt. 1b gibt Stellungen der Sensorelektroden 18a und 18b zu den ersten und zweiten Elektroden 24a, 24b, 26a und 26b in einer Situation wieder, in welcher das Substrat 16 in einer undeformierten „Idealform“ vorliegt und gleichzeitig auch die Wippenstruktur 10 in einer unverbogenen „Idealform“ vorliegt. Die Gleichung (Gl. 1a/b) ergibt dann einen Wert S₀ für das Messsignal S.
Demgegenüber sind in 1c Stellungen der Sensorelektroden 18a und 18b zu den ersten und zweiten Elektroden 24a, 24b, 26a und 6b wiedergegeben, wenn durch einen mechanischen Stress das Substrat 16 so aus seiner „Idealform“ deformiert ist, dass die Substratoberfläche 16a konvex um eine in der Ebene 12 liegende Achse gewölbt ist, während die Wippenstruktur 10 in ihrer unverbogenen „Idealform“ vorliegt. Die durch die konvexe Wölbung der Substratoberfläche 16a ausgelösten Änderungen an den Kapazitäten C1a und C1b der ersten Kondensatoren mitteln sich jedoch heraus, so dass in der mit der 1c wiedergegebenen Situation die Gleichung (Gl. 1a/b) weiterhin den Wert S₀ für das Messsignal S ergibt.
1d gibt die Stellung der Sensorelektroden 18a und 18b bezüglich der ersten und zweiten Elektroden 24a, 24b, 26a und 26b bei einer Verbiegung der Wippenstruktur 10 aufgrund eines darin auftretenden intrinsischen Stresses wieder, während das Substrat 16 in seiner undeformierten „Idealform“ vorliegt. Die von dem intrinsischen Stress ausgelösten Änderungen an den Kapazitäten Cla, Clb, C2a und C2b der Kondensatoren sollen jedoch mittels einer Eichung des Messsignal S korrigierbar sein.
Wie anhand der 1e jedoch erkennbar ist, bewirkt der in der Wippenstruktur 10 auftretende intrinsische Stress, dass bei einer zusätzlichen konvexen Wölbung der Substratoberfläche 16a um eine in der Ebene 12 liegende Achse sich die Änderungen an den Kapazitäten C1a und C1b der ersten Kondensatoren nicht mehr herausmitteln lassen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft mikromechanische Bauteile für jeweils eine Sensorvorrichtung, wobei aufgrund einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Verankerungsposition der mindestens einen mittels des jeweiligen Verankerungsbereichs verankerten zweiten Elektrode des jeweiligen erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils sichergestellt ist, dass ein eine Verbiegung des jeweiligen Substrats auslösender mechanischer Stress in die mindestens eine zweite Elektrode eingeleitet/eingekoppelt wird. Auf diese Weise kann die Position der mindestens einen zweiten Elektrode des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils so verändert werden, dass ein Einfluss der Verbiegung des Substrats auf ein abgegriffenes Sensorsignal minimiert ist. Die mittels der vorliegenden Erfindung geschaffenen mikromechanischen Bauteile weisen somit eine höhere Robustheit ihrer Messsignale gegenüber Verbiegungen ihres jeweiligen Substrats auf.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ragt jeweils eine Kontaktierfläche des mindestens einen Verankerungsbereichs, welche jeweils die Substratoberfläche und/oder die mindestens eine Zwischenschicht mechanisch kontaktiert, in jeweils eine an der mindestens einen ersten Elektrode ausgebildete Einbuchtung hinein. Alternativ oder ergänzend kann auch zumindest eine Kontaktierfläche des mindestens einen Verankerungsbereichs in jeweils einer an der mindestens einen ersten Elektrode ausgebildeten Aussparung liegen. In beiden Fällen ist eine Positionierung des mindestens einen Verankerungsbereichs des jeweiligen mikromechanischen Bauteils realisiert, welche eine optimale „Mitverbiegung“ seiner mindestens einen zweiten Elektrode bei einer Verbiegung des Substrats sicherstellt. Dies führt dazu, dass die bewirkte „Mitverbiegung“ der mindestens einen zweiten Elektrode die Auswirkungen der Verbiegung des Substrats auf die mindestens eine erste Elektrode des jeweiligen mikromechanischen Bauteils kompensiert.
Vorzugsweise kontaktiert der mindestens eine Verankerungsbereich der mindestens einen zweiten Elektrode jeweils derart die Substratoberfläche und/oder die mindestens eine Zwischenschicht mechanisch, dass der jeweilige Verankerungsbereich, welcher in dem jeweiligen Abstand zu der benachbarten ersten Elektrode kleiner-gleich dem Drittel des jeweiligen Abstands der jeweiligen ersten Elektrode zu der Ebene liegt, und zusätzlich auf einer von der Ebene weg gerichteten Seite der benachbarten ersten Elektrode liegt. Dies kann die „Mitverbiegung“ der mindestens einen zweiten Elektrode des jeweiligen mikromechanischen Bauteils so verstärken, dass die Auswirkungen der Verbiegung des Substrats auf die mindestens eine erste Elektrode des jeweiligen mikromechanischen Bauteils „mechanisch herausgemittelt“ werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist die Wippenstruktur mit mindestens einer auf einer ersten Seite der Ebene liegenden ersten Sensorelektrode und mindestens einer auf einer zweiten Seite der Ebene liegenden zweiten Sensorelektrode ausgebildet, wobei die Wippenstruktur zwischen der mindestens einen ersten Sensorelektrode und der mindestens einen zweiten Sensorelektrode mehrere parallel zu der Ebene ausgerichtete Dämpfungselektroden aufweist. Mittels der Dämpfungselektroden können unerwünschte Auslenkungen der Wippenstruktur in eine senkrecht zu der Ebene ausgerichtete Richtung unterdrückt werden. Außerdem gewährleistet die hier beschriebene Anordnung der Dämpfungselektroden zwischen der mindestens einen ersten Sensorelektrode und der mindestens einen zweiten Sensorelektrode einen vergleichsweise großen Mindestabstand der Sensorelektroden zu der Ebene, wodurch eine Empfindlichkeit des mikromechanischen Bauteils, bzw. der damit ausgestatteten Sensorvorrichtung, auf eine Drehung der Wippenstruktur um ihre Drehachse gesteigert wird.
Bevorzugter Weise liegt mindestens eine der mindestens zwei ersten Elektroden des mikromechanischen Bauteils auf der ersten Seite der Ebene und mindestens eine andere der mindestens zwei ersten Elektroden des mikromechanischen Bauteils liegt auf der zweiten Seite der Ebene, während mindestens eine der mindestens zwei zweiten Elektroden des mikromechanischen Bauteils auf der ersten Seite der Ebene liegt und mindestens eine andere der mindestens zwei zweiten Elektroden des mikromechanischen Bauteils auf der zweiten Seite der Ebene liegt, wobei die mindestens eine erste Sensorelektrode und die mindestens eine zweite Sensorelektrode jeweils zwischen einer jeweils benachbarten der ersten Elektroden und einer jeweils benachbarten der zweiten Elektroden liegen. Das hier beschriebene Sensierprinzip gewährleistet eine vergleichsweise hohe Roh-Empfindlichkeit des mikromechanischen Bauteils, bzw. der damit ausgestatteten Sensorvorrichtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist die Wippenstruktur über die mindestens eine Feder an mindestens zwei Wippenverankerungsbereichen angebunden, wobei die mindestens zwei Wippenverankerungsbereiche jeweils die Substratoberfläche und/oder die mindestens eine Zwischenschicht derart mechanisch kontaktieren, dass ein jeweiliger Abstand des jeweiligen Wippenverankerungsbereichs zu der Ebene größer-gleich einem Drittel eines Mindestabstands des mindestens einen Verankerungsbereichs zu der Ebene ist. Ein eine Verbiegung des Substrats auslösender mechanischer Stress kann somit bei der hier beschriebenen Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils auch in die Sensorelektroden der Wippenstruktur eingekoppelt werden, sodass eine auf diese Weise bewirkte „Mitverbiegung“ der Wippenstruktur und ihrer Sensorelektroden Auswirkungen der mindestens einen sich mit dem Substrat mitverbiegenden ersten Elektrode auf das Messsignal des mikromechanischen Bauteils minimiert.
Bevorzugter Weise ist die Substratoberfläche zumindest teilweise mit mindestens einem Teilbereich aus siliziumreichem Siliziumnitrid als der mindestens einen Zwischenschicht abgedeckt, wobei der mindestens eine Verankerungsbereich jeweils im mechanischen Kontakt mit dem mindestens einen Teilbereich aus siliziumreichem Siliziumnitrid vorliegt. Wie unten genauer erläutert wird, kann die hier beschriebene Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils relativ leicht hergestellt werden, wobei gleichzeitig die jeweilige Kontaktierfläche des mindestens einen Verankerungsbereichs zu dem siliziumreichen Siliziumnitrid vergleichsweise kleinflächig ausgebildet werden kann. Die vergleichsweise kleinflächige Ausbildung der mindestens einen Kontaktierfläche des mindestens einen Verankerungsbereichs wiederum verbessert die Einleitung/Einkopplung eines eine Verbiegung des Substrats bewirkenden mechanischen Stresses in die mindestens eine zweite Elektrode.
Als vorteilhafte Weiterbildung kann die mindestens eine zweite Elektrode jeweils über mindestens eine S-Feder an mindestens einem elektrischen Kontaktierbereich elektrisch angebunden sein. Die hier beschriebene Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist leicht herstellbar und weist eine vorteilhafte Stress-Entkopplung ihrer mindestens einen zweiten Elektrode auf.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile werden auch durch ein Ausführen eines korrespondierenden Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung bewirkt. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Herstellungsverfahren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen von mikromechanischen Bauteilen weitergebildet werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird die Substratoberfläche zumindest teilweise mit der mindestens einen Zwischenschicht umfassend mindestens einen Teilbereich aus einem elektrisch-isolierenden Material abgedeckt, wobei der mindestens eine Verankerungsbereich jeweils im mechanischen Kontakt mit dem mindestens einen Teilbereich aus dem elektrisch-isolierenden Material gebildet wird, wobei ein Opfermaterial sowohl zwischen der mindestens einen ersten Elektrode und der Wippenstruktur als auch zwischen der Wippenstruktur und der mindestens einen zweiten Elektrode abgeschieden wird, und wobei das Opfermaterial zumindest teilweise mittels eines Ätzmaterials geätzt wird, welches für das Opfermaterial eine um zumindest einen Faktor von 2 höhere Ätzrate als für das elektrisch-isolierende Material aufweist. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte sind mittels standardgemäßer Halbleiterprozesse ausführbar. Mittels ihnen kann das mikromechanische Bauteil zu vergleichsweise geringen Herstellungskosten hergestellt werden. Zusätzlich eignen sich die hier beschriebenen Verfahrensschritte auch zur Massenproduktion des mikromechanischen Bauteils. Das elektrisch-isolierende Material kann z.B. siliziumreiches Siliziumnitrid sein, während das Opfermaterial Siliziumdioxid ist. Die hier genannten Materialien sind jedoch nur beispielhaft zu interpretieren.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1a bis 1e eine schematische Gesamtdarstellung und schematische Querschnitte eines herkömmlichen Beschleunigungssensors;
2a und 2b eine schematische Gesamtdarstellung und einen schematischen Querschnitt einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
3 eine schematische Gesamtdarstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
4 eine schematische Gesamtdarstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
5 eine schematische Gesamtdarstellung einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
6 eine schematische Gesamtdarstellung einer fünften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
7 eine schematische Gesamtdarstellung einer sechsten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils; und
8 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung.

Ausführungsformen der Erfindung
2a und 2b zeigen eine schematische Gesamtdarstellung und einen schematischen Querschnitt einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Das im Weiteren beschriebene mikromechanische Bauteil kann für eine Sensorvorrichtung, insbesondere für einen Beschleunigungssensor, verwendet werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die in den 2a und 2b wiedergegebene Ausbildung des mikromechanischen Bauteils als Beschleunigungssensor nur beispielhaft zu interpretieren ist. Die im Weiteren beschriebenen Merkmale können auch an einem mikromechanischen Bauteil für einen anderen Sensortyp ausgebildet sein.
Das mikromechanische Bauteil hat ein Substrat 30 mit einer Substratoberfläche 30a. Das Substrat 30 ist vorzugsweise ein Halbleitersubstrat, wie beispielsweise ein Siliziumsubstrat. Anstelle oder als Ergänzung zu Silizium kann das Substrat 30 jedoch auch mindestens ein anderes Halbleitermaterial, mindestens ein elektrisch isolierendes Material und/oder mindestens ein Metall umfassen.
Eine Wippenstruktur 32 des mikromechanischen Bauteils, welche eine asymmetrische Massenverteilung bezüglicher einer senkrecht zu der Substratoberfläche 30a ausgerichteten Ebene 34 aufweist, ist über zumindest eine Feder 36 derart an dem Substrat 30 angebunden, dass die Wippenstruktur 32 um eine in der Ebene 34 liegende Drehachse drehbar ist. Eine Beschleunigung des mikromechanischen Bauteils mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche 30a ausgerichteten Beschleunigungskomponente ungleich Null bewirkt deshalb eine Drehung der Wippenstruktur 32 um ihre Drehachse, welche mittels des nachfolgend beschriebenen Sensierprinzips detektierbar ist. Lediglich beispielhaft ist bei der hier beschriebenen Ausführungsform die Wippenstruktur 32 über die mindestens eine Feder 36 an einem Wippenverankerungsbereich 38, welcher die Substratoberfläche 30a und/oder mindestens eine die Substratoberfläche 30a zumindest teilweise abdeckende Zwischenschicht 40 mechanisch kontaktiert, angebunden. Auch die Ausbildung des mikromechanischen Bauteils mit zwei sich entlang der Drehachse erstreckenden Federn 36, von welchen jede jeweils mit einem ersten Ende an dem Wippenverankerungsbereich 38 und mit einem zweiten Ende an der Wippenstruktur 32 angebunden ist, ist nur beispielhaft zu interpretieren.
Zum Realisieren des Sensierprinzips hat das mikromechanische Bauteil mindestens eine auf einer zu dem Substrat 30 ausgerichteten Seite der Wippenstruktur 32 angeordnete erste Elektrode 42a und 42b, welche jeweils die Substratoberfläche 30a und/oder die mindestens eine Zwischenschicht 40 mechanisch kontaktiert. Außerdem weist das mikromechanische Bauteil mindestens eine auf einer von dem Substrat 30 weg gerichteten Seite der Wippenstruktur 32 angeordnete zweite Elektrode 44a und 44b auf, wobei die mindestens eine zweite Elektrode 44a und 44b über zumindest einen Verankerungsbereich 46a und 46b, welcher jeweils die Substratoberfläche 30a und/oder die mindestens eine Zwischenschicht 40 mechanisch kontaktiert, an dem Substrat 30 verankert ist. Der mindestens eine Verankerungsbereich 46a und 46b kontaktiert jeweils derart die Substratoberfläche 30a und/oder die mindestens eine Zwischenschicht 40 mechanisch, dass ein jeweiliger Abstand d1 des jeweiligen Verankerungsbereichs 46a und 46b zu der benachbarten ersten Elektrode 42a oder 42b kleiner-gleich einem Drittel eines jeweiligen Abstands d2 der jeweiligen ersten Elektrode 42a oder 42b zu der Ebene 34 ist.
Eine Verbiegung des Substrats 30, insbesondere der Substratoberfläche 30a, im Bereich der mindestens einen ersten Elektrode 42a und 42b wird somit aufgrund des geringen Abstands d1 des benachbarten Verankerungsbereichs 46a oder 46b zu der jeweiligen ersten Elektrode 42a oder 42b auch in den jeweiligen Verankerungsbereich 46a und 46b, und über den jeweiligen Verankerungsbereich 46a oder 46b in die zugeordnete zweite Elektrode 44a oder 44b eingeleitet/eingekoppelt. Die Lage der mindestens einen zweiten Elektrode 44a und 44b wird auf diese Weise an die aufgrund der Verbiegung der Substratoberfläche 30a veränderte Lage der mindestens einen ersten Elektrode 42a und 42b so angepasst, dass Auswirkungen der veränderten Lage der mindestens einen ersten Elektrode 42a oder 42b auf ein Messsignal S des mikromechanischen Bauteils mittels der veränderten Lage der mindestens einen zweiten Elektrode 44a und 44b minimiert/kompensiert sind. Aufgrund des geringen Abstands d1 des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b zu der benachbarten ersten Elektrode 42a und 42b ist eine Verankerungsposition der mindestens einen zweiten Elektrode 44a und 44b somit derart optimiert, dass eine Verbiegung der Substratoberfläche 30a das Messsignal S des mikromechanischen Bauteils weniger stark verfälschen kann. Da Auswirkungen der Verbiegung der Substratoberfläche 30a auf das Messsignal S bei dem hier beschriebenen mikromechanischen Bauteil minimiert sind, können mittels des mikromechanischen Bauteils, bzw. der damit ausgestatteten Sensorvorrichtung, genauere Werte unter Einhaltung einer gegenüber dem Stand der Technik verringerten Fehlerhäufigkeit gemessen werden.
Der jeweilige Abstand d1 des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b zu der benachbarten ersten Elektrode 42a oder 42b kann insbesondere kleiner-gleich einem Viertel des Abstands d2 der jeweiligen ersten Elektrode 42a und 42b zu der Ebene 34, speziell kleiner-gleich einem Fünftel des jeweiligen Abstands d2 der jeweiligen ersten Elektrode 42a und 42b zu der Ebene 34, selbst kleiner-gleich einem Sechstel des jeweiligen Abstands d2 der jeweiligen ersten Elektrode 42a und 42b zu der Ebene 34 sein. Wie anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen deutlich wird, kann der jeweilige Abstand d1 des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b zu der benachbarten ersten Elektrode 42a oder 42b auch kleiner-gleich einem Achtel oder einem Zehntel des jeweiligen Abstands d2 der jeweiligen ersten Elektrode 42a und 42b zu der Ebene 34 sein.
Die Vorteile des hier beschriebenen mikromechanischen Bauteils werden im Weiteren genauer erläutert:

Beispielhaft ist bei der Ausführungsform der 2a und 2b die Wippenstruktur 32 mit mindestens einer auf einer ersten Seite der Ebene 34 liegenden ersten Sensorelektrode 48a und mindestens einer auf einer zweiten Seite der Ebene 34 liegenden zweiten Sensorelektrode 48b ausgebildet. Mindestens eine der mindestens zwei ersten Elektroden 42a liegt auf der ersten Seite der Ebene 34 und mindestens eine andere der mindestens zwei ersten Elektroden 42b ist auf der zweiten Seite der Ebene 34 angeordnet. Entsprechend liegt mindestens eine der mindestens zwei zweiten Elektroden 44a auf der ersten Seite der Ebene 34, während mindestens eine andere der mindestens zwei zweiten Elektroden 44b auf der zweiten Seite der Ebene 34 liegt. Außerdem liegen die mindestens eine erste Sensorelektrode 48a und die mindestens eine zweite Sensorelektrode 48b jeweils zwischen einer jeweils benachbarten der ersten Elektroden 42a oder 42b und einer jeweils benachbarten der zweiten Elektroden 44a und 44b.

Somit bildet jede der ersten Elektroden 42a und 42b mit der zugeordneten Sensorelektrode 48a oder 48b je einen ersten Kondensator mit einer Kapazität C1a oder C1b, während jede der zweiten Elektroden 44a und 44b mit der zugeordneten Sensorelektrode 48a oder 48b je einen zweiten Kondensator mit einer Kapazität C2a oder C2b realisiert. An den Kondensatoren kann das Messsignal S abgegriffen werden, welches gemäß Gleichung (Gl. 1a) definiert ist mit: $S = (C 2 a + C 1 b - C 2 b - C 1 a) / (C 2 a + C 1 b + C 2 b + C 1 a)$
Alternativ kann auch ein gemäß der Gleichung (Gl. 1b) definiertes Messsignal S abgegriffen werden. Anhand des Messsignals S kann eine beschleunigungsbedingte Drehung der Wippenstruktur um ihre Drehachse nachgewiesen oder gemessen werden.
Die 2b zeigt Stellungen der Sensorelektroden 48a und 48b zu den ersten und zweiten Elektroden 42a, 42b, 44a und 44b in einer Situation, in welcher das mikromechanische Bauteil keine Beschleunigung mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche 30a ausgerichteten Beschleunigungskomponente ungleich Null erfährt. Wie anhand der 2 jedoch erkennbar ist, bewirkt meistens ein in der Wippenstruktur 32 auftretender intrinsischer Stress eine „Vorauslenkung“ der Wippenstruktur 32. Häufig führt auch ein mechanischer Stress in dem Substrat 30 zu einer Deformation des Substrats 30 derart, dass die Substratoberfläche 30a konvex um eine in der Ebene 34 liegende Achse gewölbt ist.
Die von dem intrinsischen Stress/der „Verbiegung“ der Wippenstruktur 32 ausgelösten Änderungen an den Kapazitäten Cla, Clb, C2a und C2b können mittels einer Eichung des Messsignal S korrigiert werden. Dazu wird in einer Situation, wenn das mikromechanische Bauteil keine Beschleunigung mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche 30a ausgerichteten Beschleunigungskomponente ungleich Null erfährt, der Wert S₀ des Messsignals S, welcher häufig auch als Roh-Offset S₀ bezeichnet wird, bestimmt und dann bei der Auswertung des Messsignals S zum Nachweisen oder Messen einer tatsächlichen Beschleunigung des mikromechanischen Bauteils mitberücksichtigt.
Die „Verbiegung“ der Wippenstruktur 32 führt allerdings auch dazu, dass bei einer zusätzlichen konvexen Wölbung der Substratoberfläche 16a um eine in der Ebene 12 liegende Achse sich die Änderungen an den Kapazitäten C1a und C1b der ersten Kondensatoren nicht mehr herausmitteln. Aufgrund des vergleichsweise geringen jeweiligen Abstands d1 des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b zu der benachbarten ersten Elektrode 42a oder 42b, welcher zumindest kleiner-gleich einem Drittel des jeweiligen Abstands d2 der jeweiligen ersten Elektrode 42a oder 42b zu der Ebene 34 ist, bewirkt die „Verbiegung“ der Wippenstruktur 32 jedoch auch Änderungen an den Kapazitäten C2a und C2b der zweiten Kondensatoren, welche die Änderungen an den Kapazitäten C1a und C1b der ersten Kondensatoren so kompensieren, dass, sofern das mikromechanische Bauteil keine Beschleunigung mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche 30a ausgerichteten Beschleunigungskomponente ungleich Null erfährt, das gemäß der Gleichung (Gl. 1a/b) definierte Messsignal S trotz der „Verbiegung“ der Wippenstruktur 32 nicht/kaum von dem Roh-Offset S₀ abweicht. Bei dem hier beschriebenen mikromechanischen Bauteil werden somit Auswirkungen von Verbiegungen der Substratoberfläche 30a mittels der Optimierung der Ankerpositionen seiner Verankerungsbereiche 46a und 46b besser kompensiert. Es wird hier außerdem darauf hingewiesen, dass die verbesserte Robustheit des mikromechanischen Bauteils gegenüber Auswirkungen von Verbiegungen seiner Substratoberfläche 30a keine Erweiterung seiner Elektronik, sondern nur einfach ausführbare Änderungen an seinem Design erfordern. Das mikromechanische Bauteil ist deshalb trotz seiner verbesserten Robustheit gegenüber Auswirkungen von Verbiegungen seiner Substratoberfläche 30a kostengünstig herstellbar und leicht miniaturisierbar.
Vorzugsweise ist die mindestens eine erste Sensorelektrode 48a in einem Abstand d3 zu der mindestens einen zweiten Sensorelektrode 48b ausgebildet, welcher größer-gleich einem Achtel einer maximalen Ausdehnung der Wippenstruktur 32 senkrecht zu der Ebene 34 ist. Dies gewährleistet eine gute Sensitivität des mikromechanischen Bauteils, bzw. der damit ausgestatteten Sensorvorrichtung. Der Abstand d3 der mindestens einen ersten Sensorelektrode 48a zu der mindestens einen ersten Sensorelektrode 48b kann insbesondere größer-gleich einem Fünftel, speziell größer-gleich einem Viertel der maximalen Ausdehnung der Wippenstruktur 32 senkrecht zu der Ebene 34 sein. Als vorteilhafte Weiterbildung weist die Wippenstruktur 32 bei der hier beschriebenen Ausführungsform noch zwischen der mindestens einen ersten Sensorelektrode 48a und der mindestens einen zweiten Sensorelektrode 48b mehrere parallel zu der Ebene 34 ausgerichtete Dämpfungselektroden 50 auf, welche mit fest an dem Substrat 16 befestigten weiteren Dämpfungselektroden 52 zusammenwirken. Mittels der Dämpfungselektroden 50 und 52 können unerwünschte Auslenkungen der Wippenstruktur 32 in eine senkrecht zu der Ebene 34 ausgerichtete Richtung unterdrückt werden. Außerdem sind auf der ersten Seite der Ebene 34 und auf der zweiten Seite der Ebene 34 noch je ein Überlastanschlag 54 an dem Substrat 30 verankert, wodurch unerwünschte Auslenkungen der Wippenstruktur 32 in eine parallel zu der Ebene 34 ausgerichtete Richtung unterdrückt sind. (Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Dämpfungselektroden 50, die weiteren Dämpfungselektroden 52 und die Überlastanschläge 54 nicht in die 2b eingezeichnet.)
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Substratoberfläche 30a außerdem zumindest teilweise mit mindestens einem Teilbereich 40 aus siliziumreichem Siliziumnitrid (als der mindestens einen Zwischenschicht 40) abgedeckt, wobei der mindestens eine Verankerungsbereich 46a und 46b jeweils im mechanischen Kontakt mit dem mindestens einen Teilbereich 40 aus siliziumreichem Siliziumnitrid vorliegt. Eine jeweilige Kontaktierfläche 56a und 56b des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b im mechanischen Kontakt mit dem benachbarten Teilbereich 40 aus siliziumreichem Siliziumnitrid kann somit vergleichsweise kleinflächig ausgebildet sein, ohne dass eine Unterätzung der mindestens einen Kontaktierfläche 56a und 56b während eines Ätzens eines als Opfermaterial eingesetzten Siliziumdioxids zu befürchten ist. Bei der Herstellung des mikromechanischen Bauteils kann Siliziumdioxids als Opfermaterial sowohl zwischen der mindestens einen ersten Elektrode 42a und 42b und der Wippenstruktur 32 als auch zwischen der Wippenstruktur 32 und der mindestens einen zweiten Elektrode 44a und 44b abgeschieden werden und später mit einem Ätzmedium, dessen Ätzrate für Siliziumdioxid zumindest um einen Faktor 2 größer als für siliziumreiches Siliziumnitrid ist, zumindest teilweise entfernt werden. Auf diese Weise kann zwischen der mindestens einen ersten Elektrode 42a und 42b und der Wippenstruktur 32 und zwischen der Wippenstruktur 32 und der mindestens einen zweiten Elektrode 44a und 44b ein Freiraums 58 geschaffen werden, welcher ausreichend groß zum Verstellen der Wippenstruktur 32 ist.
3 zeigt eine schematische Gesamtdarstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Wie in 3 erkennbar ist, kann das mikromechanische Bauteil als vorteilhafte Weiterbildung auch mit mindestens zwei auf der ersten Seite der Ebene 34 angeordneten ersten Verankerungsbereichen 46a und mit mindestens zwei auf der zweiten Seite der Ebene 34 liegenden zweiten Verankerungsbereichen 46b ausgebildet sein, wobei die ersten Verankerungsbereiche 46a bezüglich einer senkrecht zu der Ebene 34 verlaufenden Spiegelsymmetrieebene 60 spiegelsymmetrisch ausgebildet sind und auch die zweiten Verankerungsbereiche 46b bezüglich der Spiegelsymmetrieebene 60 spiegelsymmetrisch sind. Somit können auch konvexe Wölbungen der Substratoberfläche 30a um eine in der Spiegelsymmetrieebene 60 liegende Achse vorteilhaft in die zweiten Elektroden 44a und 44b eingeleitet/eingekoppelt werden.
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 3 und ihrer Vorteile wird auf die vorausgehend beschriebene Ausführungsform der 2 verwiesen.
4 zeigt eine schematische Gesamtdarstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Als vorteilhafte Weiterbildung ist bei dem mikromechanischen Bauteil der 4 die Wippenstruktur 32 über die mindestens eine Feder 36 an mindestens zwei Wippenverankerungsbereichen 38a und 38b angebunden, wobei die mindestens zwei Wippenverankerungsbereiche 38a und 38b jeweils die Substratoberfläche 30a und/oder die mindestens eine Zwischenschicht 40 derart mechanisch kontaktieren, dass ein jeweiliger Abstand d4 des jeweiligen Wippenverankerungsbereichs 38a oder 38b zu der Ebene 34 größer-gleich einem Drittel eines Mindestabstands d5 des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b zu der Ebene 34 ist. Der vergleichsweise große Abstand d4 der mindestens zwei Wippenverankerungsbereiche 38a und 38b zu der Ebene 34 bewirkt, dass eine konvexe Wölbung der Substratoberfläche 30a um eine in der Ebene 34 liegende Achse auch in die Wippenstruktur 32 und ihre Sensorelektroden 48a und 48b vorteilhaft eingeleitet/eingekoppelt werden, sodass eine Stellung der Sensorelektroden 48a und 48b bezüglich der konvexen Wölbung der Substratoberfläche 30a optimiert ist. (Dies gilt entsprechend auch für eine konkave Wölbung der Substratoberfläche 30a) Die auf diese Weise bewirkte „Mitverbiegung“ der Wippenstruktur 32 trägt zur vorteilhaften Kompensierung der Auswirkungen der konvexen Wölbung der Substratoberfläche 30a auf die mindestens eine erste Elektrode 42a und 42b des bei.
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 4 und ihrer Vorteile wird auf die Ausführungsform der 2 verwiesen.
5 zeigt eine schematische Gesamtdarstellung einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Wie in 5 erkennbar ist, kann die mindestens eine Kontaktierfläche 56a und 56b des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b, welche jeweils die Substratoberfläche 30a und/oder die mindestens eine Zwischenschicht 40 mechanisch kontaktiert, auch in jeweils eine an der mindestens einen ersten Elektrode 42a und 42b ausgebildete Einbuchtung 62 hineinragen. Der jeweilige Abstand d1 des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b zu der benachbarten ersten Elektrode 42a oder 42b ist in diesem Fall (nahezu) gleich Null, was eine Einleitung/Einkopplung des auf die mindestens eine benachbarte erste Elektrode 42a oder 42b wirkenden mechanischen Stresses über den mindestens einen Verankerungsbereich 46a und 46b in mindestens eine zweite Elektrode 44a und 44b sicherstellt.
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 5 und ihrer Vorteile wird auf die Ausführungsform der 2 verwiesen.
6 zeigt eine schematische Gesamtdarstellung einer fünften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Bei dem mikromechanischen Bauteil der 6 liegt die mindestens eine Kontaktierfläche 56a und 56b des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b in jeweils einer an der mindestens einen ersten Elektrode 42a und 42b ausgebildeten und von der jeweiligen ersten Elektrode 42a oder 42b vollständig umrahmten Aussparung 64. Auch in diesem Fall ist der jeweilige Abstand d1 des mindestens einen Verankerungsbereichs 46a und 46b zu der benachbarten ersten Elektrode 42a oder 42b (nahezu) gleich Null.
Zusätzlich ist die mindestens eine zweite Elektrode 44a und 44b jeweils über mindestens eine S-Feder 66 an mindestens einem elektrischen Kontaktierbereich 68 elektrisch angebunden. Der der mindestens eine Verankerungsbereich 46a und 46b wird somit zur elektrischen Kontaktierung nicht benötigt und seine jeweilige Kontaktierfläche 56a und 56b kann problemlos vergleichsweise kleinflächig ausgebildet werden. Gleichzeitig stellt die mindestens eine S-Feder 66 sicher, dass über den mindestens einen elektrischen Kontaktierbereich 68 kein mechanischer Stress in die mindestens eine zweite Elektrode 44a und 44b eingeleitet/eingekoppelt wird, so dass eine Stellung der mindestens einen zweiten Elektrode 44a und 44b in Bezug zu der Wippenstruktur 32 (im Wesentlichen) nur von dem über den mindestens einen Verankerungsbereich 46a und 46b in mindestens eine zweite Elektrode 44a und 44b eingeleiteten/eingekoppelten mechanischen Stress abhängt.
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 6 und ihrer Vorteile wird auf die Ausführungsform der 2 verwiesen.
7 zeigt eine schematische Gesamtdarstellung einer sechsten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Wie in 7 erkennbar ist, kann der mindestens eine Verankerungsbereich 46a und 46b auch jeweils derart die Substratoberfläche 30a und/oder die mindestens eine Zwischenschicht 40 mechanisch kontaktieren, dass der jeweilige Verankerungsbereich 46a und 46b auf einer von der Ebene 34 weg gerichteten Seite der benachbarten ersten Elektrode 42a und 42b liegt. Auch dies bewirkt die vorteilhafte Einleitung/Einkopplung von mechanischen Stress über den mindestens einen Verankerungsbereich 46a und 46b in die mindestens eine zweite Elektrode 44a und 44b.
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 7 und ihrer Vorteile wird auf die Ausführungsform der 2 verwiesen.
8 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung.
Mittels des im Weiteren beschriebenen Herstellungsverfahrens können alle vorausgehend erläuterten mikromechanischen Bauteile hergestellt werden. Eine Ausführbarkeit des Herstellungsverfahrens ist jedoch nicht auf diese mikromechanischen Bauteile beschränkt.
In einem Verfahrensschritt S1 wird mindestens eine erste Elektrode derart an einem Substrat mit einer Substratoberfläche angeordnet/gebildet, dass die mindestens eine erste Elektrode jeweils die Substratoberfläche und/oder mindestens eine die Substratoberfläche zumindest teilweise abdeckende Zwischenschicht mechanisch kontaktiert. In einem Verfahrensschritt S2 wird eine Wippenstruktur über zumindest eine Feder derart an dem Substrat angebunden, dass die Wippenstruktur eine asymmetrische Massenverteilung bezüglich einer senkrecht zu der Substratoberfläche ausgerichteten Ebene aufweist und um eine in der Ebene liegende Drehachse drehbar ist. Außerdem wird die Wippenstruktur so zu der mindestens einen ersten Elektrode angeordnet, dass die mindestens eine erste Elektrode auf einer zu dem Substrat ausgerichteten Seite der Wippenstruktur liegt. Als Verfahrensschritt S3 wird noch mindestens eine zweite Elektrode auf einer von dem Substrat weg gerichteten Seite der Wippenstruktur angeordnet, wobei die mindestens eine zweite Elektrode über zumindest einen Verankerungsbereich, welcher jeweils die Substratoberfläche und/oder die mindestens eine Zwischenschicht mechanisch kontaktiert, an dem Substrat verankert wird. Zusätzlich wird der mindestens eine Verankerungsbereich jeweils derart im mechanischen Kontakt mit der Substratoberfläche und/oder der mindestens einen Zwischenschicht ausgebildet, dass ein jeweiligen Abstand des jeweiligen Verankerungsbereichs zu der benachbarten ersten Elektrode kleiner-gleich einem Abstand der jeweiligen ersten Elektrode zu der Ebene ist. Somit weist auch das mittels des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens hergestellte mikromechanische Bauteil die oben schon erläuterten Vorteile auf. Die Verfahrensschritte S1 bis S3 können in beliebiger Reihenfolge, zeitlich überschneidend oder gleichzeitig ausgeführt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Substratoberfläche zumindest teilweise mit der mindestens einen Zwischenschicht umfassend mindestens einen Teilbereich aus einem elektrisch-isolierenden Material abgedeckt, wobei der mindestens eine Verankerungsbereich jeweils im mechanischen Kontakt mit dem mindestens einen Teilbereich aus dem elektrisch-isolierenden Material gebildet wird. Anschließend ein Opfermaterial sowohl zwischen der mindestens einen ersten Elektrode und der Wippenstruktur als auch zwischen der Wippenstruktur und der mindestens einen zweiten Elektrode abgeschieden und später wird das Opfermaterial zumindest teilweise mittels eines Ätzmaterials geätzt, welches für das Opfermaterial eine um zumindest einen Faktor von 2 höhere Ätzrate als für das elektrisch-isolierende Material aufweist. Eine jeweilige Kontaktierfläche des mindestens einen Verankerungsbereichs im mechanischen Kontakt mit dem benachbarten Teilbereich kann somit vergleichsweise kleinflächig sein, ohne dass eine Unterätzung der mindestens einen Kontaktierfläche während des Ätzens des Opfermaterials zu befürchten ist. Der mindestens eine Teilbereich kann z.B. aus siliziumreichem Siliziumnitrid sein, während Siliziumdioxid als Opfermaterial eingesetzt wird.

Claims

Mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung mit: einem Substrat (30) mit einer Substratoberfläche (30a); einer Wippenstruktur (32), welche eine asymmetrische Massenverteilung bezüglich einer senkrecht zu der Substratoberfläche (30a) ausgerichteten Ebene (34) aufweist und über zumindest eine Feder (36) derart an dem Substrat (30) angebunden ist, dass die Wippenstruktur (32) um eine in der Ebene (34) liegende Drehachse drehbar ist; mindestens einer auf einer zu dem Substrat (30) ausgerichteten Seite der Wippenstruktur (32) angeordneten ersten Elektrode (42a, 42b), welche jeweils die Substratoberfläche (30a) und/oder mindestens eine die Substratoberfläche (30a) zumindest teilweise abdeckende Zwischenschicht (40) mechanisch kontaktiert; und mindestens einer auf einer von dem Substrat (30) weg gerichteten Seite der Wippenstruktur (32) angeordneten zweiten Elektrode (44a, 44b), wobei die mindestens eine zweite Elektrode (44a, 44b) über zumindest einen Verankerungsbereich (46a, 46b), welcher jeweils die Substratoberfläche (30a) und/oder die mindestens eine Zwischenschicht (40) mechanisch kontaktiert, an dem Substrat (30) verankert ist; dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verankerungsbereich (46a, 46b) jeweils derart die Substratoberfläche (30a) und/oder die mindestens eine Zwischenschicht (40) mechanisch kontaktiert, dass ein jeweiliger Abstand (d1) des jeweiligen Verankerungsbereichs (46a, 46b) zu der benachbarten ersten Elektrode (42a, 42b) kleiner-gleich einem Drittel eines jeweiligen Abstands (d2) der jeweiligen ersten Elektrode (42a, 42b) zu der Ebene (34) ist.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei jeweils eine Kontaktierfläche (56a, 56b) des mindestens einen Verankerungsbereichs (46a, 46b), welche jeweils die Substratoberfläche (30a) und/oder die mindestens eine Zwischenschicht (40) mechanisch kontaktiert, in jeweils eine an der mindestens einen ersten Elektrode (42a, 42b) ausgebildete Einbuchtung (62) hineinragt und/oder in jeweils einer an der mindestens einen ersten Elektrode (42a, 42b) ausgebildeten Aussparung (64) liegt.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Verankerungsbereich (46a, 46b) der mindestens einen zweiten Elektrode jeweils derart die Substratoberfläche (30a) und/oder die mindestens eine Zwischenschicht (40) mechanisch kontaktiert, dass der jeweilige Verankerungsbereichs (46a, 46b), welcher in dem jeweiligen Abstand (d1) zu der benachbarten ersten Elektrode (42a, 42b) kleiner-gleich dem Drittel des jeweiligen Abstands (d2) der jeweiligen ersten Elektrode (42a, 42b) zu der Ebene (34) liegt, zusätzlich auf einer von der Ebene (34) weg gerichteten Seite der benachbarten ersten Elektrode (42a, 42b) liegt.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wippenstruktur (32) mit mindestens einer auf einer ersten Seite der Ebene (34) liegenden ersten Sensorelektrode (48a) und mindestens einer auf einer zweiten Seite der Ebene (34) liegenden zweiten Sensorelektrode (48b) ausgebildet ist, und wobei die Wippenstruktur (32) zwischen der mindestens einen ersten Sensorelektrode (48a) und der mindestens einen zweiten Sensorelektrode (48b) mehrere parallel zu der Ebene (34) ausgerichtete Dämpfungselektroden (50) aufweist.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 4, wobei mindestens eine der mindestens zwei ersten Elektroden (42a) des mikromechanischen Bauteils auf der ersten Seite der Ebene (34) liegt und mindestens eine andere der mindestens zwei ersten Elektroden (42b) des mikromechanischen Bauteils auf der zweiten Seite der Ebene (34) liegt, wobei mindestens eine der mindestens zwei zweiten Elektroden (44a) des mikromechanischen Bauteils auf der ersten Seite der Ebene (34) liegt und mindestens eine andere der mindestens zwei zweiten Elektroden (44b) des mikromechanischen Bauteils auf der zweiten Seite der Ebene (34) liegt, und wobei die mindestens eine erste Sensorelektrode (48a) und die mindestens eine zweite Sensorelektrode (48b) jeweils zwischen einer jeweils benachbarten der ersten Elektroden (42a, 42b) und einer jeweils benachbarten der zweiten Elektroden (44a, 44b) liegen.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wippenstruktur (32) über die mindestens eine Feder (36) an mindestens zwei Wippenverankerungsbereichen (38a, 38b) angebunden ist, wobei die mindestens zwei Wippenverankerungsbereiche (38a, 38b) jeweils die Substratoberfläche (30a) und/oder die mindestens eine Zwischenschicht (40) derart mechanisch kontaktieren, dass ein jeweiliger Abstand (d4) des jeweiligen Wippenverankerungsbereichs (38a, 38b) zu der Ebene (34) größer-gleich einem Drittel eines Mindestabstands (d5) des mindestens einen Verankerungsbereichs (46a,46b) zu der Ebene (34) ist.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Substratoberfläche (30a) zumindest teilweise mit mindestens einem Teilbereich (40) aus siliziumreichen Siliziumnitrid als der mindestens einen Zwischenschicht (40) abgedeckt ist, und wobei der mindestens eine Verankerungsbereich (46a, 46b) jeweils im mechanischen Kontakt mit dem mindestens einen Teilbereich (40) aus siliziumreichen Siliziumnitrid vorliegt.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine zweite Elektrode (44a, 44b) jeweils über mindestens eine S-Feder (66) an mindestens einem elektrischen Kontaktierbereich (68) elektrisch angebunden ist.
Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung mit den Schritten: Anbinden einer Wippenstruktur (32) über zumindest eine Feder (36) derart an einem Substrat (30) mit einer Substratoberfläche (30a), dass die Wippenstruktur (32) eine asymmetrische Massenverteilung bezüglich einer senkrecht zu der Substratoberfläche (30a) ausgerichteten Ebene (34) aufweist und um eine in der Ebene (34) liegende Drehachse drehbar ist (S2); Anordnen mindestens einer ersten Elektrode (42a, 42b) derart auf einer zu dem Substrat (30) ausgerichteten Seite der Wippenstruktur (32), dass die mindestens eine erste Elektrode (42a, 42b) jeweils die Substratoberfläche(30a) und/oder mindestens eine die Substratoberfläche (30a) zumindest teilweise abdeckende Zwischenschicht (40) mechanisch kontaktiert (S1); und Anordnen mindestens einer zweiten Elektrode (44a, 44b) auf einer von dem Substrat (30) weg gerichteten Seite der Wippenstruktur (32), wobei die mindestens eine zweite Elektrode (44a, 44b) über zumindest einen Verankerungsbereich (46a, 46b), welcher jeweils die Substratoberfläche (30a) und/oder die mindestens eine Zwischenschicht (40) mechanisch kontaktiert, an dem Substrat (30) verankert wird; dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verankerungsbereich (46a, 46b) jeweils derart im mechanischen Kontakt mit der Substratoberfläche (30a) und/oder der mindestens einen Zwischenschicht (40) ausgebildet wird, dass ein jeweiligen Abstand (d1) des jeweiligen Verankerungsbereichs (46a, 46b) zu der benachbarten ersten Elektrode (42a, 42b) kleiner-gleich einem Drittel eines jeweiligen Abstands (d2) der jeweiligen ersten Elektrode (42a, 42b) zu der Ebene (34) ist (S3).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, wobei die Substratoberfläche (30a) zumindest teilweise mit der mindestens einen Zwischenschicht (40) umfassend mindestens einen Teilbereich (40) aus einem elektrisch-isolierenden Material abgedeckt wird, wobei der mindestens eine Verankerungsbereich(46a, 46b) jeweils im mechanischen Kontakt mit dem mindestens einen Teilbereich (40) aus dem elektrisch-isolierenden Material gebildet wird, wobei ein Opfermaterial sowohl zwischen der mindestens einen ersten Elektrode (42a, 42b) und der Wippenstruktur (32) als auch zwischen der Wippenstruktur (32) und der mindestens einen zweiten Elektrode (44a, 44b) abgeschieden wird, und wobei das Opfermaterial zumindest teilweise mittels eines Ätzmaterials geätzt wird, welches für das Opfermaterial eine um zumindest einen Faktor von 2 höhere Ätzrate als für das elektrisch-isolierende Material aufweist.