DE4207952C1

DE4207952C1 - Capacitative differential pressure sensor for simple mfr. - comprises silicon diaphragm with edges having thinned areas, leaving central area, pressure input channels aligned with thickened edge region, and flat recesses

Info

Publication number: DE4207952C1
Application number: DE19924207952
Authority: DE
Inventors: Birgit Dipl.-Phys. 3055 Hagenburg De Frass; Klaus-Dieter Dipl.-Ing. 4950 Minden De Barton; Edmund Dipl.-Ing. 4955 Hille De Freitag
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1993-04-15
Anticipated expiration: 2012-03-11

Abstract

The sensor has a Si diaphragm (1) between two glass support plates (2,3) on the surface of which are electrodes (4,5). The edges of the diaphragm have thinned areas (9), leaving a central area (10). Pressure input channels (6,7) are aligned with the thickened edge region (8) of the diaphragm, where further recesses (11,12) are formed. These are flat and leave little space between the diaphragm surface and the support plates. ADVANTAGE - Reproducibly mfd.

Description

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Differenzdrucksensor in Glas-Silizium-Technik gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie Herstellverfahren gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 7 und 8. Ein derartiger Differenzdrucksensor ist aus der DE 40 11 734 A1 bekannt.The invention relates to a capacitive differential pressure sensor in Glass-silicon technology according to the preamble of claim 1 and Manufacturing method according to the preamble of claims 7 and 8. Such a differential pressure sensor is from DE 40 11 734 A1 known.

Aus der US-Patentschrift 42 57 274 ist ein kapazitiver Druck bzw. Differenzdrucksensor bekannt, bei dem die Meßmembran aus geätztem Silizium und die Stützplatten entweder aus Silizium oder Glas bestehen. In dem Fall, daß die Trägerplatten aus Silizium bestehen, ist vorgesehen, daß dieselben über Distanzstücke aus Glas anodisch miteinander verbunden sind. Die Meßmembran dient hierbei als gemeinsame Elektrode eines Differenz- bzw. Differentialkondensators, dessen jeweilige Gegenelektrode auf der jeweiligen Trägerplatte angeordnet ist. Die Fügung der einzelnen Platten erfolgt über Distanzstücke mit Hilfe des als anodisches Bonden bekannten Verfahrens. Ein solcher Drucksensoraufbau nutzt die elastischen Eigenschaften von Silizium als druckempfindliches Element. Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Drucksensors liegt in der Herstellung der Distanzstücke. Dabei liegt der Nachteil insbesondere darin begründet, daß die Distanzstücke in einem entsprechend aufwendigen, genauen und reproduzierbaren Fertigungsprozeß hergestellt werden müssen, da über die Dicke der Distanzstücke die Lage der einzelnen Platten im zusammengefügten Zustand vorgegeben sind. Aus dem Einsatz von Distanzstücken ergibt sich des weiteren, daß zusätzliche Fügeflächen entstehen, die für sich, wenn auch nur kleine aber doch vorhandene Dickendimensionen aufweisen, mitberücksichtigt werden müssen. Eine solche Vorgehensweise ist extrem aufwendig.US Pat. No. 4,257,274 describes a capacitive pressure or Differential pressure sensor is known, in which the measuring membrane is etched Silicon and the support plates consist of either silicon or glass. In the event that the carrier plates consist of silicon, it is provided that that they are anodically connected to one another via spacers made of glass are. The measuring membrane serves as a common electrode Differential or differential capacitor, its respective Counter electrode is arranged on the respective carrier plate. The The individual panels are joined using spacers using the process known as anodic bonding. Such a Pressure sensor construction uses the elastic properties of silicon as pressure sensitive element. A major disadvantage of this known Pressure sensor is in the manufacture of the spacers. Here lies the Disadvantage in particular because the spacers in one correspondingly complex, precise and reproducible manufacturing process have to be produced because the thickness of the spacers The position of the individual plates in the assembled state is specified are. From the use of spacers it also follows that additional joining surfaces are created, which in themselves, if only small but still have existing thickness dimensions, also taken into account Need to become. Such an approach is extremely complex.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kapazitiven Differenzdruckwandler der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß unter der Maßgabe einer konstruktiv möglichst einfachen und kostengünstigen Fertigung der Druckwandler für hohe statische Drücke ausgelegt und mit einer hohen Überlastfestigkeit ausgestattet ist.The invention is therefore based on the object of a capacitive To further develop differential pressure converters of the type mentioned at the outset, that under the proviso of a structurally simple and cost-effective manufacture of pressure transducers for high static pressures designed and equipped with a high overload resistance.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Drucksensor der gattungsgemäßen Art hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Hinsichtlich geeigneter Herstellverfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 7 bzw. 8 gelöst.The task is performed in a pressure sensor of the generic type with regard to the construction according to the invention by the characterizing features of claim 1 solved. Further advantageous embodiments of the invention are in the subclaims specified. With regard to suitable manufacturing processes, the Task by the features of claims 7 and 8 respectively solved.

Konstruktive Vorteile, die die Fertingung vereinfachen und damit wirtschaftlich machen, liegen bei der erfindungsgemäßen Lösung im wesentlichen in der Kombination aller Merkmale begründet. So ist z. B. die Ausbildung der Elektrodenplatten an den der Membran zugewandten Seiten als durchgängig eben, im Prinzip zwar schon aus der EP 04 54 883 A1 bekannt, jedoch sind die Trägerplatten, auf denen die Elektroden bzw. Elektrodenplatten selbst angeordnet sind nicht eben, sondern die Trägerplatten bzw. die Grundkörper weisen jeweils eine Vertiefung auf. Constructive advantages that simplify manufacturing and thus make economical, are in the inventive solution in essentially due to the combination of all features. So z. B. the formation of the electrode plates on the membrane facing Pages as consistently flat, in principle from EP 04 54 883 A1 are known, but the carrier plates on which the electrodes or Electrode plates themselves are not arranged flat, but the Carrier plates or the base bodies each have a recess.

Daher ist bei der erfindungsgemäßen Lösung in Kombination vorgegeben, daß die der als Membran dienenden Platte zugewandten Flächen der Trägerplatten durchgängig eben ausgebildet sind und die Membran dicker als die Membran im Bereich der Vertiefungen ist. Dadurch sich im Bereich der Vertiefungen, daß die Membran nur dort aufgrund der dort reduzierten Dicke die eigentliche Biegung ermöglicht, wohingegen dann der auslenkbare Membranbereich, der dicker als der Bereich der Vertiefungen ist, insgesamt ausgelenkt wird und sich aufgrund der größeren Dicke im Überlastfall als erstes an die Trägerplatten bzw. an deren Elektroden anlegen kann. Die durchgängige Ebenheit der Trägerplatten hat auch die Funktion bzw. die Folge, daß die Trägerplatte sowie die darauf aufgebrachte Elektrode beim Anlegen der Membran im Überlastfall auch bei starker Pressung unversehrt bleibt im Gegensatz zur EP 04 54 883. Die Anordnung von Vertiefungen in der Membranplatte sowie der von den Vertiefungen umgebene dicker ausgebildete Membranbereich, der für sich ausgelenkt wird und im Überlastfall anliegt, ist zwar als solches auch schon bekannt, jedoch bei der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem Merkmal verknüpft, welches besagt, daß der dickere, auslenkbare Membranbereich gleichzeitig aber dünner ist, als die Membran in dem mit den Trägerplatten verbundenen Membranplattenrandbereich. Diese Ausgestaltung der Membran steht dabei wiederum in direktem Zusammenhang mit dem erstgenannten Merkmal, daß die der als Membran dienenden Platte zugewandten Flächen der Trägerplatten durchgängig eben ausgebildet sind. Die Tatsache, daß die Membran aus Silizium besteht, welche dann schrittweise mit den entsprechenden Ätzungen versehen das oben beschriebene konstruktive Endergebnis erzielt, hat den Vorteil der einfachen Reproduzierbarkeit bei der Herstellung. Die einzelnen Meßkammern zwischen Membran und jeweiliger Trägerplattenfläche ergeben sich somit konstruktiv aus der Konturierung der Membran bzw. der als Membran dienenden Platte allein. Therefore, in combination with the solution according to the invention, that the surfaces of the plate facing the membrane Carrier plates are consistently flat and the membrane thicker than the membrane is in the area of the depressions. Thereby in Area of the wells that the membrane there only because of there reduced thickness allows the actual bend, whereas then the deflectable membrane area, which is thicker than the area of the Is deepening, is deflected overall and due to the greater thickness in the event of an overload first on the carrier plates or whose electrodes can apply. The consistent flatness of the Carrier plates also have the function or the consequence that the carrier plate as well as the electrode applied to it when applying the membrane in the In contrast, an overload case remains intact, even with strong pressure to EP 04 54 883. The arrangement of depressions in the membrane plate and the thicker one surrounded by the depressions Membrane area that is deflected on its own and in the event of an overload is already known as such, but with the present invention combined in combination with a feature, which means that the thicker, deflectable membrane area at the same time but is thinner than the membrane in the one with the carrier plates connected membrane plate edge area. This configuration of the membrane is in turn directly related to the former Feature that the surfaces facing the plate serving as a membrane the carrier plates are consistently flat. The fact that the membrane consists of silicon, which is then gradually with the corresponding etchings provide the constructive described above Achieved end result has the advantage of simple reproducibility in the preparation of. The individual measuring chambers between the membrane and respective carrier plate surface thus result constructively from the Contouring the membrane or the plate serving as the membrane alone.

Gegenüber dem Stand der Technik brauchen hier keine Distanzstücke zwischen Membranplatte und Trägerplatte eingesetzt werden.Compared to the prior art, no spacers are required here be used between the membrane plate and the carrier plate.

Weiterhin sind die Druckzuleitungskanäle in den dickeren Randbereich der als Membran dienenden Platten fluchtend angeordnet und der Randbereich der als Membran dienenden Platte ist jeweils auf der Seite, die dem jeweiligen Druckzuleitungskanal zugewandt ist, mit einer Ausnehmung versehen, die ihrerseits in die jeweilige Meßkammer mündet und jeweils eine lichte Weite aufweist, die jeweils kleiner ist als der Abstand der jeweiligen Plattenseite im auslenkbaren Bereich zur jeweiligen Elektrode bzw. Trägerplatte. Hieraus wird des weiteren die Vorteilhaftigkeit der Merkmalskombination deutlich. Hierdurch ist in konstruktiv extrem einfacher, aber funktionell sehr wirkungsvoller Weise ein Partikelschutz gegeben bzw. integrierbar. Die lichte Weite der jeweiligen Ausnehmung kleiner als der Abstand der jeweiligen Membranseite zur jeweiligen Elektrode auszubilden, hat dabei den Sinn, daß Partikel, die groß genug sind, eine Störkapazität zwischen Membran und Trägerplattenelektrode herzustellen oder sogar die Membran an der Durchbiegung mechanisch zu hindern, schon durch die gewählten Dimensionen nicht durch die Ausnehmung hindurchtreten können, sondern von diesen abgehalten werden. Die Dimensionierung der lichten Weite ist dabei genauer so zu wählen, daß diese auch noch kleiner ist, als der vom im Meßbereich aktiven Membranhub verbleibende Resthub bis zur Anlage der Membran an der Elektrode bzw. Trägerplatte. In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Lehre ergibt sich auch hierbei, daß die in bzw. auf die Membranplatte gebrachten in die Membranplatte einätzbar sind. Das heißt, das Partikelschutzsystem ist hierbei extrem einfach ausgestaltet. Je nach Bauform und Baugröße sowie Einsatzgebiet des Glas-Silizium-Drucksensors kann der auslenkbare Membranbereich sowie die Elektroden der Trägerplatten rund, rechteckig oder quadratisch ausgebildet sein. Daß die als Membran dienende Platte in besonderer Ausgestaltung mindestens im auslenkbaren Bereich beidseitig mit einer Silizium-Dioxid-Schicht versehen ist, hat den Vorteil, daß im Überlastfall zum einen ein Kurzschluß vermieden ist und zum anderen durch die Silizium-Dioxid-Schicht ein definiertes Dielektrikum gegeben ist, wobei im Fall des Anlegens der Membran an die Trägerplattenelektrode im Überlastfall eine endliche Kapazität entsteht.Furthermore, the pressure supply channels are in the thicker edge area as a membrane serving plates are aligned and the edge region of the plate serving as a membrane is in each case provided on the side facing the respective pressure supply channel with a recess which in turn opens into the respective measuring chamber and a clear one Width, which is smaller than the distance between the respective Plate side in the deflectable area to the respective electrode or carrier plate. This further becomes the advantageousness of the combination of features clear. This is extremely simple in design, however given a functionally very effective particle protection or integrable. The clear width of the respective recess is smaller than that Distance of the respective membrane side to the respective electrode training, it has the sense that particles that are large enough, a To produce interference capacitance between the membrane and the carrier plate electrode or even to mechanically prevent the membrane from sagging by the chosen dimensions not by the recess can pass through, but be prevented from them. The Dimensioning the clear width is to be chosen more precisely so that this is also smaller than that of the active one in the measuring range Membrane stroke remaining stroke until the membrane touches the Electrode or carrier plate. In connection with the invention Teaching also emerges here that in or on the membrane plate brought into the membrane plate are etched. That is, that Particle protection system is extremely simple. Depending on Design and size as well as area of application of the glass-silicon pressure sensor the deflectable membrane area and the electrodes of the Carrier plates can be round, rectangular or square. That the plate serving as a membrane in a special embodiment at least in the deflectable Area is provided on both sides with a silicon dioxide layer the advantage that a short circuit is avoided in the event of an overload and on the other hand a defined one through the silicon dioxide layer Dielectric is given, being in the case of applying the membrane to the Carrier plate electrode creates a finite capacity in the event of an overload.

Des weiteren ist vorgesehen, daß die Elektroden mit auf den entsprechenden Flächen der Trägerplatten aufgebrachten elektrischen Anschlußfahnen versehen ist, die vom Elektrodenbereich über den Randbereich hinaus nach außen verlaufen. Hierdurch ist eine einfache Kontaktiermöglichkeit gegeben, die zudem gemeinsam mit dem Aufbringen der Metallelektrode mit aufgedampft bzw. abgeschieden werden kann.Furthermore, it is provided that the electrodes with the corresponding surfaces of the carrier plates applied electrical Connection lugs is provided, which from the electrode area over the Border area run outwards. This makes it easy Possibility of contacting, which also together with the application the metal electrode can also be vapor-deposited or deposited.

Aus dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren, bei dem in einem separaten Verfahrensschritt zur Verhinderung des Eindringens von Störpartikeln dienenden Ausnehmungen in einem Trockenätzverfahren in die Platten eingebracht werden, ergibt sich der Vorteil daraus, daß bei der Trockenätzung besonders feinfühlig und reproduzierbar vorgegebene Tiefen geätzt werden können. Dies ist für die ebenfalls erfindungsgemäße Funktion der Ausnehmungen als Partikelschutz besonders vorteilhaft, da diese Ausnehmungen durch die Trockenätzung nun auch entsprechend flach, d. h. mit geringer Tiefe sehr feinfühlig und vor allen Dingen reproduzierbar genau hergestellt werden können. Zur Aufbringung bzw. Bearbeitung der Silizium-Dioxid-Beschichtung wird in einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren vorgegeben, das Silizium-Dioxid nach dem Ätzen erstens durch Zerstäubung bzw. Sputtern, zweitens durch thermische Oxidation und drittens durch chemische Abscheidung aufzubringen. From the method proposed according to the invention, in which in one separate process step to prevent the penetration of interfering particles Recesses are made in the plates in a dry etching process results the advantage of this is that the dry etching is particularly sensitive and reproducible predetermined depths can be etched. This is for the function of the recesses also according to the invention as Particle protection is particularly advantageous since these recesses are formed by the Dry etching is now correspondingly flat, i.e. H. with shallow depth very sensitive and, above all, reproducibly manufactured can be. To apply or edit the Silicon dioxide coating is used in a further invention Process specified, the silicon dioxide after the etching first by Atomization or sputtering, secondly through thermal oxidation and third, to apply by chemical deposition.

Durch die Erfindung ist des weiteren ein Verfahren gegeben, welches die Herstellung des erfindungsgemäßen Drucksensors in einfacher Weise vorgibt.The invention further provides a method which the Production of the pressure sensor according to the invention in a simple manner pretends.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigtThe invention is shown in the drawing and in the following described in more detail. It shows

Fig. 1 einen Drucksensor im Teillängsschnitt und Fig. 1 shows a pressure sensor in partial longitudinal section and

Fig. 2 eine Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung des Drucksensors. Fig. 2 shows the individual process steps for manufacturing the pressure sensor.

Fig. 1 zeigt im Teillängsschnitt durch den Drucksensor die wesentlichen Merkmale der Erfindung. Die Membran 1 besteht hierbei aus Silizium und ist zwischen zwei Trägerplatten 2, 3 aus Glas angeordnet und mit denselben durch anodisches Bonden verbunden. Die entsprechenden Flächen der Trägerplatten 2, 3 sind durchgängig eben ausgebildet, worauf die Elektroden 4, 5 angeordnet sind. Die Membran selbst besteht, wie bereits gesagt, aus Silizium und ist in entsprechender Weise geätzt, so daß sich die in Fig. 1 dargestellte Schnittkontur der Membranplatte ergibt. Es ist dabei ein mittlerer Membranbereich 10 vorgesehen, der insgesamt gegenüber der umlaufenden Vertiefung 9 dicker ausgebildet ist und somit bei Druckbeaufschlagung insgesamt ausgelenkt wird. Die Tatsache, daß dieser auslenkbare Membranbereich 10 verdickt ist, führt dazu, daß eine Durchbiegung in diesem Bereich der Membran weitgehendst vermieden ist und sich die Durchbiegung nur auf den Bereich der Vertiefung 9, also dort, wo die Membranplatte am dünnsten ausgebildet ist, beschränkt. Durch die Glasplatten 2, 3 hindurch läuft jeweils ein Druckzuleitungskanal 6, 7, der jeweils in den verdickten Randbereich 8 der Membranplatte 1 fluchtet. Im verdickten Randbereich sind des weiteren Ausnehmungen 11, 12 eingeätzt, die sehr flach sind und gleichzeitig in den jeweiligen, zwischen Membran und Trägerplatte gebildeten Meßkammerraum, münden. Die Ausnehmungen 11, 12 sind dabei so flach, d. h. mit einer derart kleinen lichten Weite versehen, die kleiner ist als der Abstand zwischen Membranoberfläche und Trägerplatten bzw. Elektrodenoberfläche, und zwar in der Ruhelage der Membran. Aus Fig. 1 geht des weiteren hervor, daß die Druckzuleitungskanäle 6, 7 auf etwa einer gemeinsamen Achse liegend angeordnet sind. Die Elektroden 4, 5 sind mit entsprechenden Anschlußpfaden 13, 14 versehen, die vom Meßkammerinnenraum hindurch bis nach außen geführt sind, wo sie mit elektrischen Anschlußkabeln verbindbar sind. Ein besonders augenfälliger Vorteil dieser Drucksensoranordnung liegt darin, daß quasi alle Funktionen weitgehend durch die Bearbeitung, d. h. Ätzung der Membranplatte 1, bewerkstelligt werden können. Das heißt, die Membranplatte bedingt somit die Bildung des Meßkammervolumens, die Bildung der Überlastfestigkeit durch den verdickten mittleren Membranbereich zur Anlage an den Trägerplattenelektroden unter Vermeidung des Durchbruches im Biegungsbereich, sowie den Partikelschutz zum Fernhalten von störenden Partikeln aus dem Meßkammerinnenraum. Der Drucksensor ist somit insgesamt extrem einfach und kostengünstig herstellbar. Fig. 1 shows a partial longitudinal section through the pressure sensor, the essential features of the invention. The membrane 1 consists of silicon and is arranged between two carrier plates 2 , 3 made of glass and connected to them by anodic bonding. The corresponding surfaces of the carrier plates 2 , 3 are of consistently flat design, on which the electrodes 4 , 5 are arranged. As already mentioned, the membrane itself consists of silicon and is etched accordingly, so that the sectional contour of the membrane plate shown in FIG. 1 results. A central membrane region 10 is provided, which overall is thicker than the circumferential depression 9 and is thus deflected overall when pressure is applied. The fact that this deflectable membrane region 10 is thickened means that deflection in this region of the membrane is largely avoided and the deflection is limited only to the region of the recess 9 , that is to say where the membrane plate is formed thinnest. A pressure feed channel 6 , 7 runs through the glass plates 2 , 3 and is aligned with the thickened edge area 8 of the membrane plate 1 . In the thickened edge region, recesses 11 , 12 are also etched, which are very flat and at the same time open into the respective measuring chamber space formed between the membrane and the carrier plate. The recesses 11 , 12 are so flat, that is to say provided with such a small internal width which is smaller than the distance between the membrane surface and the carrier plates or electrode surface, specifically in the rest position of the membrane. From Fig. 1 shows further that the pressure supply channels 6, 7 are arranged in a common axis lying at about. The electrodes 4 , 5 are provided with corresponding connection paths 13 , 14 , which are guided from the interior of the measuring chamber to the outside, where they can be connected to electrical connection cables. A particularly striking advantage of this pressure sensor arrangement lies in the fact that virtually all functions can largely be accomplished by processing, ie etching, the membrane plate 1 . This means that the membrane plate thus causes the formation of the measuring chamber volume, the formation of the overload resistance through the thickened central membrane area for contact with the carrier plate electrodes while avoiding the breakthrough in the bending area, and the particle protection for keeping disruptive particles out of the interior of the measuring chamber. The pressure sensor is thus extremely simple and inexpensive to manufacture.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung den Fertigungsprozeß zur Herstellung eines solchen Drucksensors. Als Ausgangsmaterialien wird sowohl für das Silizium als auch für das Pyrex (Glas) Scheibenmaterial mit einem Durchmesser von 4″ verwendet. Vom Ausgangsmaterial ausgehend teilt sich der Prozeß wie dargestellt in eine auf die Silizium-Membranplatte bezogene Prozeßlinie und eine auf die Pyrexscheiben bezogene Prozeßlinie. Die Prozeßschritte in der Bearbeitung der Silizium-Membranplatte sind zum ersten, die Ätzung der Konturen der entsprechenden Siliziummembran, wobei im wesentlichen die Konturen im Bereich der auslenkbaren Membran sowie der diesen Bereich umgebenden Vertiefungen gemeint ist. In einem weiteren Prozeßschritt werden nun die Ausnehmungen in das Silizium eingeätzt, die das Partikelschutzsystem darstellen. Hierbei wird, wie in erfindungsgemäß vorgeschlagener Weise vorgegangen. Das heißt, die Ausnehmungen werden in einem Trockenätzverfahren, also nicht naßchemisch eingebracht. Diese Trockenätzung hat dabei den Vorteil, daß die sehr flach zu wählenden Ausnehmungen in ihrer Tiefendimension sehr genau und reproduzierbar hergestellt werden können, da die Ätzraten bei der Trockenätzung entsprechend klein sind. Mit Ätzraten ist hierbei im Prinzip Ätztiefe/Zeiteinheit bei Einwirkung des Ätzmittels gemeint. In einem weiteren Verfahrensschritt folgt dann die thermische Oxidation. In der anderen Prozeßlinie, die die Bearbeitung der Pyrexscheiben betrifft, werden als erstes die Druckzuführungskanäle bzw. die Druckzuführungen gebohrt. Anschließend erfolgt die Metallisierung der Glasplatten beispielsweise zur Herstellung der Elektroden. Am Ende der beiden Bearbeitungsprozesse bezüglich der Silizium-Membranplatte und bezüglich der Pyrexscheiben läuft der Herstellungsprozeß wieder zusammen im letzten gemeinsamen Verfahrensschritt, bei dem die Einzelelemente Membranplatte und Pyrexscheiben über anodisches Bonden miteinander verbunden werden. Fig. 2 shows a schematic representation of the manufacturing process for manufacturing such a pressure sensor. Disk materials with a diameter of 4 ″ are used as the starting materials for both the silicon and the Pyrex (glass). Starting from the starting material, the process divides as shown into a process line related to the silicon membrane plate and a process line related to the Pyrex disks. The process steps in the processing of the silicon membrane plate are, first, the etching of the contours of the corresponding silicon membrane, which essentially means the contours in the region of the deflectable membrane and the depressions surrounding this region. In a further process step, the recesses that represent the particle protection system are etched into the silicon. This is how the procedure proposed according to the invention is carried out. This means that the recesses are made in a dry etching process, that is, not by wet chemistry. This dry etching has the advantage that the very shallow recesses can be made very precisely and reproducibly in their depth dimension, since the etching rates during dry etching are correspondingly small. In principle, etching rates here mean etching depth / time unit when the etching agent acts. Thermal oxidation then follows in a further process step. In the other process line, which relates to the processing of the Pyrex disks, the pressure feed channels or the pressure feeds are drilled first. The glass plates are then metallized, for example to produce the electrodes. At the end of the two processing processes with regard to the silicon membrane plate and with respect to the Pyrex wafers, the manufacturing process runs together again in the last common process step, in which the individual elements of the membrane plate and Pyrex wafers are connected to one another via anodic bonding.

Insgesamt ergibt sich, daß Herstellungsverfahren und Sensor aufeinander abgestimmt sind. Unter Erhaltung aller Vorteile des konstruktiven Aufbaus des Drucksensors liefert das Verfahren im Ergebnis gleichbleibend hohe und reproduzierbare Qualität.Overall, it follows that the manufacturing process and the sensor interact are coordinated. While maintaining all the advantages of the constructive The result of the process is the construction of the pressure sensor consistently high and reproducible quality.

Claims

1.Capacitive differential pressure sensor in glass-silicon technology with a plate made of silicon serving as a pressure-sensitive membrane, which is arranged between two support plates made of glass, the plate serving as a pressure-sensitive membrane on the sides facing the support plates each having a circumferential, a middle one deflectable area of the recess surrounding the plate serving as a membrane, each support plate has a pressure supply channel running perpendicular to the contact surfaces of the support plate and the plate, via which the plate serving as a membrane can be pressurized, the support plates and the plate in their edge area by a material fit anodic bonding are connected to one another in such a way that a carrier plate together with the plate serving as a membrane forms a measuring chamber which faces the deflectable region of the surfaces of the carrier plates j are each provided with a metallization serving as an electrode, the metallization together with the opposing surfaces of the plate serving as a membrane each form a capacitor and the surfaces of the support plates ( 2 , 3 ) facing the membrane ( 1 ) serving as a membrane are consistently flat , characterized ,
that the plate ( 1 ) serving as a membrane is made thinner in the central deflectable area ( 10 ), which is surrounded by the recess ( 9 ), than in the edge area ( 8 ) connected to the carrier plates,
that the pressure supply ducts ( 6 , 7 ) are arranged in alignment in the thicker edge region of the plate ( 1 ) serving as a membrane
and that in order to prevent the penetration of interfering particles, the edge region ( 8 ) of the plate ( 1 ) serving as a membrane is provided with a recess ( 11 , 12 ) on the side facing the respective pressure supply channel, which in turn is in the respective measuring chamber opens and each has a clear width that is smaller than the remaining distance of the respective plate side deflected at the measuring range pressure in the deflectable area ( 10 ) to the respective electrode ( 4 , 5 ).

2. Capacitive differential pressure sensor in glass-silicon technology according to claim 1, characterized in that the deflectable, from the recess ( 9 ) enclosed area ( 10 ) and the electrodes ( 4 , 5 ) of the carrier plates ( 2 , 3 ) in the plane are round.

3. Capacitive differential pressure sensor in glass-silicon technology according to claim 1, characterized in that the deflectable, from the recess ( 9 ) enclosed area ( 10 ) and the electrodes ( 4 , 5 ) of the carrier plates ( 2 , 3 ) in the plane are rectangular.

4. Capacitive differential pressure sensor in glass-silicon technology according to claim 1, characterized in that the deflectable region ( 10 ) enclosed by the depression ( 9 ) and the electrodes ( 4 , 5 ) of the carrier plates ( 2 , 3 ) are square in area are trained.

5. Capacitive differential pressure sensor in glass-silicon technology according to one or more of the preceding claims, characterized in that the plate serving as a membrane is provided on both sides with a silicon dioxide layer at least in the deflectable area correspondingly enclosed by the depression ( 9 ) .

6. Capacitive differential pressure sensor in glass-silicon technology according to claim 5, characterized in that the electrodes ( 4 , 5 ) with on the corresponding surfaces of the carrier plates ( 2 , 3 ) applied electrical connection paths ( 13 , 14 ) are provided by the Electrode area extend beyond the edge area to the outside.

7. The method for producing the plate serving as a diaphragm of a differential pressure sensor according to claim 1, characterized in that the recesses ( 6 , 7 ) serving to prevent the penetration of interfering particles are introduced in a dry etching process into the plate ( 1 ) in a separate process step.

8. A method for producing a differential pressure sensor according to claim 1, characterized in that it comprises the following steps:
Silicon dioxide gets through after etching

a) atomization or sputtering
b) thermal oxidation
c) chemical deposition

upset.