DE3535904A1 - Sensor fuer absolutdruck - Google Patents

Sensor fuer absolutdruck

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DE3535904A1 DE19853535904 DE3535904A DE3535904A1 DE 3535904 A1 DE3535904 A1 DE 3535904A1 DE 19853535904 DE19853535904 DE 19853535904 DE 3535904 A DE3535904 A DE 3535904A DE 3535904 A1 DE3535904 A1 DE 3535904A1
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    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
    • H01G5/16—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes

Description

Kühnen Wacker Luderschmidt —■—■
& Wacker Pf, remxxwAL tssüro
Vaisala Oy
00421 Helsinki 42
Finnland
Paientanwalie/European Patent Attornoys. Rainer Λ. Kühnen*, Dipl.-Ing. Paul-Α. Wacker*, Dipl.-Ing.. Dipl.-Wirtsch.-Ing Wolfgang Luderschmidt· *. Dr... Dipl -Chem
16 VA07 06
Sensor für Absolutdruck
Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Sensor für Absolutdruck, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Im folgenden wird auf die nachstehend aufgeführten Druckschriften Bezug genommen, die allesamt das technologische Gebiet einer kapazitiven Druckmessung betreffen:
(1) CS. Sander, J.W. Knutti, J.D. Meindli IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-27 (1980) No. 5, Seiten 927 bis 930
(2) US-PS 4,261,086
(3) US-PS 4,386,453
(4) US-PS 4,384,899
(5) US-PS 4,405,970
(6) US-PS 3,397,278 und
(7) K.E. Bean: IEEE Transactions on Electron Devices Vol. ED-25 (1978) No. 10, Seiten 1185 bis 1193
•Büro Frankfun/Frankfurt Office:
■ Büro München/Munich Office
Sohneggsiraßo 3-5 TH. 08i6i/fi2O9-i D-8O5O Freisinn Telex 52654-7 pawa ri
Telegrammadresse: Pawamuc — Pe)StSChWk München I36O52-8O2 Telefax; 08I61/6209-6 (GP 2 + 3) — Teleiex
Aus (1) ist ein kapazitiver Sensor für Absolutdruck bekannt, der ein elastisches Bauteil aus Silicium und ein Glassubstrat aufweist, welche miteinander mit dem Verfahren verbunden sind, das aus (6) bekannt ist. Der Freiraum zwischen dem elastischen Bauteil und dem Glassubstrat dient hierbei als Vakuumkammer des Sensors. Eine auf Druck ansprechende Kapazität ist zwischen dem elastischen Bauteil und einem Metallfilm auf dem Glassubstrat ausgebildet. Der elektrische Anschluß zu dem Metallfilm auf dem Glassubstrat wird durch einen aufdiffundierten Leiter auf dem Silicium gebildet, wobei ein Material mit einer unterschiedlichen Leitfähigkeit verwendet wird. Der größte Nachteil dieses bekannten Sensors ist die große und stark temperaturabhängige Verarmungszonen-Kapazität, welche parallel mit der druckabhängigen Kapazität des Sensors verbunden ist und den relativen Dynamikbereich des Sensors verringert und seine Temperaturabhängigkeit erhöht.
Die Druckschriften (2), (3) und (4) beschreiben einen anderen Aufbau eines Drucksensors, der jedoch im Prinzip analog zu dem eben beschriebenen ist. Allerdings ist hierbei die Durchführung des elektrischen Anschlusses unterschiedlich. In das Glassubstrat wird eine Bohrung eingebracht, deren Innenwandung metallisiert wird und dann durch Auffüllen mit geschmolzenem Metall (Lot) hermetisch versiegelt wird. Das Durchführen des elektrischen Leiters führt zwar nicht zu parasitären Kapazitäten, jedoch ist das Versiegeln der Bohrungen in einer Massenfertigung problematisch.
Aus (5) ist ein Drucksensor oder -messer bekannt, bei dem das Siliciumsubstrat und das elastische Element mittels eines dünnen Glasfilmes miteinander verbunden werden, wobei der Glasfilm durch Sputtern oder Vakuumaufdampfen hergestellt wird. Die Dicke des Glasfilms legt auch den Abstand zwischen den Kondensatorelektroden fest.
Der wesentliche Vorteil dieser Konstruktion ist, daß das Herstellungsmaterial praktisch vollständig Silicium ist, so daß eine gute Temperaturstabilität erzielbar ist. Allerdings verringern die parasitären Kapazitäten des Glasfilms die Arbeitsgenauigkeit des Sensors. Die Dicke des Glassubstrates kann maximal 10 um sein, was der Kapazität eines Kondensators mit Luft' als Dielektrikum und einem Elektrodenabstand von 2 um entspricht. Folglich ist die Größe des Verbindungsbereiches ausschlaggebend für die Kapazität des Sensors, solange nicht die Sensorfläche selbst sehr groß ausgebildet wird.
Aus (5) ist weiterhin ein Aufbau bekannt, bei dem eine relativ hohe Glaswand die oben erwähnten zwei Siliciumkomponenten voneinander trennt. Dieser Aufbau schließt das Problem der parasitären Kapazitäten aus, jedoch spielen Dimensionstoleranzen des Luftspaltes eine große Rolle.
Ein Verfahren zum Verbinden des Silicium- und Glaselementes ist aus (6) bekannt. Eine Technologie zum Herstellen des elastischen Elementes ist weiterhin aus (7) bekannt.
Gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kapazitiven Absolutdruck-Sensor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, der die eingangs geschilderte Nachteile und Probleme ausschließt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Materialien zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sensors sind vorzugsweise Silicium und Bohrsilicat-Glas. Der Aufbau ist hierbei derart, daß die Elektroden des druckempfindlichen Kondensators in einer Vakuumkammer ange-
ordnet sind und vor Berührung mit dem Medium, welches das Drucksignal übermittelt, geschützt sind. Dieser Aufbau erlaubt es, daß die Kapazität zwischen den Kondensatorplatten innerhalb der Vakuumkammer von außen gemessen werden kann.
Der Drucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung vereinigt in sich die folgenden Ideen:
- Bei einem kapazitiven Druckmesser wird die
druckempfindliche Kapazität zwischen einem elastischen Element aus Silicium und einem Metallfilm auf einem Substrat gebildet;
- Der Abstand zwischen den Platten des druckempfindlichen Kondensators wird mittels eines Grabens oder einer Vertiefung ausgebildet, wobei der Graben oder die Vertiefung entweder in dem elastischen Element oder in dem Substrat ausgebildet ist;
Zwischen dem Substrat und dem elastischen Element wird eine Kammer ausgebildet, welche dann zum Zeitpunkt des Versiegeins mit dem gewünschten Referenzdruck oder Vakuum gefüllt wird, wo
bei weiterhin der druckempfindliche Kondensator innerhalb dieser Kammer ausgebildet ist;
Das Substrat wird durch Auflaminieren einer dünneren Glasplatte auf eine dickere Silicium-
platte oder einen Siliciumwafer aufgebaut; - Der Glasplattenteil des Substrates weist innerhalb der Vakuumkammer eine Vertiefung oder Ausnehmung auf, welche die Glasplatte durchsetzt und wenigstens teilweise mit dem Metallfilm be
deckt ist, der die andere Elektrode des Kondensators bildet, so daß der oben erwähnte Metall-
film einen elektrischen Kontakt mit dem SiIi-
ciumteil des Substrates über die Ausnehmung oder Bohrung herstellt;
- Ein Metallfilm ist auf dem Substrat in Form eines geschlossenen Ringes oder eines ähnlichen möglichst geschlossenen Musters ausgebildet, wobei der Metallfilm das elastische Element auf dem Substrat und Bereiche auf dem Substrat, welche zu dem elastischen Element gehören von
den leitfähigen Bereichen auf dem Substrat trennt, welche in Kontakt mit dem Glasplattenteil des Substrates sind;
- Die Siliciummembran des elastischen Elementes, welche durch ein angelegtes Drucksignal verformt wird, weist die Form eines Ringes auf und die Silicxumstruktur, welche innerhalb des Ringes verbleibt, hat im wesentlichen dieselbe Dicke wie der Siliciumwafer und ist wenigstens
fünfmal so dick wie die flexible Siliciummembran.
Durch den erfindungsgemäßen kapazitiven Drucksensor lassen sich beachtliche Vorteile erzielen. So ist der elektrische Kontakt zu der Kondensatorplatte innerhalb der Vakuumkammer derart, daß die folgenden Nachteile vermeidbar sind:
- Parasitäre pn-Übergänge, wie sie aus (1)
bekannt sind;
- Das technologisch problematische Auffüllen von Löchern, wie es aus (2), (3) und (4) bekannt ist;
Hohe parallele Kapazitäten über den Kontaktbereich, wie sie aus (5) bekannt sind;
Probleme, welche aus verschiedenen Temperaturausdehnungskoeffizienten der Materialien entstehen (Vergleiche (1) bis (4)) sind ebenfalls nicht mehr möglich, da das Substrat im wesent
lichen aus dem gleichen Material gebildet ist, wie das elastische Element.
Der Aufbau des elastischen Elementes liefert die folgenden Vorteile:
Hohe Empfindlichkeit;
Gute I/C Linearität; und
Temperaturabhängige Verformungskräfte treten
nicht mehr auf, da der Mittelteil des Elementes ausreichend dick und steif im Vergleich zu dem flexiblen Teil ausgebildet werden kann.
Die Verwendung eines Metallfilms schafft die folgenden
Vorteile:
Oberflächen-Leckströme auf der Glasplatte werden verhindert und können die Meßergebnisse
nicht negativ beeinflussen (Leckströme sind
insbesondere dann ein Problem, wenn die umgebende relative Luftfeuchtigkeit 50 % oder mehr beträgt);
Es ergibt sich die Möglichkeit, daß alle Leiter des Sensors auf einer Oberfläche in der gleichen Ebene angeordnet werden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen anhand der Zeich-
nung.
Es zeigt:
Figur IA und IB jeweils in Schnittdarstellungen eine Seiten- bzw, Draufsicht auf einen Drucksensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 in Seitenansicht eine zweite Ausführungsform gemaß der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 in Seitenansicht eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 4A und 4B eine Drauf- bzw. Seitenansicht einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 6 eine Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gemäß den Figuren IA und IB weist der Drucksensor zwei Hauptkomponenten auf, nämlich ein elastisches Element 1 und ein Substrat 2.
Das elastische Element 1 wird mit einer chemischer Verfahrenstechnik, wie sie beispielsweise aus (7) bekannt ist, aus einem Siliciumwafer hergestellt, der in der <100> - Ebene aus einem Silicium-Einkristall geschnitten wurde. Der Siliciumwafer 1 wird an beiden Seiten angeätzt, um Vertiefungen 3 und 4 zu bilden, welche von einem Randbereich 18 eingefaßt sind. Die Vertiefung 3 weist eine Tiefe von 1 bis 10 μπι auf und bildet den Luftspalt und die Vakuumkammer für einen druckempfindlichen
Kondensator. Die Vertiefung 4, welche auf der gegenüberliegenden Seite des Siliciumwafers ausgeätzt ist, ist typischerweise erheblich tiefer (200 bis 400 pm). In speziellen Anwendungsfällen (beispielsweise zum Messen extrem hoher Drücke) kann die Vertiefung 4 flacher ausgebildet werden oder es kann vollständig auf sie verzichtet werden. Zwischen den Vertiefungen 3 und 4 verbleibt eine Siliciummembran 5 mit einer Stärke von 10 bis 400 pm, wobei die Stärke abhängig von dem Druckbereich ist, in dem der Sensor eingesetzt werden soll. Die Siliciummembran 5 wird deformiert, wenn ein Druckunterschied auf beiden Seiten vorliegt. Die Größe des elastischen Elementes ist typischerweise 2x2 bis 10 χ 10 mm.
Das elastische Element 1 wird auf der Seite der Vertiefung 3 mit dem Substrat 2 mittels eines Verfahrens befestigt, wie es beispielsweise aus (6) bekannt ist. Die Verbindung erfolgt hierbei in einem Abdichtungsbereich 6, so daß eine hermetisch versiegelte Kammer 7 entsteht, welche von der Vertiefung 3 und dem Substrat 2 begrenzt wird. Wenn die Teile unter Vakuumbedingungen miteinander verbunden werden, wird die Kammer 7 als Vakuumkammer des Sensors ausgebildet, so daß der Sensor als Absolutdruck-Sensor oder -Messer eingesetzt werden kann.
Das Substrat 2 wird durch Auflaminieren einer Glasplatte 9 auf einen Siliciumwafer 8 hergestellt. Die Dicke des Siliciumwafers liegt vorzugsweise zwischen 300 und 1000 pm und die Dicke der Glasplatte liegt vorzugsweise zwisehen 100 und 500 pm. Die Verbindung des Wafers 8 und der Platte 9 erfolgt mit einem elektrostatischen Verfahren, wie es aus (6) bekannt ist. Das Material der Glasplatte 9 ist vorzugsweise ein alkalisches Bohrsilicatglas (beispielsweise Corning Glas 7070 oder Schott 8284), welches einen Temperaturausdehnungsfaktor hat, der sehr ähnlich dem des Siliciums ist und gute dielektrische Charakteristika aufweist (geringer Verlust und Temperaturkoeffi-
β *3
zient des dielektrischen Faktors). Wenigstens die Seite des Siliciumwafers, welche der Glasplatte zugewandt ist, wird hochleitend dotiert.
Ein leitfähiger Bereich 10 in Form eines dünnen Metallfilmes wird auf der Oberfläche der Glasplatte 9 ausgebildet. Der Bereich 10 liegt innerhalb des Bereiches, der von dem Abdichtungsbereich 6 begrenzt wird. Seine Form kann viereckig, rund, polygonal oder dergleichen sein. Der Durchmesser des leitfähigen Bereiches 10 liegt typischerweise zwischen 1 und 5 mm. Der leitfähige Bereich bildet die andere Elektrode des druckempfindlichen Kondensators.
Der Bereich innerhalb des Abdichtungsbereiches 6 weist eine Vertiefung 11 auf, welche in dem Substrat 2 ausgebildet ist, und sich durch die Glasplatte 9 bis in den Siliciumwafer 8 hineinerstreckt. Ein Teil des leitfähigen Metallfilmes 10 erstreckt sich über den Bereich der Vertiefung 11 und bedeckt deren Oberfläche. An der Unterseite der Vertiefung 11, d. h. an einem Punkt 12 kontaktiert der Metallfilm 10 den Siliciumwafer 8 um einen elektrisch leitfähigen Strompfad zu bilden. Die Vertiefung 11 kann durch Bohren, Schleifen, Sägen, Sandstrahlen, Laserbearbeitung oder auf chemischen Wege oder einer ähnlichen bekannten Methode ausgeformt werden. Die Form der Vertiefung kann hierbei wahlweise rund/punktförmig langgestreckt/schlitzförmig, in Form eines geschlossenen Ringes etc. ausgebildet sein und ist von dem leitfähigen Bereich 10 von allen Seiten umgeben. Der Durchmesser der Vertiefung 11 liegt zwischen 100 und 1000 um.
Ein leitfähiger Bereich 13 in Form eines dünnen Metallfilmes ist auf der Oberfläche des Substrates 2 teilweise innerhalb des Abdichtungsbereiches 6 und teilweise außerhalb davon ausgebildet. Der leitfähige Bereich 13 stellt einen elektrischen Kontakt mit dem elastischen Silicium-
element innerhalb des Abdichtungsbereiches 6 her, ohne sich über den Abdichtungsbereich 6 hinaus in den Bereich der Kammer 7 zu erstrecken. Der größte Teil des leitfähigen Bereiches 13 liegt außerhalb des Abdichtungsbereiches 6. Ein Leiter zum Anschließen des Sensors an die Meßelektronik wird an dem Bereich 13 angeschlossen. Die Größe des Bereiches 13 liegt zwischen 0,1 χ 0,1 mm und 2 χ 2 mm, und ist abhängig von der Verbindungsmethode.
Weiterhin ist auf der Oberfläche des Substrates 2 ein leitfähiger Bereich 14 in Form eines dünnen Metallfilmes ausgebildet, der in Form eines geschlossenen Ringes das elastische Element 1 und den leitfähigen Bereich 13 umgibt. Der Bereich 14 weist einen breiteren Bereich 14b auf, um den Anschluß eines Leiters zu der Meßelektronik zu erlauben. Der leitfähige Bereich 14 ist vorgesehen, Leckströme zu verhindern, welche zwischen den aktiven Anschlüssen des Sensors über die Oberfläche und über die Kanten der Glasplatte 9 zwischen dem elastischen Element 1 und dem Siliciumsubstrat 8 fließen. Wenn der Bereich auf Masse gelegt wird, werden diese Leckströme von den aktiven Anschlüssen des Sensors auf Erde abgeleitet.
Weiterhin ist ein leitfähiger Bereich 15 auf der Oberfläche des Substrates ausgebildet. Der Bereich 15 weist eine Vertiefung 16 auf, die ähnlich der Vertiefung 11 ist und sich durch die Glasplatte 9 bis in den Siliciumwafer 8 hineinerstreckt. Der Metallfilm 15 bedeckt die Oberfläche der Vertiefung 16 und stellt somit einen elektrischen Kontakt in einem Punkt 17 mit dem Siliciumwafer her. Somit ist ein elektrisch leitfähiger Pfad zwischen den Metallfilmen 10 und 15 über den Siliciumwafer 8 gebildet. Bezüglich Herstellung, Form und Abmessungen der Vertiefung 16 gilt das Gleich wie für die Vertiefung 11 gesagte. Die Form des Bereiches 15 ist derart, daß er wenigstens teilweise die Vertiefung 16 überdeckt und zusätzlich einen Anschluß zum Anschließen eines Leiters -
analog zu den Bereichen 13 und 14b - bildet.
Die Figuren 2, 3, 4A, 4B und 5 zeigen weitere Ausführungsformen/ die im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Die Ausführungsformen 2 und 3 sind bezüglich des elastischen Bauteiles von konventionellem Aufbau und bereits aus den Druckschriften (1 bis 4) bekannt. Die Bezeichnung der einzelnen Bauteile ist teilweise analog zu der Bezeichnung in den Figuren lA und IB.
Die Konstruktionen gemäß den Figuren 4A, 4B und 5 sind schwieriger in ihrer Herstellung und fallen größer aus als die Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 und 3. Allerdings bieten diese Ausführungsformen einige Vorteile, wie insbesondere mehr als zweifache Druckempfindlichkeit bei den gleichen Grundabmessungen und Herstellungstole— ranzen und mehr als zehnfache Verbesserung des Nichtlinearitätsfehlers im Vergleich zu den Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 und 3.
Das elastische Element gemäß den Figuren 4A und 4B wird auf chemischem Wege hergestellt, wie beispielsweise aus (7) bekannt. Das Grundmaterial ist ein Siliciumwafer 1 mit einer Stärke von 0,2 bis 1 mm. Mittels photolithographischer Verfahren wird ein Bereich 19 auf der einen Oberfläche des Siliciumwafers 1 definiert und bis auf eine gewünschte Tiefe ausgeätzt. Die Tiefe des ausgeätzten Bereiches 19 bestimmt den Abstand der Kondensatorelektroden. Ebenfalls auf photolithographischem Wege wird auf der anderen Seite des Wafers I ein ringförmiger Bereich 20 festgelegt und ebenfalls bis in eine gewünschte Tiefe ausgeätzt. Zwischen den Bodenflächen der Bereiche 19 und 20 verbleibt eine Siliciummembran 21, welche eine Dicke aufweist, die höchstens ein Fünftel der Dicke des Ausgangsmaterials hat. Mittig verbleibt ein Bereich 22 mit einer Dicke gleich der Dicke des Ausgangsmaterials und einer Steifigkeit die im Vergleich zu der der SiIi-
ciummembran 21 wenigstens hundertmal so hoch ist. Die Breite des Bereiches 22 liegt zwischen 0,5 und 5 mm. Die Breite des ringförmigen Bereiches 20 bzw. der Siliciummembran 21 liegt zwischen 0,2 und 2 mm. Die Membran 21 wird deformiert, wenn ein Druckunterschied zwischen den beiden Oberflächen des elastischen Elementes vorliegt. Der feste Siliciumbereich 22 wird nicht deformiert sondern bewegt sich lediglich zusammen mit der Durchbiegung der Siliciummembran 21.
Das elastische Element gemäß Figur 5 ist in seinem Aufbau praktisch identisch zu dem von Figur 4. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der Bereich, der den Luftspalt 19 des Kondensators bildet, auf der gleichen Oberflächenseite des Siliciumwafers 1 ausgebildet ist, wie der ringförmige Bereich 20. Die andere Oberfläche der Siliciummembran 21 wird dann durch die Originaloberfläche des Siliciumwafers 1 gebildet. Das Befestigen des elastischen Elementes auf dem Substrat 2 erfolgt auf ähnliehe Weise wie in dem Aufbau gemäß den Figuren 4A und 4B.
Die elastischen Elemente gemäß den Figuren 2, 3, 4A. 4B und 5 können auch gemäß der Ausführungsform in Figur 6 mit dem Substrat 2 verbunden werden, so daß der Abstand der Kondensatorelektroden durch eine ausgeätzte Vertiefung 24 in der Glasplatte 9 definiert wird.
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Claims (12)

Patentansprüche
1. Kapazitiver Absolutdruck-Sensor mit einem Grundsubstrat (9) aus isolierendem Material, z. B. Glas; einer festen Kondensatorelektrode (10) auf dem Grundsubstrat; einer beweglichen Kondensatorelektrode in Form einer Membran (5, 21) aus Silicium, welche wenigstens teilweise bezüglich der festen Kondensatorelektrode (10) ausgerichtet ist und im Abstand hiervon angeordnet ist, so daß zwischen der festen Elektrode (10) und der beweglichen Membran (5, 21) eine hermetisch abgedichtete Kammer (7) ausgebildet wird; und mit elektrischen Kontakten (12, 13) welche der festen Elektrode (10) bzw. der beweglichen Membran (5) zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet
daß das Grundsubstrat (9) mit einem Wafer (8) aus
• Büro Frankfurt/Frankfun Office:
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D-8O5O Freisinn
yP| Ο816Ι/«2(>9·Ι Telex 52654-7 pawa ei
353590A
leitfähigem Material verbunden ist, um ein laminiertes Substrat (2) zu erhalten;
daß die Membranelektrode (5) des Kondensators eine im wesentlichen integrierte Struktur mit einem umgebenden und wesentlich dickeren Randbereich (18) bildet; und
daß der elektrische Pfad zu der festen Kondensatorelektrode (10) im Bereich der Vakuumkammer (7) von einem Durchtritt (11, 12) erzeugt wird, der das Grundsubstrat (9) in Richtung auf den leitfähigen Wafer (8) durchtritt.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Wafer (8) aus Silicium gebildet ist und wesentlich dicker als das Grundsubstrat (9) ausgebildet ist.
3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich (18) sich von der beweglichen Membranelektrode (5) des Kondensators in Richtung auf das Grundsubstrat (9) erstreckt.
4. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich (18) sich von der beweglichen Membranelektrode (5) des Kondensators nach außen erstreckt, so daß die äußere Oberfläche der Membran (5) und die innere Oberfläche des Randbereiches (18) einen grabenförmigen Raum (4) bilden.
5. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Randbereich (18) sich von der beweglichen Membran
3
(5) sowohl nach außen als auch nach innen erstreckt.
6. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Membranelektrode (21) in ihrem Mittenbereich einen steifen Teil (22) aufweist, der wesentlich dicker als der Membranteil ist und von einer grabenfÖrmigen Vertiefung (20) umgeben ist.
7. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Grundsubstrates (9), welche der Membranelektrode (21) gegenüberliegt, eine Vertiefung (24) aufweist, um eine Vakuumkammer zu bilden.
8. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt für den elektrischen Kontakt ein konisches Loch (11) in dem Grundsubstrat (9) ist, welches sich in Richtung auf den Wafer (8) verengt und an seiner Oberfläche metallisiert ist.
9. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung des Durchtritts (11, 12) einstükkig mit der festen Elektrode (10) des Kondensators ausgebildet ist.
10. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schaltkreis bestehend aus dem Durchtritt (11, 12) zwischen der festen Kondensatorelektrode (10) und dem Wafer (8) einen weiteren Durchtritt (16, 17) und einen externen leitfähigen Bereich
(15) aufweist, so daß ein Kontakt von dem Bereich
(15) über den Wafer (8) zu der Vakuumkammer (7) erfolgt.
11. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Wafers (8), welche dem Grundsubstrat (9) zugewandt ist, hochleitend dotiert ist.
12. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Grundsubstrates (9) von einem geerdeten Metallfilmmuster (14) umfaßt ist, welche im A bstand hierzu den Randbereich (18) vollständig um-10 faßt.
DE3535904A 1984-10-11 1985-10-08 Kapazitiver Absolutdruck-Sensor Expired - Lifetime DE3535904C2 (de)

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