DE102021212930A1 - Micromechanical component for a sensor or actuator device - Google Patents

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Volkmar Senz
Arne Dannenberg
Isolde Simon
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung mit einem Substrat (10) mit einer Substratoberfläche (10a) und mindestens einer die Substratoberfläche (10a) zumindest teilweise abdeckenden Isolierschicht (12), einer auf der mindestens einen Isolierschicht (12) befestigten Statorelektrode (14), einer in Bezug zu der Statorelektrode (14) verstellbar angeordneten Aktorelektrode (16), welche mittels einer physikalischen Kraft und/oder mittels eines zwischen der Statorelektrode (14) und der Aktorelektrode (16) anliegenden Spannungssignals in eine Verstellbewegung in Bezug zu der Statorelektrode (14) versetzbar ist, und mit einer Temperaturmesseinrichtung (18) mit zumindest einer auf der mindestens einen Isolierschicht (12) befestigten ersten Temperaturmesselektrode (20) und einer zweiten Temperaturmesselektrode, wobei ein Sensorsignal bezüglich einer zwischen der ersten Temperaturmesselektrode (20) und der zweiten Temperaturmesselektrode vorliegenden Kapazität abgreifbar oder bereitstellbar ist. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung eine Sensor- oder Aktorvorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur in einem mikromechanischen Bauteil einer Sensor- oder Aktorvorrichtung.The invention relates to a micromechanical component for a sensor or actuator device with a substrate (10) with a substrate surface (10a) and at least one insulating layer (12) at least partially covering the substrate surface (10a), one on the at least one insulating layer (12) attached stator electrode (14), an actuator electrode (16) which is adjustably arranged in relation to the stator electrode (14) and which, by means of a physical force and/or by means of a voltage signal present between the stator electrode (14) and the actuator electrode (16), is converted into an adjustment movement in relation to the stator electrode (14), and with a temperature measuring device (18) with at least one on the at least one insulating layer (12) attached first temperature measuring electrode (20) and a second temperature measuring electrode, wherein a sensor signal with respect to a between the first temperature measuring electrode (20) and the capacitance present at the second temperature measuring electrode can be tapped or provided. The present invention also relates to a sensor or actuator device, a method for producing a micromechanical component for a sensor or actuator device, and a method for determining a temperature in a micromechanical component of a sensor or actuator device.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung und eine Sensor- oder Aktorvorrichtung. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur in einem mikromechanischen Bauteil einer Sensor- oder Aktorvorrichtung.The invention relates to a micromechanical component for a sensor or actuator device and a sensor or actuator device. The present invention also relates to a method for producing a micromechanical component for a sensor or actuator device. Furthermore, the present invention relates to a method for determining a temperature in a micromechanical component of a sensor or actuator device.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2018 222 712 A1 ist ein mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Drucksensorvorrichtung beschrieben, welches ein Substrat mit einer eine Substratoberfläche des Substrats abdeckenden Isolierschicht und eine auf der Isolierschicht befestigte Statorelektrode aufweist. Die Statorelektrode ist von einer auf der Isolierschicht befestigten Rahmenstruktur umrahmt, wobei mittels einer an der Rahmenstruktur aufgespannten Membran eine Aktorelektrode verstellbar über der Statorelektrode aufgehängt ist.In the DE 10 2018 222 712 A1 describes a micromechanical component for a capacitive pressure sensor device, which has a substrate with an insulating layer covering a substrate surface of the substrate and a stator electrode fastened on the insulating layer. The stator electrode is framed by a frame structure attached to the insulating layer, with an actuator electrode being adjustably suspended above the stator electrode by means of a membrane stretched over the frame structure.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Sensor- oder Aktorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10, ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur in einem mikromechanischen Bauteil einer Sensor- oder Aktorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13.The invention creates a micromechanical component for a sensor or actuator device with the features of claim 1, a sensor or actuator device with the features of claim 10, a method for producing a micromechanical component for a sensor or actuator device with the features of claim 12 and a method for determining a temperature in a micromechanical component of a sensor or actuator device having the features of claim 13.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Die vorliegende Erfindung schafft mikromechanische Bauteile, bzw. damit ausgestattete Sensor- oder Aktorvorrichtungen, mit jeweils einer kostengünstig realisierbaren Temperaturmesseinrichtung. Mittels der jeweiligen Temperaturmesseinrichtung können temperaturbedingte Änderungen an mindestens einer Komponente des damit ausgestatteten mikromechanischen Bauteils detektiert und beim Betreiben des mikromechanischen Bauteils und/oder beim Auswerten einer mittels des mikromechanischen Bauteils ermittelten Information mitberücksichtigt werden. Vorteilhafterweise nutzt die Temperaturmesseinrichtung des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils die mindestens eine Isolierschicht, welche die Substratoberfläche des Substrats des mikromechanischen Bauteils zumindest teilweise abdeckt, wodurch eine Multifunktionalität der mindestens einen Isolierschicht gesteigert ist. Dies erleichtert die Integration der Temperaturmesseinrichtung in das jeweils damit ausgestattete mikromechanische Bauteil. Die Ausstattung des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils mit seiner Temperaturmesseinrichtung erfordert deshalb kaum einen Mehraufwand und ist kostengünstig möglich. Auch eine Miniaturisierung des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils ist trotz der darin integrierten Temperaturmesseinrichtung möglich. Die vorliegende Erfindung realisiert damit einen bezüglich der aktuellen Temperatur optimierten Einsatz des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils, ohne dass dies mit einem wesentlichen Mehraufwand oder signifikanten Mehrkosten bei der Herstellung des mikromechanischen Bauteils verbunden wäre.The present invention creates micromechanical components, or sensor or actuator devices equipped with them, each with a temperature measuring device that can be implemented cost-effectively. Using the respective temperature measuring device, temperature-related changes in at least one component of the micromechanical component equipped therewith can be detected and taken into account when operating the micromechanical component and/or when evaluating information determined using the micromechanical component. Advantageously, the temperature measuring device of the micromechanical component according to the invention uses the at least one insulating layer which at least partially covers the substrate surface of the substrate of the micromechanical component, thereby increasing the multifunctionality of the at least one insulating layer. This facilitates the integration of the temperature measuring device into the micromechanical component equipped with it. Equipping the micromechanical component according to the invention with its temperature measuring device therefore hardly requires any additional effort and is possible at low cost. A miniaturization of the micromechanical component according to the invention is also possible despite the temperature measuring device integrated therein. The present invention thus implements use of the micromechanical component according to the invention that is optimized with regard to the current temperature, without this being associated with significant additional effort or significant additional costs in the production of the micromechanical component.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist, während die Statorelektrode aus einer Elektrodenmaterialschicht herausstrukturiert ist, zumindest die erste Temperaturmesselektrode aus der gleichen Elektrodenmaterialschicht wie die Statorelektrode herausstrukturiert. Alternativ können, sofern Teilbereiche der Statorelektrode aus mindestens zwei Schichten eines Elektrodenmaterialschichtstapels herausstrukturiert sind, Teilbereiche zumindest der ersten Temperaturmesselektrode aus den gleichen Schichten des Elektrodenmaterialschichtstapels wie die Teilbereiche der Statorelektrode herausstrukturiert sein. In beiden Fällen kann das mindestens eine zum Bilden der Statorelektrode abgeschiedene Material auch für zumindest die erste Temperaturmesselektrode der Temperaturmesseinrichtung mitgenutzt werden, wodurch ein zum Ausbilden der Temperaturmesseinrichtung zu leistender Arbeitsaufwand verringerbar und dabei auftretende Herstellungskosten senkbar sind.In an advantageous embodiment of the micromechanical component, while the stator electrode is structured out of an electrode material layer, at least the first temperature measuring electrode is structured out of the same electrode material layer as the stator electrode. Alternatively, if partial areas of the stator electrode are structured out of at least two layers of an electrode material layer stack, partial areas of at least the first temperature measuring electrode can be structured out of the same layers of the electrode material layer stack as the partial areas of the stator electrode. In both cases, the at least one material deposited to form the stator electrode can also be used for at least the first temperature measuring electrode of the temperature measuring device, thereby reducing the amount of work required to form the temperature measuring device and lowering the manufacturing costs involved.

Beispielsweise kann die zweite Temperaturmesselektrode auf der mindestens einen Isolierschicht oder auf einer von der mindestens einen Isolierschicht weg gerichteten Seite der ersten Temperaturmesselektrode angeordnet sein. In beiden Fällen kann mittels eines Messens eines Sensorsignals bezüglich einer zwischen der ersten Temperaturmesselektrode und der zweiten Temperaturmesselektrode vorliegenden Kapazität eine aktuelle Temperatur in dem mikromechanischen Bauteil verlässlich geschätzt oder bestimmt werden.For example, the second temperature measuring electrode can be arranged on the at least one insulating layer or on a side of the first temperature measuring electrode which is directed away from the at least one insulating layer. In both cases, a current temperature in the micromechanical component can be reliably estimated or determined by measuring a sensor signal with regard to a capacitance present between the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode.

Insbesondere können die erste Temperaturmesselektrode und die zweite Temperaturmesselektrode in einem Innenvolumen einer an der mindestens einen Isolierschicht befestigten Verkapselungsstruktur angeordnet sein, wobei das Innenvolumen zumindest teilweise mit einer elektrisch-isolierenden Flüssigkeit gefüllt ist. Beispiele für elektrisch-isolierende Flüssigkeiten, deren Dielektrizitätszahl sich temperaturbedingt deutlich ändert, sind aus der Literatur bekannt.In particular, the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode can be arranged in an inner volume of an encapsulation structure attached to the at least one insulating layer, the inner volume being at least partially filled with an electrically insulating liquid. Examples of electrically insulating liquids whose dielectric constant changes significantly with temperature are known from the literature.

Alternativ kann mindestens eine weitere Isolierschicht zumindest die erste Temperaturmesselektrode teilweise abdecken und/oder zwischen der ersten Temperaturmesselektrode und der zweiten Temperaturmesselektrode abgeschieden sein. Auch eine Dielektrizitätszahl der mindestens einen weiteren Isolierschicht kann sich temperaturbedingt deutlich ändern, sodass anhand des Sensorsignals bezüglich der zwischen der ersten Temperaturmesselektrode und der zweiten Temperaturmesselektrode vorliegenden Kapazität die aktuelle Temperatur verlässlich schätzbar oder bestimmbar ist.Alternatively, at least one further insulating layer can at least partially cover the first temperature measuring electrode and/or be deposited between the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode. A dielectric constant of the at least one further insulating layer can also change significantly due to temperature, so that the current temperature can be reliably estimated or determined using the sensor signal with regard to the capacitance present between the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode.

Die mindestens eine Isolierschicht und/oder die mindestens eine weitere Isolierschicht können beispielsweise Siliziumnitrid, siliziumreiches Siliziumnitrid und/oder Aluminiumnitrid, umfassen. Ebenso können die mindestens eine Isolierschicht und/oder die mindestens eine weitere Isolierschicht Oxide und/oder Nitride von Titan, Barium, Strontium, Blei, Lanthan und/oder Zirkon umfassen. Auch elektrisch isolierende Mischkristalle der hier aufgezählten Materialien können für die mindestens eine Isolierschicht und/oder die mindestens eine weitere Isolierschicht verwendet sein. Damit sind eine Vielzahl von herkömmlicherweise gerne in der Halbleitertechnologie verwendeten Materialien für die mindestens eine Isolierschicht und/oder die mindestens eine weitere Isolierschicht verwendbar.The at least one insulating layer and/or the at least one further insulating layer can comprise silicon nitride, silicon-rich silicon nitride and/or aluminum nitride, for example. Likewise, the at least one insulating layer and/or the at least one further insulating layer can comprise oxides and/or nitrides of titanium, barium, strontium, lead, lanthanum and/or zirconium. Electrically insulating mixed crystals of the materials listed here can also be used for the at least one insulating layer and/or the at least one further insulating layer. A large number of materials that are conventionally used in semiconductor technology can therefore be used for the at least one insulating layer and/or the at least one further insulating layer.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils sind die erste Temperaturmesselektrode und die zweite Temperaturmesselektrode Teile einer Interdigitalstruktur. Alternativ können die erste Temperaturmesselektrode und die zweite Temperaturmesselektrode auch Teile einer Brückenschaltung oder einer doppelten Brückenschaltung sein. In beiden Fällen eignen sich die erste Temperaturmesselektrode und die zweite Temperaturmesselektrode vorteilhaft zum Schätzen oder Bestimmen der aktuellen Temperatur anhand des Sensorsignals bezüglich der zwischen der ersten Temperaturmesselektrode und der zweiten Temperaturmesselektrode vorliegenden Kapazität.In an advantageous embodiment of the micromechanical component, the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode are parts of an interdigital structure. Alternatively, the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode can also be part of a bridge circuit or a double bridge circuit. In both cases, the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode are advantageously suitable for estimating or determining the current temperature based on the sensor signal with regard to the capacitance present between the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode.

Bevorzugter Weise umfasst die Temperaturmesseinrichtung eine Elektronik, welche dazu ausgebildet und/oder programmiert ist, zumindest unter Berücksichtigung des Sensorsignals bezüglich der zwischen der ersten Temperaturmesselektrode und der zweiten Temperaturmesselektrode vorliegenden Kapazität einen Temperaturwert zu schätzen oder zu bestimmen. Der Temperaturwert kann anschließend vorteilhaft für ein temperaturoptimiertes Betreiben des mikromechanischen Bauteils und/oder für eine temperaturoptimierte Auswertung einer mittels des mikromechanischen Bauteils ermittelten Information genutzt werden. All dies bewirkt einen temperaturoptimierten Einsatz des mikromechanischen Bauteils.The temperature measuring device preferably includes electronics which are designed and/or programmed to estimate or determine a temperature value at least taking into account the sensor signal with regard to the capacitance present between the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode. The temperature value can then advantageously be used for temperature-optimized operation of the micromechanical component and/or for temperature-optimized evaluation of information determined by means of the micromechanical component. All of this results in temperature-optimized use of the micromechanical component.

Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einer Sensor- oder Aktorvorrichtung mit einem derartigen mikromechanischen Bauteil gewährleistet. Die Sensor- oder Aktorvorrichtung kann beispielsweise ein Drucksensor, ein Mikrofon, ein Schallsensor, ein Körperschallsensor, ein Inertialsensor, eine Mikrospiegelvorrichtung, ein Mikrointerferometer, ein Lautsprecher oder ein Mikroschalter sein. Die hier beschriebene vorteilhafte Technologie kann somit vielseitig eingesetzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier aufgezählten Beispiele für die Sensor- oder Aktorvorrichtung nicht abschließend zu interpretieren sind.The advantages described above are also guaranteed in a sensor or actuator device with such a micromechanical component. The sensor or actuator device can be, for example, a pressure sensor, a microphone, a sound sensor, a structure-borne noise sensor, an inertial sensor, a micromirror device, a microinterferometer, a loudspeaker or a microswitch. The advantageous technology described here can therefore be used in a variety of ways. However, it is pointed out that the examples of the sensor or actuator device listed here are not to be interpreted as conclusive.

Auch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung schafft die vorausgehend aufgezählten Vorteile. Das Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung kann gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils weitergebildet werden.Carrying out a corresponding method for producing a micromechanical component for a sensor or actuator device also creates the advantages listed above. The method for producing a micromechanical component for a sensor or actuator device can be developed in accordance with the embodiments of the micromechanical component explained above.

Des Weiteren schafft auch ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur in einem mikromechanischen Bauteil einer Sensor- oder Aktorvorrichtung die oben erläuterten Vorteile. Ebenso kann das Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur in einem mikromechanischen Bauteil einer Sensor- oder Aktorvorrichtung gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen von mikromechanischen Bauteilen weitergebildet werden.Furthermore, a method for determining a temperature in a micromechanical component of a sensor or actuator device also creates the advantages explained above. Likewise, the method for determining a temperature in a micromechanical component of a sensor or actuator device can be developed according to the embodiments of micromechanical components explained above.

Figurenlistecharacter list

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1a bis 1d schematische Gesamt- und Teildarstellungen und ein Koordinatensystem zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 2 eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 3 eine schematische Teildarstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 4 eine schematische Teildarstellung einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 5 eine schematische Teildarstellung einer fünften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 6 eine schematische Teildarstellung einer sechsten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
  • 7 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung; und
  • 8 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln einer Temperatur in einem mikromechanischen Bauteil einer Sensor- oder Aktorvorrichtung.
Further features and advantages of the present invention are explained below with reference to the figures. Show it:
  • 1a until 1d schematic overall and partial representations and a coordinate system for explaining a first embodiment of the micromechanical component;
  • 2 a schematic partial representation of a second embodiment of the micromechanical component;
  • 3 a schematic partial representation of a third embodiment of the micromechanical component;
  • 4 a schematic partial representation of a fourth embodiment of the micromechanical component;
  • 5 a schematic partial representation of a fifth embodiment of the micromechanical component;
  • 6 a schematic partial representation of a sixth embodiment of the micromechanical component;
  • 7 a flow chart for explaining an embodiment of the method for producing a micromechanical component for a sensor or actuator device; and
  • 8th a flow chart for explaining an embodiment of the method for determining a temperature in a micromechanical component of a sensor or actuator device.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1a bis 1d zeigen schematische Gesamt- und Teildarstellungen und ein Koordinatensystem zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 1a until 1d show schematic overall and partial representations and a coordinate system for explaining a first embodiment of the micromechanical component.

Das in 1a schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil hat ein Substrat 10 mit einer Substratoberfläche 10a und mindestens einer die Substratoberfläche 10a zumindest teilweise abdeckenden Isolierschicht 12. Das Substrat 10 kann ein Halbleitersubstrat, wie speziell ein Siliziumsubstrat, sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit des mikromechanischen Bauteils auf kein bestimmtes Material seines Substrats 10 beschränkt ist.This in 1a The micromechanical component shown schematically has a substrate 10 with a substrate surface 10a and at least one insulating layer 12 that at least partially covers the substrate surface 10a. The substrate 10 can be a semiconductor substrate, such as specifically a silicon substrate. However, it is pointed out that the formability of the micromechanical component is not limited to any specific material of its substrate 10 .

Eine Statorelektrode 14 des mikromechanischen Bauteils ist auf der mindestens einen die Substratoberfläche 10a zumindest teilweise abdeckenden Isolierschicht 12 befestigt. Die Statorelektrode 14 liegt somit in einem mechanischen Kontakt mit der die Substratoberfläche 10a zumindest teilweise abdeckenden Isolierschicht 12 oder mit mindestens einer der die Substratoberfläche 10a zumindest teilweise abdeckenden Isolierschichten 12 vor. Die Statorelektrode 14 ist so fest an der mindestens einen Isolierschicht 12 befestigt, dass ein Verstellen der Statorelektrode 14 ohne eine Beschädigung des mikromechanischen Bauteils nicht/kaum möglich ist. Die Statorelektrode 14 kann auch auf der mindestens einen Isolierschicht 12 über einem mittels einer Stressentkopplung von einem „Großteil des Substrats 10“ getrennten Teilbereich der Substratoberfläche 10a angeordnet sein.A stator electrode 14 of the micromechanical component is attached to the at least one insulating layer 12 that at least partially covers the substrate surface 10a. The stator electrode 14 is thus in mechanical contact with the insulating layer 12 at least partially covering the substrate surface 10a or with at least one of the insulating layers 12 at least partially covering the substrate surface 10a. The stator electrode 14 is attached so firmly to the at least one insulating layer 12 that an adjustment of the stator electrode 14 is not/hardly possible without damaging the micromechanical component. The stator electrode 14 can also be arranged on the at least one insulating layer 12 above a partial area of the substrate surface 10a that is separated from a “large part of the substrate 10” by means of stress decoupling.

Das mikromechanische Bauteil hat auch eine Aktorelektrode 16, welche in Bezug zu der Statorelektrode 14 verstellbar angeordnet ist. Darunter ist zu verstehen, dass die Aktorelektrode 16 mittels einer physikalischen Kraft und/oder mittels eines zwischen der Statorelektrode 14 und der Aktorelektrode 16 anliegenden Spannungssignals in eine Verstellbewegung in Bezug zu der Statorelektrode 14 versetzbar ist/versetzt wird. Unter der physikalischen Kraft, mittels welche die Verstellbewegung der Aktorelektrode 16 in Bezug zu der Statorelektrode 14 bewirkbar ist, kann z.B. eine Flächenkraft, wie insbesondere eine Druckkraft, oder eine Trägheitskraft verstanden werden. Das hier beschriebene mikromechanische Bauteil kann deshalb für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung verwendet werden. Sofern das mikromechanische Bauteil Teil einer Aktorvorrichtung ist, sind die Statorelektrode 14 und die Aktorelektrode 16 derart elektrisch kontaktierbar, dass das Spannungssignal zum Bewirken der Verstellbewegung der Aktorelektrode 16 zwischen der Statorelektrode 14 und der Aktorelektrode 16 anlegbar ist. Mittels der in die Verstellbewegung versetzten Aktorelektrode 16 kann in diesem Fall eine Mitverstellbewegung einer an der Aktorelektrode 16 befestigten weiteren Komponente der Aktorvorrichtung ausgelöst werden. Sofern das mikromechanische Bauteil Teil einer Sensorvorrichtung ist, sind die Statorelektrode 14 und die Aktorelektrode 16 derart elektrisch kontaktierbar, dass ein Messsignal Sm bezüglicher einer zwischen der Statorelektrode 14 und der Aktorelektrode 16 vorliegenden Messkapazität abgreifbar oder bereitstellbar ist. Anhand des auf diese Weise ermittelten Messsignals Sm kann eine Änderung einer physikalischen Größe, auf welcher die auf die Aktorelektrode 16 wirkende physikalische Kraft beruht, wie beispielsweise eine Beschleunigungsänderung, eine Drehratenänderung, eine Drehmomentänderung, und/oder ein Druck, wie speziell ein Umgebungsdruck oder ein Umgebungsluftdruck, bestimmt werden.The micromechanical component also has an actuator electrode 16 which is arranged in an adjustable manner in relation to the stator electrode 14 . This means that the actuator electrode 16 can be/is set into an adjustment movement in relation to the stator electrode 14 by means of a physical force and/or by means of a voltage signal present between the stator electrode 14 and the actuator electrode 16 . The physical force, by means of which the adjustment movement of the actuator electrode 16 in relation to the stator electrode 14 can be brought about, can be understood to mean, for example, a surface force, such as in particular a compressive force, or an inertial force. The micromechanical component described here can therefore be used for a sensor or actuator device. If the micromechanical component is part of an actuator device, the stator electrode 14 and the actuator electrode 16 can be electrically contacted in such a way that the voltage signal for effecting the adjustment movement of the actuator electrode 16 can be applied between the stator electrode 14 and the actuator electrode 16 . In this case, a co-adjustment movement of a further component of the actuator device fastened to the actuator electrode 16 can be triggered by means of the actuator electrode 16 set into the adjustment movement. If the micromechanical component is part of a sensor device, the stator electrode 14 and the actuator electrode 16 can be electrically contacted in such a way that a measurement signal S m relating to a measurement capacitance present between the stator electrode 14 and the actuator electrode 16 can be tapped or provided. Using the measurement signal S m determined in this way, a change in a physical variable on which the physical force acting on actuator electrode 16 is based, such as a change in acceleration, a change in the rate of rotation, a change in torque, and/or a pressure, such as specifically an ambient pressure or an ambient air pressure, can be determined.

Das mikromechanische Bauteil umfasst auch eine Temperaturmesseinrichtung 18, welche zumindest eine auf der mindestens einen Isolierschicht 12 befestigte erste Temperaturmesselektrode 20 und eine zweite Temperaturmesselektrode 22 aufweist (siehe 1b). Wie erkennbar ist, liegt die erste Temperaturmesselektrode 20 in einem mechanischen Kontakt mit der die Substratoberfläche 10a zumindest teilweise abdeckenden Isolierschicht 12 oder mit mindestens einer der die Substratoberfläche 10a zumindest teilweise abdeckenden Isolierschichten 12 vor. Außerdem ist die erste Temperaturmesselektrode 20 derart fest an der mindestens einen Isolierschicht 12 befestigt, dass ein Verstellen der ersten Temperaturmesselektrode 20 ohne eine Beschädigung des mikromechanischen Bauteils nicht/kaum möglich ist.The micromechanical component also includes a temperature measuring device 18, which has at least one first temperature measuring electrode 20 attached to the at least one insulating layer 12 and a second temperature measuring electrode 22 (see FIG 1b ). As can be seen, the first temperature measuring electrode 20 is in mechanical contact with the insulating layer 12 at least partially covering the substrate surface 10a or with at least one of the insulating layers 12 at least partially covering the substrate surface 10a. In addition, the first temperature measuring electrode 20 is firmly attached to the at least one insulating layer 12 in such a way that an adjustment of the first temperature measuring electrode 20 is not/hardly possible without damaging the micromechanical component.

Wie anhand der 1c erkennbar ist, verlaufen die sich zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22 erstreckenden Feldlinien 24 aufgrund der Anordnung zumindest der ersten Temperaturmesselektrode 20 auf der mindestens einen Isolierschicht 12 zumindest streckenweise durch die mindestens eine Isolierschicht 12. Demgegenüber verlaufen kaum Feldlinien 24 durch den Luftspalt 26 zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22. Das mindestens eine Dielektrikum der mindestens einen Isolierschicht 12 beeinflusst somit eine zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22 vorliegende Kapazität. Da eine Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε des mindestens einen Dielektrikums in der Regel temperaturabhängig ist, ist auch die zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22 vorliegende Kapazität temperaturabhängig. Das mindestens eine Dielektrikum der mindestens einen Isolierschicht 12 kann somit als „temperatursensitives Material“ der Temperaturmesseinrichtung 18 genutzt werden. Das Abscheiden eines zusätzlichen „temperatursensitiven Materials“ ist nicht notwendig.How based on 1c can be seen, the field lines 24 extending between the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22 run at least in sections through the at least one insulating layer 12 due to the arrangement of at least the first temperature measuring electrode 20 on the at least one insulating layer 12. In contrast, hardly any field lines 24 run through the air gap 26 between the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22. The at least one dielectric of the at least one insulating layer 12 thus influences a capacitance present between the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22. Since a permittivity or permittivity ε of the at least one dielectric is generally temperature-dependent, the capacitance present between the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22 is also temperature-dependent. The at least one dielectric of the at least one insulating layer 12 can thus be used as a “temperature-sensitive material” of the temperature measuring device 18 . The deposition of an additional "temperature-sensitive material" is not necessary.

In dem Koordinatensystem der 1d gibt die Abszisse eine Temperatur T (in Grad Celsius) wieder, während mittels der Ordinate eine Dielektrizitätskonstante ε von Blei-Zirkonat-Titanat angezeigt ist. Die mindestens eine Isolierschicht 12 kann darum beispielsweise aus Blei-Zirkonat-Titanat sein. Weitere vorteilhafte Dielektrika für die mindestens eine Isolierschicht 12 sind unten noch aufgezählt.In the coordinate system of 1d the abscissa represents a temperature T (in degrees Celsius), while the ordinate indicates a dielectric constant ε of lead zirconate titanate. The at least one insulating layer 12 can therefore be made of lead zirconate titanate, for example. Further advantageous dielectrics for the at least one insulating layer 12 are listed below.

Die Temperaturmesseinrichtung 18 ist derart ausgebildet, dass ein Sensorsignal S bezüglich der zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22 vorliegenden Kapazität abgreifbar oder bereitstellbar ist. Die Temperaturmesseinrichtung 18 kann deshalb dazu genutzt werden, einen Betrieb des mikromechanischen Bauteils und/oder eine Auswertung des Messsignals Sm bezüglich der zwischen der Statorelektrode 14 und der Aktorelektrode 16 vorliegenden Messkapazität an eine aktuelle Temperatur in dem mikromechanischen Bauteil anzupassen. Die Temperaturmesseinrichtung 18 trägt damit zu einem temperaturoptimierten Einsatz des mikromechanischen Bauteils in der damit ausgestatteten Sensor- oder Aktorvorrichtung bei.The temperature measuring device 18 is designed in such a way that a sensor signal S relating to the capacitance present between the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22 can be tapped or provided. The temperature measuring device 18 can therefore be used to adapt an operation of the micromechanical component and/or an evaluation of the measurement signal S m with regard to the measurement capacitance present between the stator electrode 14 and the actuator electrode 16 to a current temperature in the micromechanical component. The temperature measuring device 18 thus contributes to a temperature-optimized use of the micromechanical component in the sensor or actuator device equipped with it.

Vorzugsweise umfasst die Temperaturmesseinrichtung 18 auch eine Elektronik 28, welche dazu ausgebildet und/oder programmiert ist, zumindest unter Berücksichtigung des Sensorsignals S bezüglich der zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22 vorliegenden Kapazität einen Temperaturwert zu schätzen oder zu bestimmen. Aufgrund der Ausbildung der Temperaturmesseinrichtung 18 als kapazitive Temperaturmesseinrichtung 18 tritt an dem damit geschätzten/bestimmten Temperaturwert kaum ein „weißes Rauschen“ auf. Dies ist ein wesentlicher Vorteil der Temperaturmesseinrichtung 18 gegenüber halbleiterbasierten Temperatursensoren. Der Temperaturwert kann anschließend zum Betreiben des mikromechanischen Bauteils und/oder zum Auswerten des Messsignals Sm bezüglich der zwischen der Statorelektrode 14 und der Aktorelektrode 16 vorliegenden Messkapazität herangezogen werden.Temperature measuring device 18 preferably also includes electronics 28, which are designed and/or programmed to estimate or determine a temperature value, at least taking into account sensor signal S with respect to the capacitance present between first temperature measuring electrode 20 and second temperature measuring electrode 22. Due to the design of the temperature measuring device 18 as a capacitive temperature measuring device 18, there is hardly any “white noise” in the temperature value estimated/determined in this way. This is a significant advantage of the temperature measuring device 18 compared to semiconductor-based temperature sensors. The temperature value can then be used to operate the micromechanical component and/or to evaluate the measurement signal S m with regard to the measurement capacitance present between the stator electrode 14 and the actuator electrode 16 .

Lediglich beispielhaft ist bei der Ausführungsform der 1a bis 1d die zweite Temperaturmesselektrode 22 ebenfalls auf der mindestens einen Isolierschicht 12 angeordnet. Wie in 1b zusätzlich erkennbar ist, bilden die erste Temperaturmesselektrode 20 und die zweite Temperaturmesselektrode 22 eine Interdigitalstruktur. Insbesondere mittels der Ausbildung der Temperaturmesselektroden 20 und 22 als Interdigitalstruktur ist eine hohe Spaltfläche zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22 bewirkbar. Ein Kurzschluss zwischen den Temperaturmesselektroden 20 und 22 muss darum nicht befürchtet werden. Auf die gemeinsame Anordnung der Temperaturmesselektroden 20 und 22 auf der mindestens einen Isolierschicht 12 und ihre Ausbildung als Teile der Interdigitalstruktur kann jedoch auch verzichtet werden. Es wird außerdem auch darauf hingewiesen, dass die in 1b wiedergegebene Ausstattung der Temperaturmesseinrichtung mit der Elektronik 28 nicht auf die gemeinsame Anordnung der Temperaturmesselektroden 20 und 22 auf der mindestens einen Isolierschicht 12 oder auf deren Ausbildung als Teile der Interdigitalstruktur beschränkt ist.The embodiment of FIG 1a until 1d the second temperature measuring electrode 22 is also arranged on the at least one insulating layer 12 . As in 1b can also be seen, the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22 form an interdigital structure. A large gap area between the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22 can be brought about in particular by means of the formation of the temperature measuring electrodes 20 and 22 as an interdigital structure. A short circuit between the temperature measuring electrodes 20 and 22 need not therefore be feared. However, the joint arrangement of the temperature measuring electrodes 20 and 22 on the at least one insulating layer 12 and their formation as parts of the interdigital structure can also be dispensed with. It is also pointed out that the in 1b reproduced equipment of the temperature measuring device with the electronics 28 is not limited to the joint arrangement of the temperature measuring electrodes 20 and 22 on the at least one insulating layer 12 or their formation as parts of the interdigital structure.

Ein weiterer Vorteil der Temperaturmesseinrichtung 18 ist außerdem, dass, während die Statorelektrode 14 aus einer Elektrodenmaterialschicht 30 herausstrukturiert ist, zumindest die erste Temperaturmesselektrode 20 aus der gleichen Elektrodenmaterialschicht 30 herausstrukturiert ist. Zumindest die erste Temperaturmesselektrode 20 kann somit gemeinsam mit der Statorelektrode 14 aus der gleichen Elektrodenmaterialschicht 30 und damit (im Wesentlichen) ohne einen Arbeitsmehraufwand geformt sein. Bei einer gemeinsamen Anordnung der Temperaturmesselektroden 20 und 22 auf der mindestens einen Isolierschicht 12 kann zusätzlich auch die zweite Temperaturmesselektrode 22 aus der gleichen Elektrodenmaterialschicht 30 wie die Statorelektrode 14 herausstrukturiert sein. Auch wenn Teilbereiche der Statorelektrode 14 aus mindestens zwei Schichten eines Elektrodenmaterialschichtstapels herausstrukturiert sind, können Teilbereich zumindest der ersten Temperaturmesselektrode 20 aus den gleichen Schichten des Elektrodenmaterialschichtstapels herausstrukturiert sein. Bei einer gemeinsamen Anordnung der Temperaturmesselektroden 20 und 22 auf der mindestens einen Isolierschicht 12 können gegebenenfalls auch Teilbereiche der zweiten Temperaturmesselektrode 22 aus den gleichen Schichten des Elektrodenmaterialschichtstapels wie die Teilbereiche der Statorelektrode 14 herausstrukturiert sein.A further advantage of the temperature measuring device 18 is that while the stator electrode 14 is structured out of an electrode material layer 30 , at least the first temperature measuring electrode 20 is structured out of the same electrode material layer 30 . At least the first temperature measuring electrode 20 can thus be formed together with the stator electrode 14 from the same electrode material layer 30 and thus (essentially) without additional work. If the temperature measuring electrodes 20 and 22 are arranged together on the at least one insulating layer 12 , the second temperature measuring electrode 22 can also be structured out of the same electrode material layer 30 as the stator electrode 14 . Even if partial areas of the stator electrode 14 are structured out of at least two layers of an electrode material layer stack, partial areas of at least the first temperature measuring electrode 20 can be structured out of the same layers of the electrode material layer stack. If the temperature measuring electrodes 20 and 22 are arranged together on the at least one insulating layer 12, partial areas of the second temperature measuring electrode 22 can optionally also be structured out of the same layers of the electrode material layer stack as the partial areas of the stator electrode 14.

In dem Beispiel der 1a bis 1d ist das mikromechanische Bauteil Teil eines monolithisch integrierten kapazitiven Drucksensors. Die Temperaturmesseinrichtung 18 realisiert einen kapazitiven Temperatursensor, welcher in den kapazitiven Drucksensor integriert ist. Lediglich zur Realisierung des kapazitiven Drucksensors sind die Statorelektrode 14, die Aktorelektrode 16 und die Temperaturmesseinrichtung 18 in einem Referenzdruckvolumen 32 angeordnet, welches von einer Rahmenstruktur 34 umrahmt und von einer an der Rahmenstruktur 34 aufgespannten Membran 36 überspannt ist. Die Aktorelektrode 16 ist an einer das Referenzdruckvolumen 32 begrenzenden Membraninnenseite 36a der Membran 36 aufgehängt. Die Aktorelektrode 16 kann aus einer weiteren Elektrodenmaterialschicht 38 herausstrukturiert sein. Die Elektrodenmaterialschichten 30 und 38 können außerdem zum Bilden der Rahmenstruktur 34 genutzt sein.In the example of 1a until 1d the micromechanical component is part of a monolithically integrated capacitive pressure sensor. The temperature measuring device 18 implements a capacitive temperature sensor which is integrated in the capacitive pressure sensor. The stator electrode 14, the actuator electrode 16 and the temperature measuring device 18 are arranged in a reference pressure volume 32, which is framed by a frame structure 34 and spanned by a membrane 36 spanned on the frame structure 34, only to implement the capacitive pressure sensor. The actuator electrode 16 is suspended on a membrane inner side 36a of the membrane 36 that delimits the reference pressure volume 32 . The actuator electrode 16 can be structured out of a further electrode material layer 38 . Electrode material layers 30 and 38 may also be used to form frame structure 34 .

Ein Druckunterschied zwischen einem in dem Referenzdruckvolumen 32 vorliegenden Referenzdruck p0 und einem an einer von der Membraninnenseite 36a weg gerichteten Membranaußenseite 36b der Membran 36 vorherrschenden Druck p bewirkt eine Verwölbung der Membran 36, wodurch die an der Membraninnenseite 36a aufgehängte Aktorelektrode 16 in Bezug zu der Statorelektrode 14 verstellt und die zwischen der Statorelektrode 14 und der Aktorelektrode 16 vorliegende Messkapazität variiert wird. Da der Referenzdruck p0 in dem Referenzdruckvolumen 32 von der aktuellen Temperatur abhängig ist, kann der Druck p unter Mitberücksichtigung des mittels der Temperaturmesseinrichtung 18 geschätzten oder bestimmten Temperaturmesswerts bei der Auswertung der Messkapazität, bzw. des Messsignals Sm, genauer gemessen werden.A pressure difference between a reference pressure p 0 present in the reference pressure volume 32 and a pressure p prevailing on a membrane outer side 36b of the membrane 36 directed away from the membrane inner side 36a causes a warping of the membrane 36, whereby the actuator electrode 16 suspended on the membrane inner side 36a in relation to the Stator electrode 14 is adjusted and the measuring capacitance present between the stator electrode 14 and the actuator electrode 16 is varied. Since the reference pressure p 0 in the reference pressure volume 32 depends on the current temperature, the pressure p can be measured more precisely, taking into account the temperature measurement value estimated or determined by the temperature measurement device 18 when evaluating the measurement capacitance or the measurement signal S m .

Als optionale Weiterbildung kann in dem Referenzdruckvolumen 32 auch eine Referenzelektrode 40 auf der mindestens einen Isolierschicht 12 befestigt sein, welche von einem Randbereich der Membran 36 überspannt ist. Da der Randbereich der Membran 36 mittels des Druckunterschieds zwischen dem Referenzdruck p0 und dem Druck p kaum verwölbt wird, kann eine zwischen der Membran 36 und der Referenzelektrode 40 vorliegende Referenzkapazität, bzw. ein entsprechendes Referenzsignal, bei der Auswertung des Messsignals Sm bezüglich der zwischen der Statorelektrode 14 und der Aktorelektrode 16 vorliegenden Messkapazität mitberücksichtigt werden. Wie anhand der 1a auch erkennbar ist, ist die Temperaturmesseinrichtung 18 derart klein ausbildbar, dass trotz ihrer Anordnung in dem Referenzdruckvolumen 32 noch genügend Anbringfläche für die Referenzelektrode 40 verbleibt. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die in 1a wiedergegebene Ausbildung der Referenzelektrode 40 nur beispielhaft zu interpretieren ist.As an optional development, a reference electrode 40 can also be attached to the at least one insulating layer 12 in the reference pressure volume 32 , which is spanned by an edge region of the membrane 36 . Since the edge area of the membrane 36 is hardly warped by the pressure difference between the reference pressure p 0 and the pressure p, a reference capacitance present between the membrane 36 and the reference electrode 40, or a corresponding reference signal, can be used when evaluating the measurement signal S m with regard to the measurement capacitance present between the stator electrode 14 and the actuator electrode 16 can also be taken into account. How based on 1a As can also be seen, the temperature measuring device 18 can be made so small that, despite its arrangement in the reference pressure volume 32, there is still sufficient attachment surface for the reference electrode 40. It is expressly pointed out that the 1a reproduced design of the reference electrode 40 is to be interpreted only as an example.

2 zeigt eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 2 shows a schematic partial representation of a second embodiment of the micromechanical component.

Das mittels der 2 schematisch wiedergegebene mikromechanische Bauteil weist als Weiterbildung zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform der 1a bis 1d noch mindestens eine weitere Isolierschicht 42 auf, welche zumindest die erste Temperaturmesselektrode 20 und evtl. auch die zweite Temperaturmesselektrode 22 teilweise abdeckt und/oder zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22 abgeschieden ist. Da die Feldlinien 24 zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22 durch die Isolierschichten 12 und 42 verlaufen, wirken sich temperaturbedingte Änderungen der Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε des jeweiligen Dielektrikums der Isolierschichten 12 und 42 auch in diesem Fall auf die zwischen der ersten Temperaturmesselektrode 20 und der zweiten Temperaturmesselektrode 22 vorliegende Kapazität aus.That by means of 2 schematically reproduced micromechanical component has as a further development to the previously described embodiment of FIG 1a until 1d at least one further insulating layer 42, which at least partially covers the first temperature measuring electrode 20 and possibly also the second temperature measuring electrode 22 and/or is deposited between the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22. Since the field lines 24 between the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22 run through the insulating layers 12 and 42, temperature-related changes in the relative permittivity or dielectric constant ε of the respective dielectric of the insulating layers 12 and 42 also have an effect on the temperature between the first temperature measuring electrode 20 in this case and the second temperature measuring electrode 22 present capacitance.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 2 und ihrer Vorteile wird auf die zuvor erläuterte Ausführungsform der 1a bis 1d verwiesen.Regarding other properties and features of the micromechanical component 2 and its advantages is referred to the previously explained embodiment of 1a until 1d referred.

3 zeigt eine schematische Teildarstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 3 shows a schematic partial illustration of a third specific embodiment of the micromechanical component.

Im Unterschied zu den zuvor erläuterten Ausführungsformen ist bei dem mikromechanischen Bauteil der 3 die zweite Temperaturmesselektrode 22 auf einer von der mindestens einen Isolierschicht 12 weg gerichteten Seite der ersten Temperaturmesselektrode 20 angeordnet. Auch in diesem Fall kann die mindestens eine weitere Isolierschicht 42 zumindest die erste Temperaturmesselektrode 20 und evtl. auch die zweite Temperaturmesselektrode 22 zumindest teilweise abdecken. Andernfalls kann mittels einer geeigneten Aufhängung der zweiten Temperaturmesselektrode 22 auf der von der mindestens einen Isolierschicht 12 weg gerichteten Seite der ersten Temperaturmesselektrode 20 auch auf die mindestens eine weitere Isolierschicht 42 verzichtet werden. Bevorzugter Weise ist bei einer Anordnung der zweiten Temperaturmesselektrode 22 auf der von der mindestens einen Isolierschicht 12 weg gerichteten Seite der ersten Temperaturmesselektrode 20 die erste Temperaturmesselektrode 20 aus der gleichen Elektrodenmaterialschicht 30 wie die Statorelektrode 14 gebildet, während die zweite Temperaturmesselektrode 22 zusammen mit der Aktorelektrode 16 aus der weiteren Elektrodenmaterialschicht 38 herausstrukturiert ist.In contrast to the previously explained embodiments, in the micromechanical component 3 the second temperature measuring electrode 22 is arranged on a side of the first temperature measuring electrode 20 which is directed away from the at least one insulating layer 12 . In this case, too, the at least one further insulating layer 42 can at least partially cover at least the first temperature measuring electrode 20 and possibly also the second temperature measuring electrode 22 . Otherwise, the at least one further insulating layer 42 can also be dispensed with by means of a suitable suspension of the second temperature measuring electrode 22 on the side of the first temperature measuring electrode 20 facing away from the at least one insulating layer 12 . When the second temperature measuring electrode 22 is arranged on the side of the first temperature measuring electrode 20 facing away from the at least one insulating layer 12, the first temperature measuring electrode 20 is preferably formed from the same electrode material layer 30 as the stator electrode 14, while the second temperature measuring electrode 22 is formed together with the actuator electrode 16 is structured out of the further electrode material layer 38 .

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 3 und ihrer Vorteile wird auf die vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.Regarding other properties and features of the micromechanical component 3 and its advantages, reference is made to the previously described embodiments.

4 zeigt eine schematische Teildarstellung einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 4 shows a schematic partial illustration of a fourth specific embodiment of the micromechanical component.

Das mittels der 4 schematisch wiedergegebene mikromechanische Bauteil weist eine Verkapselungsstruktur 44 auf, welche an der mindestens einen Isolierschicht 12 befestigt ist und in deren Innenvolumen 46 die erste Temperaturmesselektrode 20 und die zweite Temperaturmesselektrode 22 angeordnet sind. Die in 4 dargestellte Anordnung der zweiten Temperaturmesselektrode 22 auf der von der mindestens einen Isolierschicht 12 weg gerichteten Seite der ersten Temperaturmesselektrode 20 ist nur beispielhaft zu interpretieren. Alternativ können die Temperaturmesselektroden 20 und 22 auch innerhalb des Innenvolumens 46 gemeinsam an der mindestens einen Isolierschicht 12 befestigt sein. Das Innenvolumen 46 ist zumindest teilweise mit einer elektrisch-isolierenden Flüssigkeit 48 gefüllt. Da eine elektrisch-isolierende Flüssigkeit 48 in der Regel eine signifikante Temperaturabhängigkeit ihrer Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε aufweist, kann die Temperaturmesseinrichtung 18 des mikromechanischen Bauteils der 4 ebenso zum verlässlichen Schätzen oder Bestimmen eines Temperaturwerts anhand des Sensorsignals S bezüglich der zwischen den Temperaturmesselektroden 20 und 22 vorliegenden Kapazität verwendet werden.That by means of 4 The micromechanical component shown schematically has an encapsulation structure 44 which is attached to the at least one insulating layer 12 and in whose inner volume 46 the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22 are arranged. In the 4 The illustrated arrangement of the second temperature measuring electrode 22 on the side of the first temperature measuring electrode 20 facing away from the at least one insulating layer 12 is only to be interpreted as an example. Alternatively, the temperature measuring electrodes 20 and 22 can also be attached together to the at least one insulating layer 12 within the inner volume 46 . The inner volume 46 is at least partially filled with an electrically insulating liquid 48 . Since an electrically insulating liquid 48 usually has a significant temperature dependence of its dielectric constant or permittivity ε, the temperature measuring device 18 of the micromechanical component of 4 can also be used for reliably estimating or determining a temperature value based on the sensor signal S with regard to the capacitance present between the temperature measuring electrodes 20 and 22 .

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 4 und ihrer Vorteile wird auf die vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.Regarding other properties and features of the micromechanical component 4 and its advantages, reference is made to the previously described embodiments.

5 zeigt eine schematische Teildarstellung einer fünften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 5 shows a schematic partial illustration of a fifth specific embodiment of the micromechanical component.

Bei dem mikromechanischen Bauteil der 5 sind die erste Temperaturmesselektrode 20 und die zweite Temperaturmesselektrode 22 Teile einer ersten Kapazität C1 einer Brückenschaltung B1. Die Brückenschaltung B1 weist insgesamt vier Kapazitäten C1 bis C4 mit je zwei Temperaturmesselektroden 20 und 22 auf. Bezüglich der Möglichkeiten zur Anordnung der Temperaturmesselektroden 20 und 22 jeder der vier Kapazitäten C1 bis C4 zueinander wird auf die Ausführungsformen der 1 bis 4 verwiesen.In the micromechanical component of 5 the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22 are parts of a first capacitance C1 of a bridge circuit B1. The bridge circuit B1 has a total of four capacitances C1 to C4, each with two temperature measuring electrodes 20 and 22. With regard to the possibilities for arranging the temperature measuring electrodes 20 and 22 of each of the four capacitances C1 to C4 to one another, reference is made to the embodiments in FIG 1 until 4 referred.

Die erste Kapazität C1 und eine zweite Kapazität C2 der vier Kapazitäten C1 bis C4 sind an einer ersten Spannungsversorgung T1 angebunden. Entsprechend sind eine dritte Kapazität C3 der vier Kapazitäten C1 bis C4 und eine vierte Kapazität C4 der vier Kapazitäten C1 bis C4 an einer zweiten Spannungsversorgung T2 angebunden. An einer die erste Kapazität C1 mit der dritten Kapazität C3 verbindenden Leitung ist ein erstes Sensorsignal S1 abgreifbar, während an einer die zweite Kapazität C2 mit der vierten Kapazität C4 verbindenden Leitung ein zweites Sensorsignal S2 abgreifbar ist.The first capacitance C1 and a second capacitance C2 of the four capacitances C1 to C4 are connected to a first voltage supply T1. Correspondingly, a third capacitance C3 of the four capacitances C1 to C4 and a fourth capacitance C4 of the four capacitances C1 to C4 are connected to a second voltage supply T2. A first sensor signal S1 can be tapped off a line connecting the first capacitance C1 to the third capacitance C3, while a second sensor signal S2 can be tapped off a line connecting the second capacitance C2 to the fourth capacitance C4.

Die Brückenschaltung B1 realisiert eine temperatursensitive kapazitive Wheatstone-Vollbrücke. Alternativ kann jedoch auch eine Halbbrücke entsprechend eingesetzt sein.The bridge circuit B1 implements a temperature-sensitive, capacitive Wheatstone full bridge. Alternatively, however, a half-bridge can also be used accordingly.

Vorzugsweise ist die mindestens eine Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε1 der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 an der ersten Kapazität C1 gleich der mindestens einen Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε1 der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 an der vierten Kapazität C4. Entsprechend vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε2 der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 an der zweiten Kapazität C2 gleich der mindestens einen Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε2 der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 an der dritten Kapazität C3 ist, jedoch ungleich der mindestens einen Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε1 der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 an der ersten Kapazität C1 ist.The at least one permittivity or permittivity ε1 of the at least one insulating layer 12 and/or 42 at the first capacitor C1 is preferably equal to the at least one permittivity or permittivity ε1 of the at least one insulating layer 12 and/or 42 at the fourth capacitor C4. It is correspondingly advantageous if the at least one dielectric constant ε2 of the at least one insulating layer 12 and/or 42 on the second capacitor C2 is equal to the at least one dielectric constant or dielectric constant ε2 of the at least one insulating layer 12 and/or 42 on the third capacitor C3 , but not equal to the at least one relative permittivity or permittivity ε1 of the at least one insulating layer 12 and/or 42 at the first capacitance C1.

Insbesondere kann die mindestens eine Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε1 der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 an der ersten Kapazität C1 mit steigender Temperatur T zunehmen, während die mindestens eine Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε2 der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 an der zweiten Kapazität C2 mit steigender Temperatur T abnimmt. Entsprechend können auch mit steigender Temperatur T die mindestens eine Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε1 der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 an der ersten Kapazität C1 abnehmen und die mindestens eine Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε2 der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 an der zweiten Kapazität C2 zunehmen. Bevorzugter Weise sind die Dielektrizitätszahlen oder Dielektrizitätskonstanten ε1 und ε2 der Kapazitäten C1 bis C4 bei einer bestimmten Temperatur T, wie beispielsweise bei einer Temperatur T von 25°C, gleich.In particular, the at least one permittivity or permittivity ε1 of the at least one insulating layer 12 and/or 42 on the first capacitance C1 can increase with increasing temperature T, while the at least one permittivity or permittivity ε2 of the at least one insulating layer 12 and/or 42 on the second capacitance C2 decreases with increasing temperature T. Correspondingly, with increasing temperature T, the at least one permittivity or permittivity ε1 of the at least one insulating layer 12 and/or 42 at the first capacitor C1 can decrease and the at least one permittivity or permittivity ε2 of the at least one insulating layer 12 and/or 42 at the second capacitor increase C2. The dielectric constants or dielectric constants ε1 and ε2 of the capacitances C1 to C4 are preferably the same at a specific temperature T, for example at a temperature T of 25°C.

Alternativ können die zweite Kapazität C2 und die dritte Kapazität C3 auch temperaturunabhängig sein, was mittels mindestens einer temperaturunabhängigen Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε2 oder mittels eines Vorliegens von (im Wesentlichen) nur Luft/Vakuum zwischen den Temperaturmesselektroden 20 und 22 der zweiten Kapazität C2 und der dritten Kapazität C3 realisierbar ist. Beispielsweise können je eine Referenzelektrode 40 und je ein die Referenzelektrode 40 überspannender Randbereich der Membran 36 in diesem Fall als „Elektroden“ der zweiten Kapazität C2 und der dritten Kapazität C3 eingesetzt sein. Evtl. können die zweite Kapazität C2 und die dritte Kapazität C3 auch außerhalb des Referenzdruckvolumens 32 angeordnet sein.Alternatively, the second capacitance C2 and the third capacitance C3 can also be temperature-independent, which can be achieved by means of at least one temperature-independent dielectric constant or dielectric constant activity constant ε2 or by means of the presence of (essentially) only air/vacuum between the temperature measuring electrodes 20 and 22 of the second capacitance C2 and the third capacitance C3. For example, one reference electrode 40 and one edge area of membrane 36 spanning reference electrode 40 can be used in this case as “electrodes” of second capacitance C2 and third capacitance C3. Possibly, the second capacitance C2 and the third capacitance C3 can also be arranged outside of the reference pressure volume 32.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 5 und ihrer Vorteile wird auf die vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.Regarding other properties and features of the micromechanical component 5 and its advantages, reference is made to the previously described embodiments.

6 zeigt eine schematische Teildarstellung einer sechsten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. 6 shows a schematic partial representation of a sixth embodiment of the micromechanical component.

Wie anhand der 6 erkennbar ist, können die erste Temperaturmesselektrode 20 und die zweite Temperaturmesselektrode 22 auch Teile einer doppelten Brückenschaltung B1 und B2 sein. Die in 6 schematisch wiedergegebene doppelte Brückenschaltung B1 und B2 umfasst zusätzlich zu der oben erläuterten ersten Brückenschaltung B1 als temperatursensitive kapazitive Wheatstone-Vollbrücke noch eine zweite Brückenschaltung B2 als drucksensitive kapazitive Wheatstone-Vollbrücke.How based on 6 As can be seen, the first temperature measuring electrode 20 and the second temperature measuring electrode 22 can also be parts of a double bridge circuit B1 and B2. In the 6 Schematically reproduced double bridge circuit B1 and B2 includes, in addition to the first bridge circuit B1 explained above as a temperature-sensitive capacitive Wheatstone full bridge, a second bridge circuit B2 as a pressure-sensitive capacitive Wheatstone full bridge.

Die insgesamt vier Messkapazitäten Cm1 bis Cm4 der zweiten Brückenschaltung B2 weisen je eine Statorelektrode 14 und je eine Aktorelektrode 16 auf. Eine erste Messkapazität Cm1 der vier Messkapazitäten Cm1 bis Cm4 und eine zweite Messkapazität Cm2 der vier Messkapazitäten Cm1 bis Cm4 sind (wie die erste Kapazität C1 und die zweite Kapazität C2 der ersten Brückenschaltung B1) an der ersten Spannungsversorgung T1 angebunden. Entsprechend sind eine dritte Messkapazität Cm3 der vier Messkapazitäten Cm1 bis Cm4 und eine vierte Messkapazität Cm4 der vier Messkapazitäten Cm1 bis Cm4 (wie die dritte Kapazität C3 und die vierte Kapazität C4 der ersten Brückenschaltung B1) an der zweiten Spannungsversorgung T2 angebunden. An einer die erste Messkapazität Cm1 mit der dritten Messkapazität Cm3 verbindenden Leitung ist ein erstes Messsignal Sm1 abgreifbar, während an einer die zweite Messkapazität Cm2 mit der vierten Messkapazität Cm4 verbindenden Leitung ein zweites Sensorsignal Sm2 abgreifbar ist. Die beiden Brückenschaltungen B1 und B2 können somit separat voneinander ausgelesen werden.The total of four measuring capacitances C m 1 to C m 4 of the second bridge circuit B2 each have a stator electrode 14 and an actuator electrode 16 each. A first measuring capacitance C m 1 of the four measuring capacitances C m 1 to C m 4 and a second measuring capacitance C m 2 of the four measuring capacitances C m 1 to C m 4 are (like the first capacitance C1 and the second capacitance C2 of the first bridge circuit B1) connected to the first power supply T1. Correspondingly, a third measuring capacitance C m 3 of the four measuring capacitances C m 1 to C m 4 and a fourth measuring capacitance C m 4 of the four measuring capacitances C m 1 to C m 4 (like the third capacitance C3 and the fourth capacitance C4 of the first bridge circuit B1 ) connected to the second power supply T2. A first measurement signal S m 1 can be tapped off on a line connecting the first measurement capacitance C m 1 to the third measurement capacitance C m 3, while a second sensor signal S m 2 can be tapped off on a line connecting the second measurement capacitance C m 2 to the fourth measurement capacitance C m 4 is accessible. The two bridge circuits B1 and B2 can thus be read out separately from one another.

Wie anhand der 6 erkennbar ist, sind zwei Versorgungsspannungen T1 und T2, zwei Spannungsabgriffe pro Brückenschaltung B1 und B2 und eine Erdung für die gesamte doppelte Brückenschaltung ausreichend. Dies erleichtert eine Miniaturisierung des mikromechanischen Bauteils der 6. Zusätzlich muss die mit der doppelten Brückenschaltung B1 und B2 zusammenwirkende Elektronik 28 nur ein Auswerteprinzip zum gemeinsamen Auswerten der Sensorsignale S1 und S2 und der Messsignale Sm1 und Sm2 ausführen. Damit ist auch eine platzsparende oder volumensparende Ausbildung der Elektronik 28 möglich.How based on 6 As can be seen, two supply voltages T1 and T2, two voltage taps per bridge circuit B1 and B2 and grounding for the entire double bridge circuit are sufficient. This facilitates miniaturization of the micromechanical component 6 . In addition, the electronics 28 interacting with the double bridge circuit B1 and B2 only have to execute one evaluation principle for jointly evaluating the sensor signals S1 and S2 and the measurement signals S m 1 and S m 2 . A space-saving or volume-saving design of the electronics 28 is thus also possible.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 6 und ihrer Vorteile wird auf die vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.Regarding other properties and features of the micromechanical component 6 and its advantages, reference is made to the previously described embodiments.

Alle oben erläuterten mikromechanischen Bauteile können vorteilhaft in einer Sensor- oder Aktorvorrichtung verwendet werden. Eine Ausbildung der Sensor- oder Aktorvorrichtung als kapazitiver Drucksensor ist nicht zwingend. Alternativ kann die Sensor- oder Aktorvorrichtung z.B. auch ein Mikrofon, ein Schallsensor, ein Körperschallsensor, ein Inertialsensor, eine Mikrospiegelvorrichtung, ein Mikrointerferometer, ein Lautsprecher oder ein Mikroschalter sein.All of the micromechanical components explained above can advantageously be used in a sensor or actuator device. A design of the sensor or actuator device as a capacitive pressure sensor is not mandatory. Alternatively, the sensor or actuator device can, for example, also be a microphone, a sound sensor, a structure-borne noise sensor, an inertial sensor, a micromirror device, a microinterferometer, a loudspeaker or a microswitch.

Die mindestens eine Isolierschicht 12 und/oder 42 des jeweiligen mikromechanischen Bauteils ist vorzugsweise jeweils aus einem temperaturabhängigen Dielektrikum gebildet. Bevorzugter Weise ist eine Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante ε des jeweiligen Dielektrikums der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 größer als 1 (d.h. die Dielektrizitätskonstante ε0 von Vakuum). Das mindestens eine Dielektrikum der mindestens einen Isolierschicht 12 und/oder 42 kann beispielsweise Siliziumnitrid, siliziumreiches Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid und/oder Titanoxid sein. Die hier genannten Dielektrika können auch mit Barium, Strontium, Blei und/oder Lanthan modizifiert sein. Vorteilhafte Dielektrika für die mindestens eine Isolierschicht 12 und/oder 42 sind beispielsweise Zirkon-Titanoxid und Blei-Zirkonat-Titanat. Auch ferro- oder piezoelektrische anorganische Dielektrika können für die mindestens eine Isolierschicht 12 und/oder 42 verwendet sein/werden.The at least one insulating layer 12 and/or 42 of the respective micromechanical component is preferably formed from a temperature-dependent dielectric. A permittivity or permittivity ε of the respective dielectric of the at least one insulating layer 12 and/or 42 is preferably greater than 1 (ie the permittivity ε 0 of a vacuum). The at least one dielectric of the at least one insulating layer 12 and/or 42 can be silicon nitride, silicon-rich silicon nitride, aluminum nitride and/or titanium oxide, for example. The dielectrics mentioned here can also be modified with barium, strontium, lead and/or lanthanum. Advantageous dielectrics for the at least one insulating layer 12 and/or 42 are, for example, zirconium titanium oxide and lead zirconate titanate. Ferroelectric or piezoelectric inorganic dielectrics can also be used for the at least one insulating layer 12 and/or 42 .

7 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung. 7 shows a flow chart for explaining an embodiment of the method for producing a micromechanical component for a sensor or actuator device.

Alle oben erläuterten mikromechanischen Bauteile können durch Ausführen des im Weiteren beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Eine Ausführbarkeit des Verfahrens ist allerdings nicht auf die Herstellung der oben erläuterten mikromechanischen Bauteile beschränkt.All of the micromechanical components explained above can be produced by carrying out the method described below. However, an executability of the method is not limited to the production of the micromechanical components explained above.

In einem Verfahrensschritt St1 wird eine Statorelektrode auf mindestens einer Isolierschicht, welche eine Substratoberfläche eines Substrats zumindest teilweise abdeckt, befestigt. Außerdem wird in einem Verfahrensschritt St2 eine Aktorelektrode derart verstellbar in Bezug zu der Statorelektrode angeordnet, dass die Aktorelektrode mittels einer physikalischen Kraft und/oder mittels eines zwischen der Statorelektrode und der Aktorelektrode anliegenden Spannungssignals in eine Verstellbewegung in Bezug zu der Statorelektrode versetzbar ist/versetzt wird. Die physikalische Kraft, welche die Verstellbewegung der Aktorelektrode in Bezug zu der Statorelektrode bewirkt, kann z.B. eine Flächenkraft, wie insbesondere eine Druckkraft, oder eine Trägheitskraft sein. Die Verfahrensschritte St1 und St2 können in beliebiger Reihenfolge, gleichzeitig oder zeitlich überschneidend ausgeführt werden.In a method step St1, a stator electrode is attached to at least one insulating layer which at least partially covers a substrate surface of a substrate. In addition, in a method step St2, an actuator electrode is arranged such that it can be adjusted in relation to the stator electrode in such a way that the actuator electrode can be set into an adjustment movement in relation to the stator electrode by means of a physical force and/or by means of a voltage signal applied between the stator electrode and the actuator electrode . The physical force which brings about the adjustment movement of the actuator electrode in relation to the stator electrode can be, for example, a surface force, such as in particular a compressive force, or an inertial force. The method steps St1 and St2 can be carried out in any order, simultaneously or at different times.

Das Verfahrens umfasst auch die Verfahrensschritte St3 und St4, mittels welchen eine Temperaturmesseinrichtung des späteren mikromechanischen Bauteils mit zumindest einer ersten Temperaturmesselektrode und einer zweiten Temperaturmesselektrode derart ausgebildet wird, dass ein Sensorsignal bezüglich einer zwischen der ersten Temperaturmesselektrode und der zweiten Temperaturmesselektrode vorliegenden Kapazität abgreifbar oder bereitstellbar ist. In einem Verfahrensschritt St3 die erste Temperaturmesselektrode auf der mindestens einen Isolierschicht befestigt. Das Anordnen der zweiten Temperaturmesselektrode erfolgt in einem Verfahrensschritt St4.The method also includes the method steps St3 and St4, by means of which a temperature measuring device of the future micromechanical component is formed with at least a first temperature measuring electrode and a second temperature measuring electrode in such a way that a sensor signal relating to a capacitance present between the first temperature measuring electrode and the second temperature measuring electrode can be tapped or provided . In a method step St3, the first temperature measuring electrode is attached to the at least one insulating layer. The second temperature measuring electrode is arranged in a method step St4.

Da die erste Temperaturmesselektrode aus der gleichen Elektrodenmaterialschicht oder aus den gleichen Schichten eines Elektrodenmaterialschichtstapels wie die Statorelektrode herausstrukturiert werden kann, kann der Verfahrensschritt St3 gleichzeitig/gemeinsam mit dem Verfahrensschritt St1 ausgeführt werden. Wie an einigen der oben erläuterten Ausführungsformen erkennbar ist, kann auch die zweite Temperaturmesselektrode aus der gleichen Elektrodenmaterialschicht oder aus den gleichen Schichten eines Elektrodenmaterialschichtstapels wie die Statorelektrode herausstrukturiert werden, so dass gegebenenfalls der Verfahrensschritt St4 gleichzeitig/gemeinsam mit den Verfahrensschritten St1 und St3 ausgeführt werden. Alternativ kann die zweite Temperaturmesselektrode aus der gleichen Elektrodenmaterialschicht wie die Aktorelektrode herausstrukturiert werden, so dass in diesem Fall die Verfahrensschritten St2 und St4 gleichzeitig/gemeinsam ausgeführt werden können.Since the first temperature measuring electrode can be structured from the same electrode material layer or from the same layers of an electrode material layer stack as the stator electrode, method step St3 can be carried out simultaneously/together with method step St1. As can be seen from some of the embodiments explained above, the second temperature measuring electrode can also be structured from the same electrode material layer or from the same layers of an electrode material layer stack as the stator electrode, so that method step St4 can be carried out simultaneously/together with method steps St1 and St3. Alternatively, the second temperature measuring electrode can be structured out of the same electrode material layer as the actuator electrode, so that in this case method steps St2 and St4 can be carried out simultaneously/together.

Das hier beschriebene Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung ist somit mittels eines vergleichbar geringen Arbeitsaufwands und kostengünstig ausführbar.The method described here for producing a micromechanical component for a sensor or actuator device can therefore be carried out using a comparatively small amount of work and at low cost.

8 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln einer Temperatur in einem mikromechanischen Bauteil einer Sensor- oder Aktorvorrichtung. 8th shows a flow chart for explaining an embodiment of the method for determining a temperature in a micromechanical component of a sensor or actuator device.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird in einem Verfahrensschritt St10 ein Sensorsignal bezüglich einer zwischen einer ersten Temperaturmesselektrode und einer zweiten Temperaturmesselektrode vorliegenden Kapazität ermittelt, wobei die zum Ausführend des Verfahrensschritts St10 verwendete erste Temperaturmesselektrode auf mindestens einer Isolierschicht befestigt ist, welche eine Substratoberfläche eines Substrats zumindest teilweise abdeckt und auf welcher eine Statorelektrode ebenfalls befestigt ist. Demgegenüber ist/wird eine in Bezug zu der Statorelektrode verstellbar angeordnete Aktorelektrode mittels einer physikalischen Kraft und/oder mittels eines zwischen der Statorelektrode und der Aktorelektrode anliegenden Spannungssignals in eine Verstellbewegung in Bezug zu der Statorelektrode versetzbar/versetzt. Wie oben bereits erläutert ist, kann die die Verstellbewegung der Aktorelektrode in Bezug zu der Statorelektrode bewirkende physikalische Kraft z.B. eine Flächenkraft, wie insbesondere eine Druckkraft, oder eine Trägheitskraft sein.In the method described here, a sensor signal relating to a capacitance present between a first temperature measuring electrode and a second temperature measuring electrode is determined in a method step St10, the first temperature measuring electrode used to carry out method step St10 being attached to at least one insulating layer which at least partially covers a substrate surface of a substrate covers and on which a stator electrode is also attached. In contrast, an actuator electrode arranged adjustably in relation to the stator electrode can/will be set into an adjustment movement in relation to the stator electrode by means of a physical force and/or by means of a voltage signal present between the stator electrode and the actuator electrode. As already explained above, the physical force causing the adjustment movement of the actuator electrode in relation to the stator electrode can be, for example, a surface force, such as in particular a compressive force, or an inertial force.

Nach dem Verfahrensschritt St10 wird in einem weiteren Verfahrensschritt Stil ein Temperaturwert zumindest unter Berücksichtigung des ermittelten Sensorsignals geschätzt oder bestimmt.After method step St10, in a further method step Stil, a temperature value is estimated or determined, at least taking into account the determined sensor signal.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018222712 A1 [0002]DE 102018222712 A1 [0002]

Claims (13)

Mikromechanisches Bauteil für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung mit: einem Substrat (10) mit einer Substratoberfläche (10a) und mindestens einer die Substratoberfläche (10a) zumindest teilweise abdeckenden Isolierschicht (12); einer auf der mindestens einen Isolierschicht (12) befestigten Statorelektrode (14); und einer in Bezug zu der Statorelektrode (14) verstellbar angeordneten Aktorelektrode (16), welche mittels einer physikalischen Kraft und/oder mittels eines zwischen der Statorelektrode (14) und der Aktorelektrode (16) anliegenden Spannungssignals in eine Verstellbewegung in Bezug zu der Statorelektrode (14) versetzbar ist; gekennzeichnet durch eine Temperaturmesseinrichtung (18) mit zumindest einer auf der mindestens einen Isolierschicht (12) befestigten ersten Temperaturmesselektrode (20) und einer zweiten Temperaturmesselektrode (22), wobei ein Sensorsignal (S, S1, S2) bezüglich einer zwischen der ersten Temperaturmesselektrode (20) und der zweiten Temperaturmesselektrode (22) vorliegenden Kapazität (C1 bis C4) abgreifbar oder bereitstellbar ist.Micromechanical component for a sensor or actuator device, having: a substrate (10) with a substrate surface (10a) and at least one insulating layer (12) at least partially covering the substrate surface (10a); a stator electrode (14) mounted on the at least one insulating layer (12); and an actuator electrode (16) which is adjustable in relation to the stator electrode (14) and which, by means of a physical force and/or by means of a voltage signal present between the stator electrode (14) and the actuator electrode (16), is converted into an adjustment movement in relation to the stator electrode ( 14) is relocatable; characterized by a temperature measuring device (18) with at least one first temperature measuring electrode (20) attached to the at least one insulating layer (12) and a second temperature measuring electrode (22), with a sensor signal (S, S1, S2) relating to a temperature measuring electrode (20 ) and the second temperature measuring electrode (22) present capacity (C1 to C4) can be tapped or provided. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei die Statorelektrode (14) aus einer Elektrodenmaterialschicht (30) herausstrukturiert ist oder Teilbereiche der Statorelektrode (14) aus mindestens zwei Schichten eines Elektrodenmaterialschichtstapels herausstrukturiert sind, und wobei zumindest die erste Temperaturmesselektrode (20) aus der gleichen Elektrodenmaterialschicht (30) wie die Statorelektrode (14) herausstrukturiert ist oder Teilbereich zumindest der ersten Temperaturmesselektrode (20) aus den gleichen Schichten des Elektrodenmaterialschichtstapels wie die Teilbereiche der Statorelektrode (14) herausstrukturiert sind.micromechanical component claim 1 , wherein the stator electrode (14) is structured out of an electrode material layer (30) or partial areas of the stator electrode (14) are structured out of at least two layers of an electrode material layer stack, and wherein at least the first temperature measuring electrode (20) consists of the same electrode material layer (30) as the stator electrode (14) is structured out or partial areas of at least the first temperature measuring electrode (20) are structured out of the same layers of the electrode material layer stack as the partial areas of the stator electrode (14). Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Temperaturmesselektrode (22) auf der mindestens einen Isolierschicht (12) oder auf einer von der mindestens einen Isolierschicht (12) weg gerichteten Seite der ersten Temperaturmesselektrode (20) angeordnet ist.micromechanical component claim 1 or 2 , wherein the second temperature measuring electrode (22) is arranged on the at least one insulating layer (12) or on a side of the first temperature measuring electrode (20) directed away from the at least one insulating layer (12). Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Temperaturmesselektrode (20) und die zweite Temperaturmesselektrode (22) in einem Innenvolumen (46) einer an der mindestens einen Isolierschicht (12) befestigten Verkapselungsstruktur (44) angeordnet sind, und wobei das Innenvolumen (46) zumindest teilweise mit einer elektrisch-isolierenden Flüssigkeit (48) gefüllt ist.Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein the first temperature measuring electrode (20) and the second temperature measuring electrode (22) are arranged in an inner volume (46) of an encapsulation structure (44) attached to the at least one insulating layer (12), and wherein the inner volume ( 46) is at least partially filled with an electrically insulating liquid (48). Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine weitere Isolierschicht (42) zumindest die erste Temperaturmesselektrode (20) teilweise abdeckt und/oder zwischen der ersten Temperaturmesselektrode (20) und der zweiten Temperaturmesselektrode (22) abgeschieden ist.Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein at least one further insulating layer (42) at least partially covers the first temperature measuring electrode (20) and/or is deposited between the first temperature measuring electrode (20) and the second temperature measuring electrode (22). Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Isolierschicht (12) und/oder die mindestens eine weitere Isolierschicht (42) Siliziumnitrid, siliziumreiches Siliziumnitrid und/oder Aluminiumnitrid und/oder Oxide und/oder Nitride von Titan, Barium, Strontium, Blei, Lanthan und/oder Zirkon umfasst.Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein the at least one insulating layer (12) and/or the at least one further insulating layer (42) is silicon nitride, silicon-rich silicon nitride and/or aluminum nitride and/or oxides and/or nitrides of titanium, barium, strontium, includes lead, lanthanum and/or zirconium. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Temperaturmesselektrode (20) und die zweite Temperaturmesselektrode (22) Teile einer Interdigitalstruktur sind.Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein the first temperature measuring electrode (20) and the second temperature measuring electrode (22) are parts of an interdigital structure. Mikromechanisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Temperaturmesselektrode (20) und die zweite Temperaturmesselektrode (22) Teile einer Brückenschaltung oder einer doppelten Brückenschaltung sind.Micromechanical component according to one of Claims 1 until 6 , wherein the first temperature measuring electrode (20) and the second temperature measuring electrode (22) are parts of a bridge circuit or a double bridge circuit. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperaturmesseinrichtung (18) eine Elektronik (28) umfasst, welche dazu ausgebildet und/oder programmiert ist, zumindest unter Berücksichtigung des Sensorsignals (S, S1, S2) bezüglich der zwischen der ersten Temperaturmesselektrode (20) und der zweiten Temperaturmesselektrode (22) vorliegenden Kapazität (C1 bis C4) einen Temperaturwert zu schätzen oder zu bestimmen.Micromechanical component according to one of the preceding claims, wherein the temperature measuring device (18) comprises electronics (28) which are designed and/or programmed for this purpose, at least taking into account the sensor signal (S, S1, S2) with regard to the temperature between the first temperature measuring electrode (20 ) and the second temperature measuring electrode (22) present capacity (C1 to C4) to estimate or determine a temperature value. Sensor- oder Aktorvorrichtung mit einem mikromechanischen Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Sensor or actuator device with a micromechanical component according to one of the preceding claims. Sensor- oder Aktorvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Sensor- oder Aktorvorrichtung ein Drucksensor, ein Mikrofon, ein Schallsensor, ein Körperschallsensor, ein Inertialsensor, eine Mikrospiegelvorrichtung, ein Mikrointerferometer, ein Lautsprecher oder ein Mikroschalter ist.After sensor or actuator device claim 10 , wherein the sensor or actuator device is a pressure sensor, a microphone, an acoustic sensor, a structure-borne noise sensor, an inertial sensor, a micromirror device, a microinterferometer, a loudspeaker or a microswitch. Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauteils für eine Sensor- oder Aktorvorrichtung mit den Schritten: Befestigen einer Statorelektrode (14) auf mindestens einer Isolierschicht (12), welche eine Substratoberfläche (10a) eines Substrats (10) zumindest teilweise abdeckt (St1); und Anordnen einer Aktorelektrode (16) derart verstellbar in Bezug zu der Statorelektrode (14), dass die Aktorelektrode (16) mittels einer physikalischen Kraft und/oder mittels eines zwischen der Statorelektrode (14) und der Aktorelektrode (16) anliegenden Spannungssignals in eine Verstellbewegung in Bezug zu der Statorelektrode (14) versetzbar ist (St2); gekennzeichnet durch den Schritt: Ausbilden einer Temperaturmesseinrichtung (18) mit zumindest einer ersten Temperaturmesselektrode (20) und einer zweiten Temperaturmesselektrode (22) derart, dass ein Sensorsignal (S, S1, S2) bezüglich einer zwischen der ersten Temperaturmesselektrode (20) und der zweiten Temperaturmesselektrode (22) vorliegenden Kapazität (C1 bis C4) abgreifbar oder bereitstellbar ist (St3, St4), wobei die erste Temperaturmesselektrode (20) auf der mindestens einen Isolierschicht (12) befestigt wird.A method for producing a micromechanical component for a sensor or actuator device, comprising the steps of: attaching a stator electrode (14) to at least one insulating layer (12) which at least partially covers a substrate surface (10a) of a substrate (10) (St1); and arranging an actuator electrode (16) so adjustable in relation to the stator electrode (14) that the actuator electrode (16) by means of a physical force and/or by means of between the stator electrode (14) and the actuator electrode (16). the voltage signal in an adjustment movement in relation to the stator electrode (14) can be set (St2); characterized by the step of forming a temperature measuring device (18) with at least a first temperature measuring electrode (20) and a second temperature measuring electrode (22) in such a way that a sensor signal (S, S1, S2) with respect to a temperature between the first temperature measuring electrode (20) and the second Temperature measuring electrode (22) present capacity (C1 to C4) can be tapped or provided (St3, St4), the first temperature measuring electrode (20) being attached to the at least one insulating layer (12). Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur in einem mikromechanischen Bauteil einer Sensor- oder Aktorvorrichtung mit dem Schritt: Ermitteln eines Sensorsignals (S, S1, S2) bezüglich einer zwischen einer ersten Temperaturmesselektrode (20) und einer zweiten Temperaturmesselektrode (22) vorliegenden Kapazität (C1 bis C4), wobei die erste Temperaturmesselektrode (20) auf mindestens einer Isolierschicht (12) befestigt ist, welche eine Substratoberfläche (10a) eines Substrats (10) zumindest teilweise abdeckt und auf welcher eine Statorelektrode (14) ebenfalls befestigt ist, während eine in Bezug zu der Statorelektrode (14) verstellbar angeordnete Aktorelektrode (16) mittels einer physikalischen Kraft und/oder mittels eines zwischen der Statorelektrode (14) und der Aktorelektrode (16) anliegenden Spannungssignals in eine Verstellbewegung in Bezug zu der Statorelektrode (14) versetzbar ist (St10); und Schätzen oder Bestimmen eines Temperaturwerts zumindest unter Berücksichtigung des Sensorsignals (S, S1, S2)(St11).Method for determining a temperature in a micromechanical component of a sensor or actuator device with the step: Determining a sensor signal (S, S1, S2) with regard to a capacitance (C1 to C4) present between a first temperature measuring electrode (20) and a second temperature measuring electrode (22), the first temperature measuring electrode (20) being attached to at least one insulating layer (12). , which at least partially covers a substrate surface (10a) of a substrate (10) and on which a stator electrode (14) is also attached, while an actuator electrode (16) arranged adjustably in relation to the stator electrode (14) by means of a physical force and/or by means of a voltage signal present between the stator electrode (14) and the actuator electrode (16), an adjustment movement can be set in relation to the stator electrode (14) (St10); and Estimating or determining a temperature value at least taking into account the sensor signal (S, S1, S2)(St11).
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