DE3785037T2

DE3785037T2 - Kapazitiver druckfuehler.

Info

Publication number: DE3785037T2
Application number: DE8787903800T
Authority: DE
Inventors: L Frick; A Knecht
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1993-08-05
Anticipated expiration: 2007-05-30
Also published as: EP0311612A1; CA1297701C; EP0311612A4; IL82883A0; JPH09250963A; BR8707728A; IL82883A; JP2610464B2; DE3785037D1; CN1011074B; US4730496A; CN87104354A; JPH01503001A; WO1987007947A1; EP0311612B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft miniaturisierte Kapazitäts- Drucksensoren und Kapazitäts-Drucksensor-Stapel, die eine dielektrische Schicht verwenden, welche auf einer Halbleiter- Membran angeordnet ist, die in einem belastungsisolierten und vom Druckmedium isolierten Sensor ausgebildet ist. Die dielektrische Schicht hat eine metallisierte Kondensatorplatte, die der Membran gegenüberliegt und ein metallisiertes Loch in der dielektrischen Schicht, das eine Evakuierung der Membran-Erfassungskammer erlaubt und eine elektrische Versorgung nach dem Abdichten bereitstellt. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Dämpfungsbetrieb in einem gegenüber dem Druckmedium isolierten Sensor bereitzustellen, um falsche Signale in Ausgangssignal-Abtastschaltungen mechanisch zu reduzieren und um die Merkmale bereitzustellen, die Stapelherstellungstechniken verwenden.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Kapazitäts-Drucksensoren, die Siliziummembranen verwenden, werden in einem Artikel beschrieben, der den Titel Minature Silicon Capacitance Absolute Pressure Sensor (M. E. Behr usw., I. Mech E. 1981) trägt. Der Artikel beschreibt einen Silizium- Wafer, der zum Ausbilden einer Membran verwendet wird. Der Wafer wird auf einem Glassubstrat angeordnet, wobei eine metallisierte Schicht in dem Glas eine Kondensatorelektrode oder Platte bildet, die von der Membran beabstandet ist und ihr gegenüberliegt. Elektrische Verbindungen mit der Membran und mit der Kondensatorplatte werden durch Metallisierungsschichten in Öffnungen durch das Glas erzeugt. Das Problem, dar elektrische Anschlußdurchführungen und daß Öffnungen zum Evakuieren der Kammern vorhanden sind, die durch die Membran gebildet werden, und in der Lage zu sein, die Sensoren in einem Stapelverfahren herzustellen, bleibt jedoch erhalten. Desweiteren ist die Belastungsisolation (die Isolation der Membran gegenüber externen Belastungen) eines solchen Sensors ein Problem.
Ein Überblick über Techniken des Stands der Technik zum Ausbilden integrierter Schaltungssensoren wird in einem Artikel gegeben, der den Titel Sensor ICs: Processing, Materials Open Factory Doors, von Frank Goodenough; Electrical Design, April 18, 1985, Seiten 131 bis 148 trägt.
Ein weiteres Problem, das bei miniaturisierten Kapazitäts- Druckaufnehmern, die starre Materialien verwenden, wie z.B. Silizium oder andere Halbleiter, besteht darin, daß die Frequenzantwort der Membran ziemlich hoch ist, und wenn sie zusammen mit einer digitalen Abtastschaltung verwenden werden, kann die Membranantwort-Frequenz zu hoch werden, um innerhalb des Abtastintervalls, das für das Erfassen des Kapazitätswertes verwendet wird, analysiert zu werden. Eine solche Abtastschaltung liefert Ausgangssignale kapazitiver Sensorschaltungen durch Abtasten der kapazitiven Ausgangssignale bei festliegenden Zeitintervallen. Die Frequenzantwort der Silizium-Membran ist hoch genug, so daß ein Dämpfen oder Tiefpaßfiltern notwendig ist, bevor die Daten abgetastet werden, um Aliasing-Fehler zu verhindern, die aus Störsignalen in der Nähe oder oberhalb der Abtastfrequenz resultieren. Es wird bevorzugt, eine mechanische Dämpfung des Erfassungselements einzuführen, aber dies ist ein wesentliches Problem bei miniaturisierten Festkörper-Sensoren, die sehr kleine Volumen-Abmessungen haben, wenn bekannte Anordnungen verwendet werden.
Weitere einschlägige Kapazitäts-Drucksensoren werden in der JP-A-60-233863 (Zusammenfassung) und in Fig. 9 der US-A- 4084438 angegeben.

Überblick über die Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft miniaturisierte Kapazitäts-Drucksensoren, die bevorzugterweise mit Halbleiter-Membranen aufgebaut sind, welche auf metallisierten dielektrischen Schichten angeordnet sind, um eine Stapelherstellung der Sensoren zu erlauben. Sie betrifft auch solche Stapel. Eine Membran und eine gegenüberliegende, metallisierte Schicht bilden Kondensatorplatten, und, wenn die Membran unter Druck ausgelenkt wird, ändert sich die Kapazität zwischen den Platten. Die dielektrischen Schichten enthalten Durchgangslöcher, die metallisiert sind und die elektrisch mit einer zweiten metallisierten Schicht auf der gegenüberliegenden Seite der dielektrischen Schicht von der Kondensatorplatte verbunden sind. Die Metallschicht in den Löchern bildet einen Anschluß für eine Schaltung und das Loch ermöglicht die Evakuierung der Kammer zwischen der Membran und der Kondensatorplatte, die auf der dielektrischen Schicht ausgebildet ist. Das Loch kann in einem Stapelverarbeitungsprozeß abgedeckt und abgedichtet werden, und die zweite Metallschicht kann freigelegt werden und zum Anbringen von Anschlüssen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist typischerweise ein Drucksensor oder ein Drucksensor-Stapel mit einem Substrat oder einer Basis aus einem Dielektrikum, bevorzugterweise Glas, wie z.B. Pyrex (Borsilikat) Glas, wie in den Ansprüchen 1, 12 angegeben wird.
In einer bevorzugten Ausführung wird ein Siliziumwafer vom P- Typ auf beiden Seiten an einer Vielzahl von vorgesehenen Stellen geätzt. Das Ätzen ist auf einer Seite des Wafers tief, um die Sensor-Membranen (oder Diaphragmen) auszubilden, und die andere Seiten des Wafers wird an einer Stelle, die mit der Membranstelle ausgerichtet ist, für eine geringe Tiefe geätzt, um eine Sensorkammer zu bilden. Der Wafer wird auf der ersten Seite (gegenüberliegend der Sensorkammer) metallisiert und ausgeheilt, um einen ohm'schen Kontakt zwischen der Metallschicht und dem Silizium zu bilden.
Eine Glasscheibe hat schmale Löcher, die in ihr an Stellen ausgebildet sind, die zentral zu den Membranen des Wafers sind, und diese Scheibe wird dann auf beiden Seiten (einschließlich durch die Löcher hindurch) metallisiert. Auf einer Seite ist die Metallschicht maskiert, um getrennte Kondensatorplatten zu bilden, wobei jede von ihnen über einem Loch zentriert ist, und somit ist die Metallschicht, die Kondensatorplatten bildet, zu den Membranen, die auf dem Silizium- Wafer ausgebildet sind, ausgerichtet. Die Glasscheibe oder Glas-Schicht wird dann auf dem Silizium-Wafer in Position so ausgerichtet, daß die metallisierten Platten auf der Seite der Glasscheibe, die dem Silizium-Wafer gegenüberliegt, in geeigneterweise über den Membranen auf dem Silizium-Wafer angeordnet sind. Die Kondensatorplatten, die auf der Glasscheibenschicht ausgebildet sind, sind elektrisch gegenüber dem Silizium-Wafer isoliert, aber die Metallisierung in jedem Loch im Glas, die über den jeweiligen ausgebildeten Kondensatorplatten zentriert ist, verbindet die Kondensatorplatten auf dem Glas mit der metallisierten Schicht auf der gegenüberliegenden Seite der Glasscheibe elektrisch.
Der Silizium-Wafer und die Glasscheibe sind in Bereichen, die jede Membran umgeben, verbunden, um Spalte von einigen Mikrometern im Membrangebiet zu erzeugen. Der Spalt zwischen der Glasscheibe und dem Silizium-Wafer bildet einen Hohlraum oder eine Kammer, die an ihrem Rand abgedichtet ist, aber nach außen hin über das metallisierte Loch geöffnet ist. Die Baugruppe aus der Glasscheibe oder Glas-Schicht und dem Silizium- Wafer kann dann zum Ausbilden eines Sensors für absoluten Druck verwendet werden, und wenn dies der Fall ist, wird die Baugruppe gegenüber dritten und vierten Wafern oder Scheiben ausgerichtet. Die dritte Scheibe oder Schicht, die über der ersten, erwähnten Glasscheibe liegt, kann entweder aus Glas oder aus Silizium sein und hat Vorsprünge, die an der Oberfläche, die der ersten Glasscheibe gegenüberliegt, ausgebildet sind. Die Vorsprünge sind dazu angeordnet, die Löcher in der ersten, erwähnten Glasscheibe abzudecken und abzudichten, die die Metallschicht aufweisen. Wenn die Baugruppe aus den Scheiben in einer Vakuumumgebung angeordnet werden und die dritte Scheibe mit der ersten, erwähnten Glasscheibe verbunden ist, dann dichtet die dritte Scheibe effektiv die Erfassungskammer zwischen der Membran und der Glasscheibe ab. Die Löcher in der Glasscheibe stellen deshalb sowohl einen Versorgungsdurchgang für elektrische Signale von den ausgebildeten Kondensatorplatten als auch einen Weg zum Evakuieren und Abdichten der Kammer über der Membran in einem Stapelherstellungsverfahren bereit. Abschnitte der dritten Schicht werden entfernt, um die Metallschicht zum Anbringen von Kontakten freizulegen, wobei das Loch abgedichtet hinterlassen wird.
Die vierte Schicht, die auf der Außenseite des ersten, erwähnten Siliziumwafers angeordnet ist, auf dem die Membranen ausgebildet sind (die Seite gegenüberliegend zu der ersten Glasscheibe), besteht für gewöhnlich aus Silizium und hat Durchlaßwege, die zu den Hohlräumen führen, welche beim Erzeugen der Membranen erzeugt werden. Die Durchgangswege in der vierten Schicht sind dafür vorgesehen, daß ein Fluid (Medium) unter Druck auf die Membranen einwirken kann. Die vierte Scheibe, wie gezeigt wird, hat belastungsisolierende Hälse, die sich nach außen von der Baugruppe weg erstrecken und die Druck-Durchlaßwege umgeben. Die vierte Scheibe wird an vorgesehener Stelle in einer Vakuumatmosphäre verbunden.
Eine Glassinterung oder ein anodisches Bonden können zum Verbinden der äußeren zwei Schichten (der dritten und vierten Schichten) mit der Anfangs-Baugruppe aus dem Siliziumwafer und der ersten Glasscheibe verwendet werden. Dieses vier Schichten-Sandwich wird dann in Bauelemente zerschnitten (aufgeteilt), um einzelne Sensoren zu bilden.
In der vorliegenden Erfindung wird, wenn eine Antwortdämpfung oder Isolation erwünscht ist, die Anfangs-Baugruppe aus dem Wafer und der ersten, erwähnten Glasscheibe wie beschrieben hergestellt, aber die vierte Schicht oder die Abdeckung auf der Seite des Wafers gegenüberliegend zu der ersten, erwähnten Glasscheibe ist etwas unterschiedlich angeordnet und ist über der Membran auf der Seite gegenüber der ersten Glasscheibe angeordnet. Die Abdeckschicht hat Vorsprünge, die in die Membran-Hohlräume einpassen, um Dämpfungskammern kleinen Volumens auf der Seite der Membranen gegenüberliegend zu der aktiven Kondensatoroberfläche der Membranen zu bilden. Die Kammern kleinen Volumens werden mit einem Fluid gefüllt (mit Silicon- Öl) und sind über kleine Durchgangswege zu einer Isolationskammer hin geöffnet, die Druck überträgt, der auf eine Isolationsmembran einwirkt. Ein solcher Druck lenkt die Erfassungsmembran aus. Die Druck-Öffnung zu der Membran, die eine Dämpfung erzeugt, ist wie gezeigt entweder ein mit Laser gebohrtes Loch in der vierten Schicht oder Abdeckung oder umfaßt flache, seitliche Rillen, die in einem Bereich des Membran-Unterstützungsrandes ausgebildet sind und zu der Dämpfungskammer führen. Die Rillen können im Silizium-Wafer oder in der vierten Schicht ausgebildet werden, wenn diese Schichten geätzt werden, um eine schmale, begrenzte Öffnung bzw. schmale, begrenzte Öffnungen zu den Dämpfungskammern hin zu erzeugen, wenn Druck auf die Membran ausgeübt wird.
Das Fluid in diesen Dämpfungskammern kleinen Volumens muß durch die begrenzten Öffnungen fließen, wenn die Membran ausgelenkt wird, wodurch die Frequenzantwort der Membran gedämpft wird. Die Verwendung eines sehr kleinen, internen Volumens für das Dämpfungs-Öl oder das Dämpfungs-Fluid erleichtert das Einfüllen des Fluids in diese Dämpfungskammern.
Die Fähigkeit, die Antwort der Membran mechanisch zu dämpfen, wie gezeigt wird, eliminiert die Notwendigkeit einer zusätzlichen Filterung in der Erfassungsschaltung, die verwendet wird. Herkömmliche Datenabtastschaltungen können deshalb mit der vorliegenden Vorrichtung verwendet werden, und die Fluiddämpfung ist dafür zorgesehen, die Frequenzantwort der Membran in dem Bereich kleiner als die Hälfte der Abtastfreqeunz der Schaltung zu halten.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein Segment aus einem Stapel von Drucksensoren, wobei Abschnitte weggebrochen sind, um Schichten zu zeigen, die zum Herstellen der Sensoren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die allgemein entlang der Linie 2--2 der Fig. 1 verläuft und komplette Sensoreinheiten zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Stapel-Herstellungsprozeß gefertigt wurden;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines einzelnen Drucksensors nach Fig. 2, nachdem dieser Sensor von anderen Sensoren getrennt wurde, die in dem gleichen Stapel gefertigt wurden, und nachdem der Sensor in einem Außengehäuse untergebracht wurde;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Abschnitts einer Glasschicht, die zur Herstellung des vorliegenden Sensors verwendet wird, wobei Einzelheiten eines metallisierten Durchführungslochs gezeigt werden;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer abgeänderten Ausführung der vorliegenden Erfindung, die in einem Öl gefüllten Gehäuse mit einer Isolationsmembran verwendet wird, wobei ein Sensor, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, in dem Gehäuse installiert ist und wobei antwortdämpfende Mittel enthalten sind;
Fig. 6 ist eine vertikale Schnittansicht eines Drucksensors, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, mit einem ersten Typ von Fluiddämpfungs-Einrichtung;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer modifizierten Ausführungsform der mit Fluid dämpfenden Öffnungen entlang der Linie 7--7 der Fig. 8;
Fig. 8 ist eine Draufsicht, die entlang der Linie 8--8 der Fig. 7 verläuft;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht eines einzelnen Drucksensors, der in Abänderung einen Referenz-Kondensator enthält;
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf die dielektrische Schicht und das Metallisierungsmuster für den Drucksensor nach Fig. 9;
Fig. 11 ist eine Schnittansicht eines Sensors, der mit einem Referenz-Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist; und
Fig. 12 ist eine Schnittansicht eines Sensors, der eine erweiterte Abdichtschicht aufweist.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, ist auf einer ersten Schicht oder Scheibe aus einem Dielektrikum (Glas) 20 ein Siliziumwafer, der allgemein mit 10 (gezeigt im Zentrum der Fig. 1) bezeichnet ist, angeordnet. Der Siliziumwafer 10 wird hergestellt, indem er geätzt wird, um eine Vielzahl von Erfassungsmembran- Teilen 12 zu erzeugen, die von einem Randabschnitt 13 umgeben sind. Die Membranteile 12 und der Randabschnitt 13 bilden auf einer ersten Seite des Wafers zusammen mit der Glasscheibe einen Hohlraum 14. Auf der zweiten, gegenüberliegenden Seite (siehe Fig. 2) ist eine Aufnahme 15 ausgebildet, die ausreichend tief ist, so daß die Erfassungsmembranen 12 ausreichend dünn für den Betrieb im vorgesehenen Druckbereich sind. Jeder Rand 13 und die zugeordnete Membran 12 bilden eine Membranbaugruppe 17. Der Siliziumwafer wird auf der zweiten Oberfläche metallisiert, die gegenüber dem kapazitiven Hohlraum 14 liegt, wie mit 16 in Fig. 2 gezeigt wird, und wird ausgeheilt, um einen ohm'schen Kontakt zwischen der Metallschicht und dem Silizium zu bilden.
Geeignete Löcher werden durch die dielektrische Scheibe oder durch die erste Glasschicht 20 gebohrt, so daß die Löcher, die mit 23 angegeben werden, über den Kapazitäts-Hohlräumen 14 über dem Wafer 10 sind. Die dielektrische Scheibe 20 wird dann auf beiden Seiten metallisiert, um eine Metallschicht 21 auf einer Seite und Schichtabschnitte 22 der Metall-Kondensatorplatte auf der anderen Seite in Bereichen auszubilden, die über den Membranen 12 liegen. Die Oberfläche der Scheibe 20 kann in bekannter Art und Weise maskiert werden, um die Kondensatorplatten-Abschnitte auszubilden. Die Innenoberflächen der Löcher 23 werden auch metallisiert, so daß die Metallschicht 21 und die Schichtabschnitte 22 der Metall-Kondensatorplatte elektrisch verbunden sind. Die Löcher 23 sind von ausreichender Größe, so daß sie während der Metallisation nicht verstopft werden.
Der Siliziumwafer 10 und die metallisierte Glasscheibe oder Schicht 20 sind in Ausrichtung angeordnet, so daß die Löcher 23 im wesentlichen über den Erfassungsmembranen 12 zentriert sind und die Glasscheibe auf den Rändern 13 aufliegt, um die Kapazitäts-Hohlräume 14 abzuschließen.
Die Scheibe oder die erste Schicht 20 und der Wafer oder die zweite Schicht 10 werden miteinander entlang den Rändern 13 verbunden, um die Kapazitäts-Hohlräume 14 abzudichten. Kapazitäts-Abstände von nur einigen Mikrometern sind zwischen den Kapazitäts-Platten-Schichten 22 und der gegenüberliegenden Oberfläche der entsprechenden Membran 12 in dem Kapazitäts- Hohlraum ausgebildet. Die Kapazitäts-Platten-Schichten 22 sind gegenüber den Rändern 13 isoliert und bilden somit Kondensator-Platten gegenüber der ausrichtenden Membran 12, die eine zweite Kondensator-Platte bildet. Die Hohlräume 14 sind nach außen hin durch die Öffnungen 23 bei dieser Verfahrensstufe offen.
Um die Stapelverarbeitung zur Herstellung der Baugruppen, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt wird, abzuschließen, wird die Unterbaugruppe 26 aus dem Siliziumwafer 10 und der Glasscheibe oder der Schicht 20 wiederum mit zwei oder mehr Scheiben oder Schichten auf Sandwichart versehen.
Ein Abdeckungswafer oder eine dritte Schicht aus Silizium oder Glas, die allgemein mit 40 angegeben wird, wird zuerst geätzt, um periphere Ränder 41 (siehe Fig. 2) zu erzeugen, die eine periphere Unterstützung entlang Linien bilden, welche die Erfassungsmembranen 12 umgeben, die auf dem Wafer 10 ausgebildet sind. Die Ränder 41 umgeben die Membran, wenn die Schichten zusammengebaut sind. Zudem sind im wesentlichen ebene Abdichtvorsprünge 42 an Stellen auf der dritten Schicht 40 vorgesehen, die zu der im wesentlichen ebenen Oberfläche 23A ausgerichtet sind, die die metallisierten Öffnungen 23 in der Glasscheibe oder der ersten Schicht 20 umgeben. Die Baugruppe wird dann so hergestellt, daß die Ränder 41 und die Vorsprünge 42 mit der freiliegenden Oberfläche der Metallschicht 21 der Glasscheibe 20 verbunden sind. Das Verbinden kann ein anodisches Bonden sein oder unter Verwendung einer Glassinterung an den Berührungslinien ausgeführt werden. Das Verbinden wird allgemein in einem Vakuum ausgeführt, so daß die kapazitiven Kammern oder Hohlräume 14 einen verminderten Druck haben, und die Hohlräume 14 werden durch die Vorsprünge 42 bei einem solchen verminderten Druck abgedichtet.
Eine vierte Schicht 30, die auch aus Silizium bestehen kann, wird dazu verwendet, den Wafer 10 auf einer Seite des Wafers 10 gegenüber der Glasscheibe oder der Schicht 20 zu unterstützen. Die vierte Schicht 30 wird vor dem Zusammenbau geätzt, so daß sie auf einer Seite eine Vielzahl von Hälsen oder Pfosten 31 aufweist, die über den Hohlräumen 15 zentriert sind und sich nach außen von der Seite der dritten Schicht 30 weg erstrecken, die von den Membranen weggerichtet ist. Ein Durchlaßweg 32 ist durch jeden Hals 31 hindurch ausgebildet und erstreckt sich durch die Schicht 30. Zudem sind Rillen, die mit 34 gezeigt werden, auf der Seite der Schicht 30 ausgebildet, die gegenüber den Hälsen liegt, um die Vorsprünge 35 abzugrenzen, die zu den Hohlräumen oder Aufnahmen 15 ausgerichtet sind und diese überspannen, die in dem Siliziumwafer 10 ausgebildet sind und unter den Rändern 41 liegen. Wie in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigt wird, umgeben die Aufnahmen 34 jeden der Bereiche, wo Membranen auf dem Wafer 10 ausgebildet sind. Es ist ersichtlich, daß die Hälse 31 Endoberflächen 36 haben, die von der Oberfläche 37 auf dieser Seite der Schicht 30 beabstandet sind. Das Material ist an den Stellen der Aufnahmen 34 weggeätzt, um die Vorsprünge 35 auf herkömmliche Art und Weise auszubilden. Die Schicht 30 wird mit dem Wafer 10 an den Berührungsoberflächen verbunden.
Die Sandwich-Schicht mit vier Schichten kann weiter verarbeitet werden, wobei die Schicht 40, mit Ausnahme der Vor-Sprünge 42, entfernt wird, so daß die Öffnungen 23 abgedichtet bleiben, aber die Metallschicht 21 auf der Glasscheibe 20 in den Bereichen, die die Vorsprünge 42 umgeben, freigelegt ist. Nachdem die vierschichtige Sandwich-Schicht ausgebildet ist, wird sie entlang Linien, z.B. entlang Linien, die in der Fig. 1 mit 50 gezeigt werden, in einzelne Einheiten aufgeteilt (geschnitten). Die Schnittlinien sind zentral über den Aufnahmen 34 angeordnet, so daß es periphere Ränder 13 um jede der Erfassungsmembranen 12 herum gibt, um Membranbaugruppen 17 zu erzeugen. Die dritte Schicht 40 wird durch Schneiden oder anderen geeigneten Verfahren in Bereichen mit der Ausnahme der Vorsprünge 42 entfernt, um die Schicht 21 in Bereichen um jeden Vorsprung 42 herum freizulegen. Die freigelegte Metallschicht 21 bildet einen Bereich, wo elektrische Anschlüsse leicht befestigt werden können.
Nachdem die einzelnen Sensoren 47 ausgeschnitten sind, wird die Schicht 30 jedes Sensors auch an seinem Rand weggeschnitten oder weggeätzt, um das Material zu entfernen, das zu den Aufnahmen 34 ausgerichtet ist. Dies bringt die Kanten der Schicht 30 auf eine Größe, die den Vorsprüngen 35 entspricht. Die reduzierten Peripherieabschnitte 38 (Fig. 3) erlauben, daß ein peripheres Band der Metallschicht 16 auf dem Wafer 10 freigelegt wird. Ein Anschluß 52 kann auf dieser Schicht 16 befestigt werden. Die Metallschicht 21 auf der Glasschicht oder Scheibe 20 ermöglicht auch, daß ein Anschluß 53 auf herkömmliche Art und Weise, wie z.B. mit Schweißen, befestigt wird.
Der Sensor 47 ist auf einem Gehäuse-Basis-Teil 54 durch Verbinden der unteren Oberfläche 36 des Halses 31 mit der Gehäuse-Basis in geeigneter Art und Weise angeordnet. Die Basis 54 trägt eine Gehäusewand 55, und eine Abdeckung 56 wird dazu verwendet, eine geschlossene Kammer 57 innerhalb des Gehäuses zu bilden. Die Abdichtung um die Oberfläche 36 des Halses 31 herum ermöglicht, daß Druck durch die Öffnung 58 in der Basis 54 und durch die Öffnung 32 auf die Kammer 15 ausgeübt wird. Das Druckmedium (das Fluid, das gemessen wird) ist gegenüber den Anschlüssen 52 und 53 isoliert und die elektrischen Verbindungen mit den Metall-Kondensator-Platten- Bereichen sind somit nicht korrosiven Fluiden ausgesetzt. Der Hals 31 bildet eine belastungsisolierte Federlagerung für den Kapazitäts-Drucksensor 47, so daß eine Verformung in der Lagerung keine äußere Auslenkung der Erfassungsmembran verursacht. Eine Belastung des Druckgehäuses beeinflußt die Membran nicht. Die Kondensator-Kammer 14 wird unter Vakuum durch den Vorsprung 42 abgedichtet und bleibt abgedichtet. Das metallisierte Loch 23 bildet eine Signaldurchführung und eine Öffnung zum Evakuieren der Kammer 14.
In einer zweiten Ausführung der Anordnung wird ein typischer Sensor, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, in einem Gehäuse mit Außenisolierung gemäß Fig. 5 angeordnet. Wie gezeigt wird ist der Sensor, der allgemein mit 75 angegeben wird, der gegenüber der Illustration nach den Figuren 1 bis 4 umgedreht ist, in einem Außengehäuse 76 angeordnet, das eine Isolationsmembran 77, die in ihm ausgebildet ist, aufweist. Der zu messende Druck, der durch den Pfeil P angegeben wird, wirkt auf die Isolationsmembran 77 ein. Das innere Volumen des Gehäuses 76 ist mit einem inerten Öl oder einem anderem inerten Fluid gefüllt, das zum Dämpfen der Membranantwort verwendbar ist.
Der Sensor 76 ist auf der Basiswand 78 des Gehäuses unter Verwendung des Abdicht-Vorsprungs 42, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt wird, untergebracht. Der Sensor 76 enthält eine Schicht oder Scheibe 20, die aus Pyrex-Glas oder einem anderen geeigneten Material besteht, und die Membran-Baugruppe 17 ist mit der Schicht 20 verbunden. Der Rand 13 und die ausgelenkte Erfassungsmembran 12 sind, wie zuvor beschrieben wurde, ausgebildet. Die Membran 12 ist steif oder starr und hat eine hohe Frequenzantwort. Die Membranbaugruppe 17 ist bevorzugterweise aus sprödem Material, wie z.B. Silizium, Quarz, Saphir oder Glas, gefertigt. Silizium wird bevorzugt. Wenn Glas verwendet wird, kann die Membranoberfläche metallisiert werden, um eine geeignete kapazitive Oberfläche zu erhalten. Die metallene, kapazitive Plattenschicht 22 auf der Glasscheibe oder der Glas-Schicht 20 liegt der Membran 12 gegenüber, und die Schicht 21 ist mit der Schicht 22 mittels einer metallisierten Schicht in der Öffnung 23 verbunden.
Die Sensor-Baugruppe 75 ist wie zuvor mit einer Öffnung 23 versehen, die als Weg zum Evakuieren der kapazitiven Kammer 14 und auch zum Erzeugen eines elektrischen, leitenden Weges zwischen den Schichten 21 und 22 dient. Ein Anschluß 83 ist mit der Metallschicht 23 verbunden. Die Membran 12, wenn sie aus einem Halbleiter, wie z.B. Silizium besteht, kann ohne eine metallene Kondensator-Platte, die auf ihr angeordnet ist, arbeiten, wenn es gewünscht wird. Ein Kontakt kann von der metallisierten Schicht 16 zum Anschluß 64 verbunden werden, um einen zweiten Anschluß für die Kapazitätserfassung zwischen der Schicht 22 und der gegenüberliegenden Oberfläche der Erfassungsmembran 12 zu erzeugen, wobei ein geeigneter, bekannter kapazitiver Erfassungsschaltkreis 86 verwendet wird.
Die Membran 12 antwortet bei einer relativ hohen Frequenz. Wenn das Ausgangssignal der Erfassungsschaltung dazu verwendet wird, digitale Ausgangssignale zu erhalten, wird das Kapazitätssignal an den Anschlüssen 83 und 84 mit einer ausgewählten Frequenz abgetastet. Wenn die Frequenzantwort der Membran 12 mehr als ungefähr die Hälfte der Abtastrate oder Frequenz der Abtastschaltung, die schematisch mit 85 gezeigt wird, beträgt, kann das Ausgangssignal falsche Informationen (die Aliasing genannt werden) erzeugen, Die gewünschte Abtastrate in Beziehung zu der Nachrichtenfrequenz wird in dem "Electronic Designer's Handbook", von Giacolleto, zweite Auflage, McGraw- Hill 1977, Kapitel 22.8a, Seiten 22-77, definiert.
Um eine Dämpfung der Membranantwort zu erhalten und um dies auf herkömmliche Art und Weise zu tun, wird die Schicht 30 der Figuren 1 bis 4 durch eine Schicht ersetzt, die eine Abdeckung 88 über jeder Aufnahme 15 bildet. Die Abdeckung 88 besteht aus Silizium oder einem anderen starren Material, das einen Tempeatur-Koeffizienten für die Ausdehnung hat, der zu der Membranbaugruppe 17 kompatibel ist. Die Abdeckung 88 ist mit einem äußeren Rand 89, der zu dem Rand 13 paßt, und mit einem zentralen Abschnitt 90 versehen, der in einen Vorsprung hinein ausgebildet ist, welcher in die Aufnahme 15 hinein paßt, die innerhalb des Randes 13 definiert ist. Die Endoberfläche des Vorsprungs 90 ist benachbart zur Oberfläche der Membran 12 und bevorzugterweise nahe zur Membran beabstandet. Der Vorsprung 90 bildet eine sehr kleinvolumige Kammer, die mit 91 gezeigt wird, zwischen der Membran 12 und der Endoberfläche des Vorsprungs 90.
Ein geeignetes, lasergebohrtes Loch schmalen Durchmessers, das mit 92 angegeben wird, ist in der Abdeckung 88 vorgesehen, das nach außen von der Kammer 91 weg führt, und somit in das Innere eines Isolations-Gehäuses, wie dem Gehäuse 76, führt, in dem der Sensor 75 untergebracht ist. Der Durchgangsweg 92 hat einen sehr kleinen Querschnitt und ist kurz, aber mit dem sehr kleinen Volumen der Kammer 91, sind die Kammer 91 und der Durchgangsweg 92 mit Öl leichter zu füllen als bei bekannten Techniken, wie z.B. dem Eintauchen der Sensoreinheit in Öl in einem Vakuum, um die Kammer zu füllen. Der Durchgangsweg 92 erzeugt die notwendige Flußeinschränkung oder die notwendige Steueröffnung zum Dämpfen, um die Gesamtfrequenzantwort der Membran 12 auf einen geeigneten Pegel abzusenken. Das Öl oder das Füll-Fluid muß durch die Öffnung 92 fließen, wenn die Membran ausgelenkt wird.
Der Vorsprung 90 auf der Abdeckung 88 kann durch geeignete Ätzprozesse, die im Stand der Technik bekannt sind, ausgebildet werden. Die Abdeckung wird am Ort auf den Membranrändern des Wafers 10 mit einer Glassinterung gehalten oder wird auf andere Art und Weise befestigt, wie es bezüglich der Verbindungsschicht 30, die in den Figuren 1 bis 4 gezeigt wird, beschrieben wurde.
Ein Vorteil der vorliegenden Vorrichtung besteht darin, daß die Membran 12 gegen die Glasscheibe oder die Schicht 20 unter Überdruck ausschlägt, um eine Membranbeschädigung zu verhindern. Der Sensor, der in den Figuren 5 und 6 gezeigt wird, ist ein Sensor für Absolutdruck, so daß die Membran 12 nicht in Richtung des Vorsprungs 90 auf der Abdeckung 88 von einer Ruheposition aus unter Drücken, die gemessen werden sollen, ausgelenkt wird. Die Kammer 14 weist für gewöhnlich zumindest ein teilweises Vakuum auf.
In den Figuren 7 und 8 wird eine modifizierte Drucksensorbaugruppe, die mit 100 angegeben wird, dargestellt, die in dem Gehäuse 76 verwendet werden kann. Die Baugruppe 100 enthält eine Glasscheibe oder eine Schicht 20 und eine Membran-Baugruppe 102, die in der gleichen Art und Weise wie die Membran- Baugruppe 17 in einem Stapelprozeß auf der Basis eines Siliziumwafers 10 hergestellt wird. Die Membran-Baugruppe 102 besteht aus einem spröden Material, wie z.B. Silizium, Saphir, Quarz oder Glas, und hat einen peripheren Rand 103, der um die auslenkbare Erfassungsmembran 104 herum ausgebildet ist. Der Rand 103 ist mit der Schicht 20 verbunden, und die untere Oberfläche 106 der Membran 104 ist von der Metallschicht 22 der Schicht 20 beabstandet, um einen Kapazitätsabstand zu der Membran 104 auszubilden. Anschlüsse werden von metallisierten Schichten auf der Glasscheibe 20, wie zuvor beschrieben wurde, erzeugt. Die Anschlüsse können mit den Schaltungen 85 und 86 verbunden sein.
Eine Abdeckung 105 ist über einem Hohlraum 108, der auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 104 gegenüber der Oberfläche 106 liegt angeordnet. Ein Vorsprung 109 auf der Abdeckung 105 erstreckt sich in den Hohlraum 108 hinein und ist gegenüber der Membran 104 beabstandet. Die Abdeckung 105 ist wie vorgesehen verbunden. Die Abdeckung 105 kann auch aus Silizium gefertigt sein, wenn es gewünscht wird. Der Vorsprung 109 bildet eine Kammer kleinen Volumens, die mit Öl gefüllt werden kann.
In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein flacher, peripherer Raum 110 um den Vorsprung 109 herum ausgebildet, der in den Hohlraum 108 führt. Schmale Durchgangswege 111 werden geätzt oder mit Mikromaschinen im Rand 103 ausgebildet (oder in der Abdeckung 105, wenn gewünscht) und gelangen in den Raum 110. Die Durchgangswege 111 erstrecken sich entlang der oberen Oberfläche des Randes 103, wie in Figuren 7 und 8 gezeigt wird, um enge Durchgangswege mit sehr kleinem Querschnitt zu dem Hohlraum 108 zu erzeugen, der innerhalb der Peripherie des Rands 103 und über der auslenkbaren Membran 104 ausgebildet ist.
Eine Kammer 112 kleinen Volumens wird in dem Hohlraum 108 ausgebildet und hat begrenzte Öffnungen, die in diese hinein führen, zur Dämpfung der Bewegung der auslenkbaren Membran 104 nach dem Auffüllen der Kammer 112 mit einem geeigneten Öl.
Auch hier wird die Frequenzantwort der Membran 104 auf einen Pegel gedämpft, der mit der Abtastrate der verwendeten Schaltung kompatibel ist, indem eine Kammer kleinen Volumens vorgesehen ist, und damit eine Kammer vorgesehen ist, die mit Silicon-Öl oder einer anderen geeigneten Dämpfungsflüssigkeit gefüllt sein kann, auch bei einem schmalen Einlaß oder einer schmalen Öffnung für den Öl-Durchgang.
Die Dämpfungskammer ist direkt über der Sensoreinheit ausgebildet und hängt nicht von getrennten Gehäusen zum Erzeugen der Dämpfung ab.
Die Sensorbaugruppe kann durch Rückauffüllen der Dämpfungskammer 91 oder 112 in einem Vakuum gefüllt werden.
Der Sensor kann in einem Stapelprozeß hergestellt werden, und die dielektrische, erste Schicht 20 kann metallisiert werden, um sowohl eine Kondensator-Platte als auch einen Bereich für die Anschlußbefestigung auszubilden, die durch die metallisierte Schicht auf den Oberflächen, die das Loch 23 bilden, verbunden sind, das auch die Evakuierung der kapazitiven Kammer ermöglicht, bevor die kapazitive Kammer abgedichtet ist.
In den Figuren 9 und 10 wird eine modifizierte Drucksensor- Baugruppe, die mit 130 angegeben ist, gezeigt. Die Baugruppe 130 enthält eine dielektrische Schicht 131, die metallisiert wird, um eine Kondensatorplatte 133 zu erzeugen. Eine Halbleiterschicht 132 ist mit einer auslenkbaren Membranregion 134 versehen und die Kondensator-Platte 133 ist kapazitiv mit einer Halbleiterschicht 132 an dem Membranbereich 134 gekoppelt, um eine druckerfassende Kapazität zu bilden. Eine zweite, metallisierte Kondensator-Platte 137 ist auf der dielektrischen Schicht 131 angeordnet und ist elektrisch gegenüber der Kondensator-Platte 133 isoliert. Die Kondensator-Platte 137 ist auch kapazitiv mit der Halbleiterschicht 133 bei einem nicht auslenkbaren Abschnitt 139 (der über einem Abschnitt des Unterstützungsrands für den auslenkbaren Membranabschnitt liegt) gekoppelt, um eine Referenz-Kapazität zu bilden. Die druckerfassende Kapazität und der Referenz- Kondensator werden in der gleichen Struktur gefertigt, und deshalb hat die Referenz-Kapazität, die die Platte 137 und den Bereich 139 umfaßt, Parameter, wie z.B Temperaturkoeffizienten der Kapazität und Verlustfaktor, die im wesentlichen den Parametern der druckerfassenden Kapazität mit der Platte 133 und dem Membran-Bereich 134 entsprechen.
Geeignete Löcher 141 und 143 werden durch die dielektrische Schicht 131 gebohrt, und die Wände dieser Löcher werden metallisiert, um eine durchgeführte elektrische Verbindung 145 von der Kondensatorplatte 137 aus zu dem planaren Verbindungsbereich 149 und eine durchgeführte elektrische Verbindung 147 von der Kondensator-Platte 137 aus zu dem planaren Verbindungsbereich 151, wie in Fig. 9 gezeigt wird, zu erzeugen.
Die Halbleiterschicht 132 wird durch Ätzen geformt, um einen auslenkbaren, rechteckigen Membranbereich 134, der unter der Kondensator-Platte 133 liegt, und den im wesentlichen starren Bereich 139 zu bilden, der unter der Kondensator-Platte 137 liegt. Die Halbleiterschicht 132 ist mit der dielektrischen (Glas) Schicht 131 im Bereich 152, wie in Fig. 9 gezeigt wird, verbunden bzw. verklebt. Eine Trägerschicht 154 ist mit der Unterseite der Halbleiterschicht 132 verbunden und ist ähnlich der Trägerschicht 30, die in Fig. 2 gezeigt wird. Ein Loch 156 ist in die Trägerschicht 154 eingebohrt, um einen Druck P zuzulassen, der den Membranbereich 134 auslenkt. Die Halbleiterschicht 132 ist an der Oberfläche 153 metallisiert, um einen ohm'schen Kontakt mit dem Halbleiter zu erzeugen. Die Anschlüsse 155, 157 und 159 sind mit dem Sensor an metallisierten Kontaktoberflächen 152, 149 und 151 verbunden, um eine Verbindung mit einer äußeren Erfassungsschaltung zu erzeugen. Die Referenzkapazität ist mit den Anschlüssen 157 und 159 gekoppelt. Die druckerfassende Kapazität ist mit den Anschlüssen 159 und 155 gekoppelt. Die externe Erfassungsschaltung vergleicht die druckerfassende Kapazität mit einer Referenzkapazität in einer bekannten Art und Weise, um eine Messung der Erfassungskapazität bereitzustellen, die für Parameter- Variationen, welche gemeinsam für die druckerfassende Kapazität und die Referenzkapazität sind, korrigiert ist.
Planare Abdichtvorsprünge 161 und 163 sind mit den Oberflächen 149 bzw. 151 in einem Vakuum verbunden, um eine abgedichtete, evakuierte Kammer 165 zwischen den Kondensator-Platten 137 und 133 und der Halbleiterschicht 132 zu bilden.
In der Fig. 11 wird ein Drucksensor 170 gezeigt, der ähnlich zu dem Sensor ist, der in Fig. 3 gezeigt wird. Der Sensor 170 ist in einem Gehäuse 171 angeordnet und hat eine Membran 183, die einen Druck P erfaßt, der auf den Sensor 170 durch ein Loch 173 in dem Gehäuse 171 einwirkt. Ein Referenzkondensator 175 ist in dem Gehäuse mit Abstand zu dem Sensor 170, aber mit der gleichen Orientierung in dem Gehäuse in der gleichen Richtung wie der Sensor 170 angeordnet. Der Referenzkondensator 175 ist auf gleiche Art und Weise wie der Sensor 170 aufgebaut, mit der Ausnahme, daß es kein Loch in dem Kondensator 175 dafür gibt, einem Fluid unter Druck zu erlauben, zu der Membran 177 zu gelangen. Die Membran 177 hat eine evakuierte Kammer 179 unterhalb der Membran und eine evakuierte Kammer 181 über der Membran. Der ähnliche Aufbau und die ähnliche Ausrichtung des Sensors 170 und des Referenzskondensators 175 bewirken, daß die Antworten der Membranen 177 und 183 auf die Vibration des Gehäuses 171 hin, im wesentlichen gleich zueinander sind. Der Sensor 170 und der Referenzkondensator 175 können mit der Erfassungsschaltung 185 gekoppelt sein, so daß die Effekte der Vibration auf die Kapazität des Drucksensors 170 im wesentlichen durch ein entsprechendes Signal vom Referenzkondensator 175 ausgelöscht werden. Eine solche Anordnung ist besonders bei Fahrzeuganwendungen, wie z.B. in Flugzeugen, wo eine Vibration vorhanden ist, geeignet.
In Fig. 12 wird ein modifizierter Drucksensor 190 gezeigt. Der Sensor 190 ist ähnlich zu dem Sensor, der in Fig. 3 gezeigt wird, und entsprechende Bezugszeichen identifizieren ähnliche Merkmale in den Figuren 3 und 12. Der Abdichtungsvorsprung 42 in Fig. 3 wird beim Sensor 190 nach der Fig. 12 nicht verwendet. In der Fig. 12 ist ein größerer, Abdichtungsvorsprung 43 verwendet, um das Loch 23 abzudichten. Der Abdichtungsvorsprung 43 erstreckt sich über das Loch 23 zu einem peripheren Rand 44, der gegenüber der Metallisierung 21 über den Rand 13 der Membran-Baugruppe 17 abgedichtet ist. Der Abdichtungsvorsprung 43 ist gegenüber der Metallisierungsschicht 21 abgedichtet, indem Wärme und eine mechanische Preßkraft verwendet wird. Die Anordnung der abdichtenden Oberfläche am Rand 44 verhindert eine Beeinträchtigung der Glasschicht 20 während des Abdichtungsprozesses.
Die gezeigten Drucksensoren können zum Erfassen sehr niedriger bis relativ hoher Drücke verwendet werden, und, da keine organischen Materialien verwendet werden, sind sie Drucksensoren hoher Leistungsfähigkeit.

Claims

1. Kapazitiver Drucksensor für die Verbindung mit einem Kapazitätserfassungsschaltkreis (86, 185) , der ein Ausgangssignal schafft, das den erfassten Druck wiedergibt, mit:

einer ersten Schicht (20, 131), die aus einem dielektrischen Material mit mindestens einer im wesentlichen ebenen Oberfläche ausgebildet ist, die von einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche dieser Schicht beabstandet ist, und einer ersten Öffnung (23, 143), die sich durch die erste Schicht von der ersten ebenen Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstreckt;

einer elektrischen Leitervorrichtung, die auf der ersten Schicht (20, 131) niedergelegt ist und sich über einen ersten Bereich der ersten ebenen Oberfläche für die Ausbildung einer ersten Kondensatorplatte (22, 133) erstreckt und sich über einen Bereich der zweiten Oberfläche erstreckt, um eine elektrische Kontaktschicht (21, 151) zu bilden, die von der Öffnung (23, 143) beabstandet ist und sich durch die Öffnung (23, 143) zu der ersten Kondensatorplatte (22, 133) erstreckt, mit welcher die erste Kondensatorplatte (22, 133) durch die Kontaktschicht (21, 151) mit einem Erfassungschaltkreis (86, 185) verbindbar ist;

einer Membranschicht (10, 102, 132), die aus einem spröden Material ausgebildet ist, das einen Rand (13, 103) aufweist, der eine Membran (12, 104, 134) umgibt und abdichtend an die erste Oberfläche der ersten Schicht (20, 131) geklebt oder mit dieser verbunden ist, um die erste Kondensatorplatte (22, 133) zu umgeben, wobei die Membran (12, 104, 134) der ersten Kondensatorplatte (22, 133) zugewandt und von dieser beabstandet ist, wobei die Membran (12, 104, 134) eine zweite Kondensatorplatte in dem spröden Material ausbildet, die auf einen an die Membran (12, 104, 134) angelegten Druck anspricht; und

einer Dichtschicht (40, 42, 163, 43) mit einem Umfangsrand (41, 44), der den Rand (13, 103) der Membranschicht (10, 102, 132) überlagert, um eine Umfangsabstützung zu bilden, wobei der Umfangsrand (41, 44) eine Dichtoberfläche aufweist, die an die elektrische Leitervorrichtung (21, 151) auf der zweiten Oberfläche der ersten Schicht (20, 131) für das Abdichten der Öffnung (23, 143) geklebt oder mit dieser verbunden ist, um einen Referenzdruck auf der Seite der Membran (12, 104, 34) zu schaffen, die der ersten Kondensatorplatte (22, 133) zugewandt ist.

2. Kapazitiver Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12, 104, 134) aus einer Schicht aus Halbleitermaterial (10, 102, 132) gebildet ist.

3. Kapazitiver Drucksensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Halbleitermaterial (10, 102, 132) eine Metallschicht (16, 153) in ohm'schem Kontakt mit dem Halbleitermaterial aufweist.

4. Kapazitiver Drucksensor nach Anspruch 3, mit einer vierten Schicht (30, 88, 154) aus Material, die mit der Halbleiterschicht (10, 132) auf der zweiten Oberfläche der Halbleiterschicht (10, 132) verbunden bzw. verklebt ist und den Membranbereich überspannt, wobei die vierte Schicht (30, 88, 154) eine Öffnung (32, 92, 156) aufweist, mit welcher es ermöglicht wird, daß Fluid unter zu erfassendem Druck auf die Membran (12, 134) wirkt.

5. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Schicht (30, 154) einen Halsabschnitt (31) von wesentlich kleineren Abmessungen als die Querbreite des Sensors aufweist, wobei die Öffnung (32, 156) durch die vierte Schicht (30, 154) durch den Halsabschnitt (31) verläuft.

6. Kapazitiver Drucksensor nach Anspruch 5, weiter gekennzeichnet durch einen Referenzkondensator, der in dem Sensor angeordnet ist und eine erste Referenzkondensatorplatte (137) aufweist, die auf der im wesentlichen ebenen Oberfläche angeordnet ist und kapazitiv mit einem Bereich (139) des Randes für die Ausbildung einer Referenzkapazität verbunden ist.

7. Kapazitiver Drucksensor nach Anspruch 5, mit einem Basisteil (171), das mit der vierten Schicht (30, 154) verbunden bzw. verklebt ist, und einem Referenzkondensator (175), der mit der Basisschicht (171) verbunden bzw. verklebt ist und von der vierten Schicht (30, 154) beabstandet ist, wobei der Referenzkondensator (175) mit dem Erfassungsschaltkreis (185) derart verbunden ist, daß die Vibrationsempfindlichkeit des Ausgangssignals vermindert ist.

8. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hals (31) eine Befestigungsoberfläche (36) für die Lagerung des Sensors an dem Hals (31) aufweist, der eine Belastungsisoliereinrichtung für das Abhalten externer Belastungen von der Membran (12, 134) erzeugt.

9. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Schicht (105) eine Kammer (108) in Kombination mit der Membran (104) und eine begrenzte Öffnungsvorrichtung (111) festlegt, die zwischen der Kammer (108) und dem Außenbereich des Sensors festgelegt ist, um die Fluidströmung durch diese zu begrenzen, wenn die Membran (104) aus einer Referenzposition ausgelenkt wird.

10. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtschicht (40, 42, 163) einen ebenen Abdichtvorsprung (42, 163) aufweist, der eine Abdichtoberfläche aufweist, die mit der elektrischen Leitervorrichtung (21, 151) auf der zweiten Oberfläche der ersten Schicht (20, 131) für das Abdichten der Öffnung (23, 143) verbunden bzw. verklebt ist.

11. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtschicht (43) mit der elektrischen Leitervorrichtung (21) nur an dem Umfangsrand (44) verbunden bzw. verklebt ist.

12. Stapel kapazitiver Drucksensoren für die Verbindung mit Kapazitätserfassungsschaltkreisen (86, 185), die ein Ausgangssignal erzeugen, das einen erfaßten Druck wiedergibt, mit:

einer ersten Schicht (20, 131), die aus einem dielektrischen Material ausgebildet ist, das mindestens eine im wesentlichen ebene Oberfläche aufweist, die von einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche des Materials beabstandet ist;

einer elektrischen Leitervorrichtung, die auf der ersten Schicht (20, 131) aufgebracht ist und sich über einen Bereich der zweiten Oberfläche zur Ausbildung einer elektrischen Kontaktschicht (21, 151) erstreckt;

einer Membranschicht (10, 102, 132), die aus einem spröden Material mit mindestens einem Rand (13, 103) ausgebildet ist, der dichtend mit der ersten Oberfläche der ersten Schicht (20, 131) verbunden bzw. verklebt ist;

und einer Dichtschicht (40, 42. 163, 43), die einen Umfangsrand (41, 44) aufweist, der mindestens einen Rand (13, 103) der Memranschicht (10, 102, 132) zur Ausbildung einer Umfangsabstützung überlagert, wobei der Umfangsrand (41, 44) eine Dichtoberfläche aufweist, die mit der elektrischen Leitervorrichtung (21, 151) auf der zweiten Oberfläche der ersten Schicht (20, 131) verbunden bzw. verklebt ist;

wobei jeder Sensor in dem Stapel aufweist:

eine erste Öffnung (32, 143), die sich durch die erste Schicht von einer ersten ebenen Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstreckt;

wobei die elektrische Leitervorrichtung sich über einen ersten Bereich der ersten ebenen Oberfläche für die Ausbildung einer ersten Kondensatorplatte (22, 133) erstreckt und durch die Öffnung (23, 143) von der ersten Kondensatorplatte (27, 133) erstreckt, mit welcher die erste Kondensatorplatte (22, 133) mit dem Erfassungsschaltkreis (86, 185) durch die Kontaktschicht (21, 151) verbindbar ist;

eine Membran (12, 104, 134) , die der ersten Kondensatorplatte (22, 133) zugewandt ist und von dieser beabstandet ist, wobei die Membran (12, 104, 134) eine zweite Kondensatorplatte in dem spröden Material ausbildet, die auf einen an die Membran (12, 104, 134) angelegten Druck anspricht, wobei die Membran (12, 104, 134) und die erste Kondensatorplatte (22, 133) durch einen des mindestens einen Randes (13, 103) in der Membranschicht (10, 102, 132) umgeben ist.

13. Stapel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Membran (12, 104, 134) in einer Schicht aus Halbleitermaterial (10, 102, 132) ausgebildet ist.

14. Stapel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Halbleitermaterial (10, 102, 132) eine Metallschicht (16, 153) in ohm'schem Kontakt mit dem Halbleitermaterial aufweist.

15. Stapel nach Anspruch 14, weiter gekennzeichnet durch eine vierte Schicht (30, 88, 154) aus Material, das mit der Halbleiterschicht (10, 132) auf der zweiten Oberfläche der Halbleiterschicht (10, 132) verbunden bzw. verklebt ist und den Membranbereich überspannt, wobei jeder Sensor eine Öffnung (32, 92, 156) in der vierten Schicht (30, 88, 154) aufweist, mit welcher Fluid unter zu erfassendem Druck auf die Membran (12, 134) zu wirken vermag.

16. Stapel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor einen Halsabschnitt (31) in der vierten Schicht (30, 154) aufweist, der wesentlich geringere Abmessungen als die Querbreite des Sensors aufweist, wobei die Öffnung (32, 156) durch die vierte Schicht (30, 154) durch den Halsabschnitt verläuft.

17. Stapel nach Anspruch 16, weiter gekennzeichnet durch einen Referenzkondensator, der in dem Sensor angeordnet ist und eine erste Referenzkondensatorplatte (137) aufweist, die auf der im wesentlichen ebenen Oberfläche angeordnet ist und kapazitiv mit einem Bereich (139) des Randes für die Ausbildung einer Referenzkapazität gekoppelt ist.

18. Stapel nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Basisteil (171), das mit der vierten Schicht (30, 154) verbunden bzw. verklebt ist, und einen Referenzkondensator (175), der mit der Basisschicht (171) verbunden bzw. verklebt ist und von der vierten Schicht (30, 154) beabstandet ist, wobei der Referenzkondensator (175) mit dem Erfassungsschaltkreis (185) derart gekoppelt ist, daß die Vibrationsempfindlichkeit des Außensignals vermindert ist.

19. Stapel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Halsabschnitt (31) eine Lageroberfläche (36) aufweist, mit welcher der Sensor an dem Halsabschnitt (31) lagerbar ist, und die eine Belastungsisolationsvorrichtung erzeugt wird, mit welcher Belastungen auf die Membran (12, 134) von außen abhaltbar sind.

20. Stapel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Schicht (105) für jeden Sensor eine Kammer (108) in Kombination mit der Membran (104) und eine begrenzte Öffnungsvorrichtung (111) festlegt, die zwischen der Kammer (108) und dem Außenbereich des Sensors festgelegt ist, um die Fluidströmung durch diese zu beschränken, wenn die Membran (104) aus der Referenzposition ausgelenkt wird.

21. Stapel nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtschicht (40, 42, 163) für jeden Sensor einen ebenen Dichtvorsprung (42, 163) mit einer Dichtoberfläche auf diesem aufweist, die mit der elektrischen Leitervorrichtung (21, 151) auf der zweiten Oberfläche der ersten Schicht (20, 131) für die Abdichtung der Öffnung (23, 143) verbunden bzw. verklebt ist.

22. Stapel nach einem der Ansprüche 12 bis 16 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtschicht (43) mit der elektrischen Leitervorrichtung (21) nur an dem Umfangsrand (44) verbunden bzw. verklebt ist.

23. Stapel nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand (41) vor dem Betrieb des Sensors entfernbar ist.