DE102015103236B4

DE102015103236B4 - Eine mems-sensorstruktur zum abfühlen von druckwellen und einer änderung des umgebungsdrucks und zugehöriges herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102015103236B4
Application number: DE102015103236.8A
Authority: DE
Inventors: Alfons Dehe
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2035-03-06
Also published as: US9438979B2; KR20150105232A; US20150256913A1; KR101740113B1; CN104902400A; DE102015103236A1; CN104902400B

Abstract

Sensorstruktur (100), aufweisend:
eine erste Diaphragmastruktur (102);
ein Elektrodenelement (106);
eine zweite Diaphragmastruktur (104), die auf einer der ersten Diaphragmastruktur (102) entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements (106) angeordnet ist,
wobei die erste Diaphragmastruktur (102) und die zweite Diaphragmastruktur (104) eine Kammer (108) ausbilden, wobei der Druck in der Kammer (108) niedriger ist als der Druck (112) außerhalb der Kammer (108); und
eine Schaltung, die konfiguriert ist,
• um zumindest ein erstes elektrisches Signal und ein zweites elektrisches Signal von dem Elektrodenelement (106) zu verarbeiten, die mittels einer Auslenkung der ersten Diaphragmastruktur (102) und einer Auslenkung der zweiten Diaphragmastruktur (104) gleichzeitig generiert werden, und
• um auf Grundlage eines Vergleiches des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals miteinander, sowohl eine Veränderung eines auf die Sensorstruktur einwirkenden Umgebungsdrucks mittels einer Addition des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals als auch eine Größe von auf die Sensorstruktur einwirkenden Druckwellen mittels einer Subtraktion des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals zu ermitteln.

Description

Verschiedene Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine Sensorstruktur, die eine erste Diaphragmastruktur, ein zweites Diaphragma, ein Elektrodenelement, das zwischen den jeweiligen Diaphragmaelementen angeordnet ist, und eine Schaltung, die konfiguriert ist, um zumindest ein Signal zu verarbeiten, das durch eine Auslenkung der ersten Diaphragmastruktur und eine Auslenkung der zweiten Diaphragmastruktur generiert ist, aufweist.
Ein typisches Mikrofon hat ein Diaphragma, das einfallenden Druckwellen ausgesetzt ist. Diese Druckwellen führen dazu, dass das Diaphragma ausgelenkt wird, und diese Auslenkung wird von verschiedenen Wandlermechanismen erkannt und in ein elektrisches Signal konvertiert. In einem Mikrofon eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS-Mikrofon) können herkömmliche Wandlermechanismen piezoelektrische, piezoresistive, optische und kapazitive Mechanismen umfassen. Ein einfaches MEMS-Mikrofon kann ein Kondensator sein, der aus einer Gegenelektrode, öfter als „Rückplatte“ bezeichnet, und einer Membran besteht. Wenn eine Spannung an das kapazitive Rückplatten-/Diaphragmasystem angelegt wird, und Schallwellen das Diaphragma zum Schwingen bringen, können die Schallwellen in verwendbare elektrische Signale konvertiert werden, indem die Änderung der Kapazität gemessen wird, die durch die Bewegung des Diaphragmas relativ zur Rückplatte hervorgerufen wird. Viele MEMS-Drucksensoren setzen die oben beschriebenen verschiedenen Wandlermechanismen gleichermaßen ein, um eine Änderung des Atmosphärendrucks abzufühlen.
Aus den Dokument DE 10 2014 212 340 A1 ist ein MEMS-Mikrofon bekannt, das ein erstes Membranelement, ein Gegenelektrodenelement und einen Niederdruckbereich zwischen dem ersten Membranelement und dem Gegenelektrodenelement umfasst. Der Niederdruckbereich hat einen Druck, der kleiner als ein Umgebungsdruck um das MEMS-Mikrofon ist. Das MEMS-Mikrofon kann mit einer Stromversorgungsschaltung und einem Verstärker verbunden sein, wobei der Verstärker ein verstärktes Ausgangssignal erzeugen kann, welches proportional zu einer Differenz der Eingangssignale ist, um die Größe von Druckwellen zu bestimmen.
Wang, Chuan Che, et al. „Contamination-insensitive differential capacitive pressure sensors." Journal ofmicroelectromechanical systems 9.4 (2000): 538-543, beschreibt einen differenziellen kapazitiven Drucksensor, der eine feste Mittelelektrode zwischen zwei bewegbaren Fühlplatten umfasst. Aus den drei Platten und mehreren Säulen, die die bewegbaren Fühlplatten miteinander befestigen und eine Wirkung von einem Umgebungsdruck auf die Fühlplatten beseitigen sollen, wird ein luftleerer, abgedichteter Hohlraum gebildet.
Bay, Jesper et al. „Design of a silicon microphone with differential read-out of a sealed double parallel-plate capacitor.“ Sensors and Actuators A: Physical 53.1-3 (1996): 232- 236 beschreibt ein Mikrofon mit zwei Membranen, welche auf unterschiedlichen Seiten einer Mittelelektrode angeordnet sind. Die Membranen werden entgegengesetzt geladen, um einen Einsturz der Membrane auf die Elektrode zu vermeiden.
Aus dem Dokument US 2013 / 0 108 074 A1 ein MEMS-Mikrofon bekannt, das eine erste Membran und eine zweite Membran mit einem eingeschlossenen Hohlraum zwischen der ersten Membran und der zweiten Membran aufweist. Die erste Membran ist an eine Rückplatte angegliedert, welche eine erste Mikrofon-Struktur bildet, und die zweite Membran ist an eine Rückplatte angegliedert, welche eine zweite Mikrofon-Struktur bildet. Die Mikrofon-Strukturen sind an einen Signalprozessor angeschlossen, welcher die Signale der zwei Mikrofon-Strukturen kombiniert.
In verschiedenen Ausführungsformen ist eine Sensorstruktur bereitgestellt. Die Sensorstruktur weist eine erste Diaphragmastruktur; ein Elektrodenelement; und eine zweite Diaphragmastruktur auf, die an einer der ersten Diaphragmastruktur entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements angeordnet ist; wobei die erste Diaphragmastruktur und die zweite Diaphragmastruktur eine Kammer ausbilden, wobei der Druck in der Kammer niedriger ist als der Druck außerhalb der Kammer. Ferner weist die Sensorstruktur eine Schaltung auf, die konfiguriert ist, um zumindest ein erstes elektrisches Signal und ein zweites elektrisches Signal von dem Elektrodenelement zu verarbeiten, die mittels einer Auslenkung der ersten Diaphragmastruktur und einer Auslenkung der zweiten Diaphragmastruktur gleichzeitig generiert werden, und um auf Grundlage eines Vergleiches des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals miteinander, sowohl eine Veränderung eines auf die Sensorstruktur einwirkenden Umgebungsdrucks mittels einer Addition des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals als auch eine Größe von auf die Sensorstruktur einwirkenden Druckwellen mittels einer Subtraktion des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals zu ermitteln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur ferner zumindest eine Säulenstruktur umfassen, die zwischen der ersten Diaphragmastruktur und der zweiten Diaphragmastruktur angeordnet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die zumindest eine Säulenstruktur angeordnet, um die erste Diaphragmastruktur elektrisch mit der zweiten Diaphragmastruktur zu koppeln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kreuzt die zumindest eine Säulenstruktur zumindest teilweise die Kammer, die durch die erste Diaphragmastruktur und die zweite Diaphragmastruktur ausgebildet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Elektrodenelement zumindest teilweise in der Kammer angeordnet, die durch die erste Diaphragmastruktur und die zweite Diaphragmastruktur ausgebildet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist der Druck in der Kammer, die durch die erste Diaphragmastruktur und die zweite Diaphragmastruktur ausgebildet ist, im Wesentlichen ein Vakuum.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur ferner umfassen: eine Trägerstruktur, die die Sensorstruktur trägt, und eine elastische Struktur, die zwischen der Sensorstruktur und der Trägerstruktur gekoppelt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Trägerstruktur ein mikroelektromechanisches System.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst die elastische Struktur eine Barrierestruktur, die relativ zur ersten Diaphragmastruktur und zur zweiten Diaphragmastruktur angeordnet ist, um eine geschlossene Kapsel um die Kammer herum auszubilden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst die elastische Struktur ferner ein Federstützelement, das zwischen der Trägerstruktur und der Barrierestruktur gekoppelt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Oberfläche der ersten Diaphragmastruktur an einer Oberfläche der Trägerstruktur angebracht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Elektrodenelement an der Trägerstruktur durch zumindest eine Lücke in der elastischen Struktur angebracht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur ferner umfassen: einen in der Trägerstruktur ausgebildeten Hohlraum.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Sensorstruktur über den gesamten Hohlraum in der Trägerstruktur aufgehängt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorstruktur bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: das Ausbilden einer ersten Diaphragmastruktur; das Ausbilden eines Elektrodenelements; das Ausbilden einer zweiten Diaphragmastruktur auf einer der ersten Diaphragmastruktur entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements, wobei die erste Diaphragmastruktur und die zweite Diaphragmastruktur eine Kammer ausbilden, wobei der Druck in der Kammer niedriger ist als der Druck außerhalb der Kammer, und das Anschließen einer Schaltung, die konfiguriert ist, um zumindest ein erstes elektrisches Signal und ein zweites elektrisches Signal von dem Elektrodenelement zu verarbeiten, die durch eine Auslenkung der ersten Diaphragmastruktur und eine Auslenkung der zweiten Diaphragmastruktur gleichzeitig generiert werden, und um auf Grundlage eines Vergleiches des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals miteinander, sowohl eine Veränderung eines auf die Sensorstruktur einwirkenden Umgebungsdrucks mittels einer Addition des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals als auch eine Größe von auf die Sensorstruktur einwirkenden Druckwellen mittels einer Subtraktion des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals zu ermitteln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner umfassen: das Ausbilden zumindest einer Säulenstruktur, die zwischen der ersten Diaphragmastruktur und der zweiten Diaphragmastruktur angeordnet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner umfassen: das Bereitstellen einer Trägerstruktur, um die Sensorstruktur zu tragen; das Ausbilden eines Hohlraums in der Trägerstruktur; und das Bereitstellen einer elastischen Struktur, die zwischen der Sensorstruktur und der Trägerstruktur gekoppelt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner umfassen: das Aufhängen der Sensorstruktur über den gesamten Hohlraum in der Trägerstruktur. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen das Verfahren, wobei die elastische Struktur eine Barrierestruktur umfasst, die relativ zur ersten Diaphragmastruktur und zur zweiten Diaphragmastruktur angeordnet ist, um eine geschlossene Kapsel um die Kammer herum auszubilden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen das Verfahren, wobei die elastische Struktur ferner ein Federstützelement umfasst, das zwischen der Trägerstruktur und der Barrierestruktur gekoppelt ist.
In den Zeichnungen beziehen sich ähnliche Referenzzeichen allgemein auf die gleichen Teile in allen unterschiedlichen Darstellungen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise im Maßstab, der Schwerpunkt wird stattdessen auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1A eine perspektivische Querschnittansicht einer Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur zeigt;
1B die Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur nach 1A zeigt, wobei Druckwellen die Doppeldiaphragmastruktur dazu bringen, von einer Ruhelage auszulenken.
1C die Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur nach 1A zeigt, wobei eine Änderung des Umgebungsdrucks die Diaphragmastrukturen dazu bringt, von einer Ruhelage auszulenken.
2 einen Querschnitt einer Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
3A einen schematischen Über-Kopf-Querschnitt eines Doppeldiaphragma-MEMS-Sensors zeigt, wobei das Gegenelektrodenelement in einer x-förmigen Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen implementiert ist;
3B einen Querschnitt der Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur nach 3A zeigt, wobei die Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur sich in einer Ruhelage gemäß verschiedenen Ausführungsformen befindet;
3C und 3D die Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur nach 3B zeigen, wobei die Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur aufgrund des Einflusses von Explosionsdruck gemäß verschiedenen Ausführungsformen schwingt und/oder ausgelenkt wird;
3E die Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur nach 3B zeigt, wobei eine Änderung des Umgebungsdrucks die Diaphragmastrukturen dazu bringt, von einer Ruhelage gemäß verschiedenen Ausführungsformen auszulenken;
4A die Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur nach 3B zeigt, wobei eine Kammer durch die Diaphragmastrukturen ausgebildet werden kann und der Druck in der Kammer niedriger sein kann als der Druck außerhalb der Kammer, als Folge des niedrigen Drucks innerhalb der Kammer kann das zu einer unerwünschten Auslenkung der Diaphragmastrukturen hin zum Elektrodenelement gemäß verschiedenen Ausführungsformen führen;
4B schematisch ein Einheitendiagramm eines Diaphragmastruktursegments veranschaulicht, das den Bereich zwischen zwei oder mehreren Säulen überspannt. Die „Seitenlänge“ der Diaphragmastruktur, ihre Dicke und ihre Eigenspannung legen das Maß fest, in dem die Diaphragmastruktur unter einem bestimmten ausgeübten Druck auslenken kann;
5 grafisch die Berechnungsergebnisse für Diaphragma-Auslenkung unter 1 Bar Druck (Atmosphärendruck) eines Einheitsquadratsegments einer spannungsfreien Polysilicium- Membrans für unterschiedliche Dicken und Seitenlängen veranschaulicht;
6 den Querschnitt einer Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur zeigt, die eine optionale Verarbeitungsschaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst;
7 eine Darstellung eines Schaltplans einer Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
8 grafisch in Form eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Verarbeitung von elektrischen Signalen veranschaulicht, die durch eine Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen erzeugt werden können;
9 ein Blockdiagramm einer Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur zeigt, die in eine Mobiltelefonvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen integriert ist;
10A-10C grafisch in Form eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Errichtung einer Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;

Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezifische Details und Ausführungsformen zeigen, in welchen die Offenbarung durchgeführt werden kann.
Das Wort „beispielhaft“ wird hierin mit der Bedeutung „als Beispiel, Fall oder zur Veranschaulichung dienend“ verwendet. Jede Ausführungsform oder jeder Entwurf, der hierin als „beispielhaft“ beschrieben wird, soll nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Entwürfen aufgefasst werden. Das Wort „über“, das in Bezug auf ein abgeschiedenes Material, das „über“ eine Seite oder Oberfläche ausgebildet ist, verwendet wird, kann hierin mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „direkt auf“, z. B. in direktem Kontakt mit, der jeweiligen Seite oder Oberfläche ausgebildet werden kann. Das Wort „über“, das in Bezug auf ein abgeschiedenes Material, das „über“ eine Seite oder Oberfläche ausgebildet ist, verwendet wird, kann hierin mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „indirekt auf“ der jeweiligen Seite oder Oberfläche ausgebildet werden kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der jeweiligen Seite oder Oberfläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sein können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur bereitgestellt, wobei ein Elektrodenelement zwischen den Diaphragmaelementen angeordnet sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Doppeldiaphragma-MEMS-Sensorstruktur in der Lage sein kann, gleichzeitig sowohl Druckwellen als auch Änderungen im Umgebungsatmosphärendruck abzufühlen. Folglich können die Erfassungsfähigkeiten der MEMS-Sensorstruktur verbessert werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Diaphragma eine Platte oder eine Membran aufweisen. Eine Platte kann als ein Diaphragma, das unter Zugspannung steht, verstanden werden. Außerdem kann eine Membran als ein Diaphragma, das unter Zugspannung steht, verstanden werden. Obwohl verschiedene Ausführungsformen unten genauer in Bezug auf eine Membran beschrieben werden, kann sie alternativ mit einer Platte oder allgemein mit einem Diaphragma bereitgestellt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist 1A eine stark abstrahierte Querschnittansicht einer Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 100, die eine erste Membranstruktur 102, eine zweite Membranstruktur 104, ein Elektrodenelement 106 und eine Kammer 108, die durch die zwei Membranelemente 102 respektive 104 ausgebildet ist, aufweisen kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Druck innerhalb der Kammer 108 niedriger sein, als der Druck außerhalb der Kammer. Der Druck innerhalb der Kammer 108 kann im Wesentlichen ein Vakuum sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Schallwellen 110, die in die Kammer 108 einfallen, die Kammer veranlassen, relativ zum Elektrodenelement 106 auszulenken, z. B. wie in 1B gezeigt, da die Kammer 108 aufgrund der Schallwellen 110 auslenkt, kann die erste Membranstruktur 102 in eine Richtung im Wesentlichen hin zum Elektrodenelement 106 auslenken, während die zweiten Membranstruktur 104 gleichzeitig im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die erste Membranstruktur 102 auslenken kann und sich daher vom Elektrodenelement 106 entfernen kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 1C gezeigt kann ein erhöhter Umgebungsdruck, P+ (mit der Referenzziffer 112 benannt), außerhalb der Kammer 108 die erste Membranstruktur 102 und die zweite Membranstruktur 104 dazu bringen, im Wesentlichen hin zum Elektrodenelement 106 auszulenken.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können elektrische Signale durch die Bewegung der Membranstrukturen 102 und 104 generiert werden. Die elektrischen Signale können dann durch eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen (nicht gezeigt) verglichen und in verwendbare Information konvertiert werden, wie es für eine bestimmte Anwendung, z. B. das Abfühlen einer Druckänderung, z. B. das Detektieren der Größe der Druckwellen, die auf die Membranstrukturen 102 und 104 einwirken, gewünscht sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 2 veranschaulicht kann die Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 eine erste Membranstruktur 202, eine zweite Membranstruktur 204 und ein Elektrodenelement 206 umfassen, wobei die erste Membranstruktur 202 und die zweite Membranstruktur 204 so angeordnet sind, dass sie eine Kammer 203 ausbilden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Druck innerhalb der Kammer 203 niedriger sein, als der Druck außerhalb der Kammer. Der Druck innerhalb der Kammer 203 kann im Wesentlichen ein Vakuum sein.
Die Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 kann ferner zumindest eine Säulenstruktur 208 aufweisen, die zwischen der ersten Membranstruktur 202 und der zweiten Membranstruktur 204 angeordnet ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 ferner eine Trägerstruktur 210 und einen Hohlraum 212, der in der Trägerstruktur 210 ausgebildet ist, umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 ferner eine Isolierschicht 207 aufweisen, die angeordnet ist, um die erste Membranstruktur 202 und die zweite Membranstruktur 204 von der Herstellung eines elektrischen Kontakts mit dem Elektrodenelement 206 zu isolieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägerstruktur 210 ein Halbleitersubstrat wie ein Siliciumsubstrat sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägerstruktur 210 andere Halbleitermaterialien wie Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere Halbleiterelemente und/oder -verbindungen (z. B. eine III-V-Halbleiterverbindung wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder eine II-VI-Halbleiterverbindung oder eine ternäre Halbleiterverbindung oder eine quaternäre Halbleiterverbindung) umfassen oder sich daraus zusammensetzen, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 212 in der Trägerstruktur 210 durch verschiedene Ätzverfahren ausgebildet werden, z. B. isotropes Gasphasenätzen, Nassätzen, isotropes Trockenätzen, Plasmaätzen, etc.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 212 eine quadratische oder im Wesentlichen quadratische Form haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 212 eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Form haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 212 kreisförmig oder im Wesentlichen kreisförmig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 212 eine ovale oder im Wesentlichen ovale Form haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 212 die Form eines Dreiecks oder im Wesentlichen eines Dreiecks haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 212 kreuzförmig oder im Wesentlichen kreuzförmig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 212 in jeder Form ausgebildet werden, die für eine bestimmte Anwendung erwünscht sein kann. Die zweite Membranstruktur 204 kann über die Oberseite 210a der Trägerstruktur 210 durch verschiedene Herstellungsverfahren ausgebildet werden, z. B. physikalische Gasphasenabscheidung, elektrochemische Abscheidung, chemische Gasphasenabscheidung und Molekularstrahlepitaxie. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Membranstruktur 204 über die Oberseite 210a der Trägerstruktur 210 ausgebildet werden, bevor der Hohlraum 212 in der Trägerstruktur 210 ausgebildet wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Membranstruktur 204 eine quadratische oder im Wesentlichen quadratische Form haben. Die zweite Membranstruktur 204 kann eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Form haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Membranstruktur 204 kreisförmig oder im Wesentlichen kreisförmig sein. Die zweite Membranstruktur 204 kann eine ovale oder im Wesentlichen ovale Form haben. Die zweite Membranstruktur 204 kann die Form eines Dreiecks oder im Wesentlichen eines Dreiecks haben. Die zweite Membranstruktur 204 kann kreuzförmig oder im Wesentlichen kreuzförmig sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Membranstruktur 204 in jeder Form ausgebildet werden, die für eine bestimmte Anwendung gewünscht sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Membranstruktur 204 sich aus einem Halbleitermaterial wie z. B. Silicium zusammensetzen oder dieses aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Membranstruktur 204 andere Halbleitermaterialien wie Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere Halbleiterelemente und/oder -verbindungen (z. B. eine III-V-Halbleiterverbindung wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder eine II-VI-Halbleiterverbindung oder eine ternäre Halbleiterverbindung oder eine quaternäre Halbleiterverbindung) aufweisen oder sich daraus zusammensetzen, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Membranstruktur 204 sich aus zumindest einem Metall, dielektrischen Material, piezoelektrischen Material, piezoresistiven Material und ferroelektrischen Material zusammensetzen oder diese umfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dicke T2 der zweiten Membranstruktur 204 sich beispielsweise im Bereich von 300 nm bis 10 µm, z. B. im Bereich von 300 nm bis 400 nm, z. B. im Bereich von 400 nm bis 500 nm, z. B. im Bereich von 500 nm bis 1 µm, z. B. im Bereich von 1 µm bis 3 µm, z. B. im Bereich von 3 µm bis 5 µm, z. B. von 5 µm bis 10 µm befinden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 2 veranschaulicht kann zumindest ein Teil der Isolationsschicht 207 zwischen einer Unterseite 206b des Elektrodenelements 206 und einer Oberseite 204a der zweiten Membranstruktur 204 angeordnet sein.
Wie in 2 veranschaulicht, kann zumindest ein Teil der Isolationsschicht 207 zwischen einer Oberseite 206a des Elektrodenelements 206 und einer Unterseite 202b einer ersten Membranstruktur 202 angeordnet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Membranstruktur 202, das Elektrodenelement 206, die zweite Membranstruktur 204 und die Isolationsschicht 207 in einer Stapelstruktur angeordnet werden. Mit anderen Worten kann die Isolationsschicht zumindest einen Teil von jeweils der ersten Membranstruktur 202, dem Elektrodenelement 206, der zweiten Membranstruktur 204 umschließen. Die erste Membranstruktur 202, das Elektrodenelement 206, die zweite Membranstruktur 204 und die Isolationsschicht 207 können als ein Typ von Laminatstruktur implementiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Isolationsschicht 207 zumindest teilweise die erste Membranstruktur 202, das Elektrodenelement 206, die zweite Membranstruktur 204 an die Trägerstruktur 210 anbringen und/oder fixieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Isolationsschicht 207 sich aus verschiedenen Dielektrika, wie zum Beispiel ein Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borophosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide, zusammensetzen oder diese aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Teil der Isolationsschicht 207, der sich zwischen der Unterseite 206b des Elektrodenelements 206 und der Oberseite 204a der zweiten Membranstruktur 204 erstrecken kann, eine Dicke im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis 10 µm, z. B. im Bereich von 300 nm bis 400 nm, z. B. im Bereich von 400 nm bis 500 nm, z. B. im Bereich von 500 nm bis 1 µm, z. B. im Bereich von 1 µm bis 3 µm, z. B. im Bereich von 3 µm bis 5 µm, z. B. im Bereich von 5 µm bis 10 µm haben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Teil der Isolationsschicht 207, der sich zwischen der Oberseite 206a des Elektrodenelements 206 und der Unterseite 202b der ersten Membranstruktur 202 erstrecken kann, eine Dicke im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis 10 µm, z. B. im Bereich von 300 nm bis 400 nm, z. B. im Bereich von 400 nm bis 500 nm, z. B. im Bereich von 500 nm bis 1 µm, z. B. im Bereich von 1 µm bis 3 µm, z. B. im Bereich von 3 µm bis 5 µm, z. B. im Bereich von 5 µm bis 10 µm haben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Distanz zwischen der Oberseite 206a des Elektrodenelements 206 und der Unterseite 202b der ersten Membranstruktur 202 als ein erster Abfühlspalt S1 definiert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Abfühlspalt S1 im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis 10 µm, z. B. im Bereich von 300 nm bis 400 nm, z. B. im Bereich von 400 nm bis 500 nm, z. B. im Bereich von 500 nm bis 1 µm, z. B. im Bereich von 1 µm bis 3 µm, z. B. im Bereich von 3 µm bis 5 µm, z. B. im Bereich von 5 µm bis 10 µm liegen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Distanz zwischen der Unterseite 206b des Elektrodenelements 206 und einer Oberseite 204a der zweiten Membranstruktur 204 als ein zweiter Abfühlspalt S2 definiert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Abfühlspalt S2 im Bereich z. B. von etwa 300 nm bis 10 µm, z. B. im Bereich von 300 nm bis 400 nm, z. B. im Bereich von 400 nm bis 500 nm, z. B. im Bereich von 500 nm bis 1 µm, z. B. im Bereich von 1 µm bis 3 µm, z. B. im Bereich von 3 µm bis 5 µm, z. B. im Bereich von 5 µm bis 10 µm liegen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 2 veranschaulicht kann das Elektrodenelement 206 eine erste leitfähige Schicht 206c, eine elektrische Insolationsschicht 206d und eine zweite leitfähige Schicht 206e. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können sich die erste leitfähige Schicht 206c und die zweite leitfähige Schicht 206e aus dem gleichen leitfähigen Material zusammensetzen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können sich die erste leitfähige Schicht 206c und die zweite leitfähige Schicht 206e aus unterschiedlichem leitfähigen Material zusammensetzen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste leitfähige Schicht 206c des Elektrodenelements 206 aus verschiedenen Metallen, z. B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel und verschiedene Legierungen wie Aluminiumsilber und Kupfernickel zusammengesetzt sein oder diese aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste leitfähige Schicht 206c des Elektrodenelements 206 aus verschiedenen Halbleitermaterialien zusammengesetzt sein oder diese aufweisen, die dotiert sein können, sodass sie elektrisch leitfähig sind, z. B. eine Polysilicium-Schicht, die mit Bor, Phosphor oder Arsen stark dotiert ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste leitfähige Schicht 206c des Elektrodenelements 206 eine Dicke im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 5 µm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 µm, z. B. im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 2 µm, z. B. im Bereich von etwa 2 µm bis etwa 3 µm, z. B. im Bereich von etwa 3 µm bis etwa 4 µm, z. B. im Bereich von etwa 4 µm bis etwa 5 µm haben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Insolationsschicht 206d des Elektrodenelements 206 aus verschiedenen dielektrischen Materialien zusammengesetzt sein oder diese umfassen, wie beispielsweise Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borophosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Insolationsschicht 206d sich aus verschiedenen Halbleitermaterialien wie Siliciumdioxid, Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder anderen Halbleiterelementen und/oder -verbindungen (z. B. eine III-V-Halbleiterverbindung wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder eine II-VI-Halbleiterverbindung oder eine ternäre Halbleiterverbindung oder eine quaternäre Halbleiterverbindung) zusammensetzen oder diese umfassen, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite leitfähige Schicht 206e des Elektrodenelements 206 aus verschiedenen Metallen, z. B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel und verschiedene Legierungen wie Aluminiumsilber und Kupfernickel zusammengesetzt sein oder diese aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite leitfähige Schicht 206e des Elektrodenelements 206 aus verschiedenen Halbleitermaterialien zusammengesetzt sein oder diese umfassen, die dotiert sein können, sodass sie elektrisch leitfähig sind, z. B. eine Polysilicium-Schicht, die mit Bor, Phosphor oder Arsen stark dotiert ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite leitfähige Schicht 206e des Elektrodenelements 206 eine Dicke im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 5 µm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 µm, z. B. im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 2 µm, z. B. im Bereich von etwa 2 µm bis etwa 3 µm, z. B. im Bereich von etwa 3 µm bis etwa 4 µm, z. B. im Bereich von etwa 4 µm bis etwa 5 µm haben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 über die Oberseite 207a der Isolationsschicht 207 durch verschiedene Herstellungsverfahren ausgebildet sein, z. B. physikalische Gasphasenabscheidung, elektrochemische Abscheidung, chemische Gasphasenabscheidung und Molekularstrahlepitaxie.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 eine quadratische oder im Wesentlichen quadratische Form haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Form haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 kreisförmig oder im Wesentlichen kreisförmig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 eine ovale oder im Wesentlichen ovale Form haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 die Form eines Dreiecks oder im Wesentlichen eines Dreiecks haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 kreuzförmig oder im Wesentlichen kreuzförmig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 in jeder Form ausgebildet sein, die für eine bestimmte Anwendung gewünscht sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 sich aus einem Halbleitermaterial wie z. B. Silicium zusammensetzen oder dieses umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 andere Halbleitermaterialien wie Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere Halbleiterelemente und/oder -verbindungen (z. B. eine III-V-Halbleiterverbindung wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder eine II-VI-Halbleiterverbindung oder eine ternäre Halbleiterverbindung oder eine quaternäre Halbleiterverbindung) aufweisen oder sich daraus zusammensetzen, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Membranstruktur 202 sich aus zumindest einem Metall, dielektrischen Material, piezoelektrischen Material, piezoresistiven Material und ferroelektrischen Material zusammensetzen oder diese aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dicke T1 der ersten Membranstruktur 202 sich beispielsweise im Bereich von 300 nm bis 10 µm, z. B. im Bereich von 300 nm bis 400 nm, z. B. im Bereich von 400 nm bis 500 nm, z. B. im Bereich von 500 nm bis 1 µm, z. B. im Bereich von 1 µm bis 3 µm, z. B. im Bereich von 3 µm bis 5 µm, z. B. im Bereich von 5 µm bis 10 µm befinden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 4A veranschaulicht können aufgrund des Vakuums und/oder Niedrigdrucks in der Kammer 203 die erste und zweite Membranstruktur 202 respektive 204 durch einen Umgebungsdruck A_p belastet werden, was zu einer unerwünschten Auslenkung der Membranstrukturen 202 und 204 hin zu dem Elektrodenelement 206 führt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann diese unerwünschte Auslenkung durch den Zusatz von zumindest einer Säulenstruktur 208 beseitigt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 zwischen der Unterseite 202b der ersten Membranstruktur 202 und der Oberseite 204a der zweiten Membranstruktur 204 angeordnet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 über die Oberseite 204a der zweiten Membranstruktur 204 durch verschiedene Herstellungsverfahren ausgebildet werden, z. B. physikalische Gasphasenabscheidung, elektrochemische Abscheidung, chemische Gasphasenabscheidung und Molekularstrahlepitaxie.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 zwischen der Unterseite 202b der ersten Membranstruktur 202 und der Oberseite 204a der zweiten Membranstruktur 204 angeordnet werden, um die erste Membranstruktur 202 mechanisch mit der zweiten Membranstruktur 204 zu koppeln und/oder an dieser zu befestigen. In verschiedenen Ausführungsformen, in denen die ersten Membranstruktur 202 mechanisch durch die zumindest eine Säulenstruktur 208 mit der zweiten Membranstruktur 204 gekoppelt sein kann, kann eine Verschiebung und/oder Auslenkung einer der Membranstrukturen eine proportionale Verschiebung und/oder Auslenkung der anderen Membranstruktur verursachen. Mit anderen Worten kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen die zumindest eine Säulenstruktur 208 die erste Membranstruktur 202 mit der zweiten Membranstruktur 204 koppeln und/oder an dieser befestigen, sodass die erste und zweite Membranstruktur 202 und 204 im Wesentliche die gleiche Struktur erhalten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 zwischen der Unterseite 202b der ersten Membranstruktur 202 und der Oberseite 204a der zweiten Membranstruktur 204 angeordnet werden, um die erste Membranstruktur 202 elektrisch mit der zweiten Membranstruktur 204 zu koppeln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 zwischen der Unterseite 202b der ersten Membranstruktur 202 und der Oberseite 204a der zweiten Membranstruktur 204 angeordnet werden, um die erste Membranstruktur 202 elektrisch von der zweiten Membranstruktur 204 zu isolieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 eine Höhe H1 beispielsweise im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 10 µm, z. B. im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 2 µm, z. B. im Bereich von etwa 2 µm bis etwa 2,5 µm, z. B. im Bereich von etwa 2,5 µm bis etwa 5 µm, z. B. im Bereich von etwa 5 µm bis etwa 7 µm, z. B. im Bereich von etwa 7 µm bis etwa 10 µm aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke T3 der zumindest einen Säulenstruktur 208 beispielsweise im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 10 µm, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, z. B. im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1 µm, z. B. im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 3 µm, z. B. im Bereich von etwa 3 µm bis etwa 5 µm, z. B. von etwa 5 µm bis etwa 10 µm liegen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 sich aus einem Halbleitermaterial wie z. B. Silicium zusammensetzen oder dieses aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 andere Halbleitermaterialien wie Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder andere Halbleiterelemente und/oder -verbindungen (z. B. eine III-V-Halbleiterverbindung wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder eine II-VI-Halbleiterverbindung oder eine ternäre Halbleiterverbindung oder eine quaternäre Halbleiterverbindung) aufweisen oder sich daraus zusammensetzen, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 sich aus zumindest einem Metall, dielektrischen Material, piezoelektrischen Material, piezoresistiven Material und ferroelektrischen Material zusammensetzen oder diese aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 2 veranschaulicht kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 als eine Vielzahl an Säulen implementiert werden, die sich zwischen der Unterseite 202b der ersten Membranstruktur 202 und der Oberseite 204a der zweiten Membranstruktur 204 erstrecken. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kontaktiert und/oder berührt die zumindest eine Säulenstruktur 208 das Elektrodenelement 206 nicht, sondern verläuft durch das Elektrodenelement 206 über Öffnungen oder Löcher 214 im Elektrodenelement 206.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die zumindest eine Säulenstruktur 208 als eine Vielzahl an Säulen implementiert werden kann, wie in 4A und 4B veranschaulicht, kann der Abstand L1 zwischen den Säulen 208 im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 50 µm, z. B. im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 5 µm, z. B. im Bereich von etwa 5 µm bis etwa 10 µm, z. B. im Bereich von etwa 10 µm bis etwa 20 µm, z. B. im Bereich von etwa 20 µm bis etwa 25 µm, z. B. im Bereich von etwa 25 µm bis etwa 50 µm liegen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 einstückig mit der ersten und zweiten Membranstruktur 202 respektive 204 ausgebildet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Membranstruktur 202, die zweite Membranstruktur 204 und die zumindest eine Säulenstruktur 208 eine einstückige Struktur aus dem gleichen Material ausbilden, z. B. Silicium.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Membranstruktur 202, die zweite Membranstruktur 204 und die zumindest eine Säulenstruktur 208 jeweils in diskreten Schritten während des Herstellungsverfahrens der Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 ausgebildet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Säulenstruktur 208 ein Material, das sich von jenem der ersten und zweiten Membranstruktur 202 respektive 204 unterscheidet, aufweisen oder sich daraus zusammensetzen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3A-E veranschaulicht kann die Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 ferner eine elastische Struktur 302 aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elastische Struktur 302 eine Barrierestruktur 304 aufweisen, die relativ zur ersten Membranstruktur 202 und zur zweiten Membranstruktur 204 angeordnet sein kann, um eine geschlossene Kapsel um die Kammer 203 herum auszubilden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Barrierestruktur 304, die erste Membranstruktur 202 und die zweite Membranstruktur 204 eine einstückige Struktur aus dem gleichen Material z. B. Silicium ausbilden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Barrierestruktur 304, die erste Membranstruktur 202 und die zweite Membranstruktur 204 jeweils in diskreten Schritten während des Herstellungsverfahrens der Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 ausgebildet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Barrierestruktur 304 ein Material, das sich von jenem der ersten und zweiten Membranstruktur 202 respektive 204 unterscheidet, aufweisen oder sich aus diesem zusammensetzen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Barrierestruktur 304 mit der Trägerstruktur 210 gekoppelt und/oder an dieser angebracht sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Barrierestruktur 304 mit der Trägerstruktur 210 gekoppelt und/oder an dieser angebracht sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elastische Struktur 302 ein Federstützelement 306 aufweisen, das zwischen der Barrierestruktur 304 und der Trägerstruktur 210 angeordnet sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungen kann das Federstützelement 306 eine Verschiebungsspannung bei einem Umgebungsdruck von 1 Pa z. B. im Bereich von etwa 1 nm/Pa bis etwa 20 nm/Pa, z. B. im Bereich von etwa 1 nm/Pa bis etwa 2 nm/Pa, z. B. im Bereich von etwa 2 nm/Pa bis etwa 3 nm/Pa, z. B. im Bereich von etwa 3 nm/Pa bis etwa 5 nm/Pa, z. B. im Bereich von etwa 5 nm/Pa bis etwa 7 nm/Pa, z. B. im Bereich von etwa 7 nm/Pa bis etwa 9 nm/Pa, z. B. im Bereich von etwa 9 nm/Pa bis etwa 12 nm/Pa, z. B. im Bereich von etwa 12 nm/Pa bis etwa 15 nm/Pa, z. B. im Bereich von etwa 15 nm/Pa bis etwa 20 nm/Pa aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 als ein MEMS-Mikrofon verkörpert sein kann, kann die Empfindlichkeit des Mikrofons durch die Verschiebungszugspannung des Federstützelements 306 im Wesentlichen definiert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Federstützelement 306 eine Steifheit aufweisen, die weniger als die Steifheit der ersten und zweiten Membranstruktur 202 respektive 204 beträgt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3A veranschaulicht kann das Elektrodenelement 206 mit der Trägerstruktur 210 unabhängig von der elastischen Struktur 302 gekoppelt sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Elektrodenelement 206 mit der Trägerstruktur 210 durch zumindest eine Lücke 308 in der elastischen Struktur 302 gekoppelt sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Elektrodenelement 206 sich von der Kammer 203 durch die zumindest eine Lücke 308 in der elastischen Struktur 302 erstrecken und an die Trägerstruktur 210 angebracht und/oder in sie integriert sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3A veranschaulicht kann das Elektrodenelement 206 im Wesentlichen x-förmig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Elektrodenelement 206 an die Trägerstruktur 210 durch vier Arme angebracht und/oder gebunden sein, die sich in einer im Wesentlichen x-förmigen Weise von einem zentralen Teil des Elektrodenelements 206 erstrecken. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Elektrodenelement 206 an die Trägerstruktur 210 durch jede andere Anzahl an Armen angebracht und/oder gebunden sein, die für eine bestimmte Anwendung erwünscht sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3A-E veranschaulicht kann das Federstützelement 306 als Doppelwannenstruktur implementiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Doppelwanne implementiert werden, wobei zwei Wannen so angeordnet sind, dass das Tal der ersten Wanne in einer ersten Richtung ausgerichtet ist und das Tal der zweiten Wanne in einer zweiten Richtung ausgerichtet ist, die der ersten Richtung entgegengesetzt sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3A-E veranschaulicht kann die zumindest eine Lücke 308 in der elastischen Struktur 302 in einer und/oder mehreren Ecken der Trägerstruktur 210 angeordnet sein, so dass der Teil des Federstützelements 306, der auf jeder Seite der zumindest einen Lücke 308 angeordnet ist, nicht berührt wird. Mit anderen Worten kann die zumindest eine Lücke 308 in der elastischen Struktur 302 auch einen Spalt im Federstützelement 306 aufweisen, durch welche das Elektrodenelement 206 mechanisch und/oder elektrisch mit der Trägerstruktur 210 gekoppelt sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3A veranschaulicht kann die elastische Struktur 302 zumindest ein Belüftungsloch 310 umfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zumindest eine Belüftungsloch 310 im Federstützelement 306 ausgebildet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zumindest eine Belüftungsloch 310 konfiguriert sein, um einen statischen Druckausgleich zwischen dem Umgebungsdruck und dem Hohlraum 212 zu erleichtern. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste und zweite Membranstruktur 202 respektive 204 durch einen Druckunterschied zwischen dem Umgebungsdruck und dem Druck innerhalb der Kammer 203, der weniger als der Umgebungsdruck betragen kann und der im Wesentlichen ein Vakuum sein kann, beeinflusst sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3B veranschaulicht können die erste und zweite Membranstruktur 202 und 204 eine Ruhe- und/oder neutrale Lage einnehmen, wenn keine Druckwellen auf entweder die erste oder zweite Membranstruktur 202 respektive 204 einfallen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3B veranschaulicht kann das Elektrodenelement 206 eine Kapselungsschicht 314 umfassen. Die Kapselungsschicht 314 kann sich aus verschiedenen Dielektrika, wie zum Beispiel ein Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Tetraethylorthosilicat, Borophosphosilicatglas und verschiedene Plasmaoxide, zusammensetzen oder diese aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verkapselungsschicht 314 sich aus verschiedenen Halbleitermaterialien wie Siliciumdioxid, Germanium, Siliciumgermanium, Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Indium, Indiumgalliumnitrid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumzinkoxid oder anderen Halbleiterelementen und/oder -verbindungen (z. B. eine III-V-Halbleiterverbindung wie z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, oder eine II-VI-Halbleiterverbindung oder eine ternäre Halbleiterverbindung oder eine quaternäre Halbleiterverbindung) zusammensetzen oder diese aufweisen, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3C und 3D veranschaulicht können die erste und zweite Membranstruktur 202 und 204 auslenken und/oder schwingen, wenn Druckwellen 312 auf entweder die erste oder die zweite Membranstruktur 202 respektive 204 einfallen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können, da die erste und zweite Membranstruktur 202 und 204 auslenken und/oder schwingen können, der erste Abfühlspalt S1 und der zweite Abfühlspalt S2 von ihren Ruhelagendistanzen verändert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, da der erste Abfühlspalt S1 und der zweite Abfühlspalt S2 verändert werden, eine Kapazität zwischen der ersten Membranstruktur 202 und dem Elektrodenelement 206 ebenso verändert werden, ferner kann eine Kapazität zwischen der zweiten Membranstruktur 204 und dem Elektrodenelement ebenfalls verändert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die besagten Veränderungen der Kapazität eingesetzt werden, um die Dauer und/oder Intensität der Druckwellen 312 zu ermitteln, z. B. wobei die Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 als MEMS-Mikrofon konfiguriert sein kann, wobei Schallwellen in verwendbare elektrische Signale umgewandelt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 3E veranschaulicht, kann ein erhöhter Umgebungsdruck P+ außerhalb der Kammer 203 die erste und zweite Membranstruktur 202 und 204 veranlassen, zum Elektrodenelement 206 hin auszulenken. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können, da die erste und zweite Membranstruktur 202 und 204 zum Elektrodenelement 206 hin auslenken können, der erste Abfühlspalt S1 und der zweite Abfühlspalt S2 von ihren Ruhelagendistanzen verändert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, da der erste Abfühlspalt S1 und der zweite Abfühlspalt S2 verändert werden, eine Kapazität zwischen der ersten Membranstruktur 202 und dem Elektrodenelement 206 ebenso verändert werden, ferner kann eine Kapazität zwischen der zweiten Membranstruktur 204 und dem Elektrodenelement ebenfalls verändert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die besagten Veränderungen der Kapazität verwendet werden, um eine Veränderung des Umgebungsdrucks, der die Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 umgibt, zu ermitteln, z. B. wobei die Doppelmembran-MEMS-Sensorstruktur 200 als MEMS-Drucksensor konfiguriert sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 6 gezeigt kann eine Veränderung des Umgebungsdrucks (mit der Referenzziffer 602 benannt) außerhalb der Kammer 203 die erste Membranstruktur 202 und die zweite Membranstruktur 204 veranlassen, entweder zum Elektrodenelement 206 hin, wenn der Umgebungsdruck 602 erhöht wird, oder vom Elektrodenelement 206 weg, wenn der Umgebungsdruck 602 verringert wird, abzulenken. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann durch die Auslenkung der ersten Membranstruktur 202 und der zweiten Membranstruktur 204 ein elektrisches Signal generiert werden. Die Signale können dann von der beispielhaften Verarbeitungsschaltung 600 verglichen und in verwendbare Informationen konvertiert werden, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht sein kann, z. B. das Abfühlen einer Druckveränderung.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 6 gezeigt können Schallwellen (nicht gezeigt), die auf die Kammer 203 einfallen, die Kammer veranlassen, relativ zum Elektrodenelement 206 auszulenken, z. B. wie in 1B gezeigt, da die Kammer 203 aufgrund von Schallwellen auslenkt, kann die erste Membranstruktur 202 in eine Richtung im Wesentlichen hin zum Elektrodenelement 206 auslenken, während die zweite Membranstruktur 204 gleichzeitig im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die erste Membranstruktur 202 auslenken kann und sich daher vom Elektrodenelement 206 entfernen kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können elektrische Signale durch die Bewegung der Membranstrukturen 202 und 204 relativ zum Elektrodenelement 206 generiert werden. Die Signale können dann von der Verarbeitungsschaltung 600 verglichen und in verwendbare Informationen konvertiert werden, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht sein kann, z. B. das Erkennen der Größe von Druckwellen, die auf die Sensorstruktur 200 einwirken können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Signale, die durch die Bewegung der Membranstrukturen 202 und 204 generiert werden, entgegengesetzte mathematische Zeichen haben und phasenverschoben sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 in der Lage sein, die von der Sensorstruktur 200 empfangenen Signale zu vergleichen und diese Signale zu vergleichen, um das gleichzeitige Abfühlen einer Veränderung des Umgebungsdrucks um die Sensorstruktur 200 herum und der Größe von Druckwellen, die auf die Sensorstruktur 200 einwirken können, zu ermöglichen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 7 veranschaulicht kann eine Kombination der Sensorstruktur 200 und der beispielhaften Verarbeitungsschaltung 600 als Ersatzschaltung 700 implementiert und/oder konzeptualisiert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 8 veranschaulicht kann ein Verfahren 800 zur Verarbeitung von elektrischen Signalen, die durch die Bewegung der Membranstrukturen 202 und 204 generiert wurden, zumindest die folgenden Schritte aufweisen. Erstens können wie in 802 gezeigt zumindest zwei elektrische Signale durch die Bewegung der ersten Membranstruktur 202 und der zweiten Membranstruktur 204 generiert werden. Zweitens können wie in 804 gezeigt zumindest zwei elektrische Signale von der Sensorstruktur 200 an die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 geschickt werden. Drittens kann wie in 806 gezeigt die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 die zumindest zwei elektrischen Signale verarbeiten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verarbeitung der zumindest zwei elektrischen Signale das Subtrahieren der Größe des durch die Bewegung der ersten Membranstruktur 202 generierten Signals von der Größe des durch die Bewegung der zweiten Membranstruktur 204 generierten Signals umfassen. Das Ergebnis dieser Subtraktion durch die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 kann ein erstes Ergebnissignal 806 sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Größe des ersten Ergebnissignals 806 proportional zu der Größe der Druckwellen sein, die auf die Sensorstruktur 200 einwirken können. Mit anderen Worte kann die Größe eines elektrischen Signals, das durch die Bewegung der ersten Membranstruktur 202 generiert worden sein kann, von der Größe eines elektrischen Signals, das durch die Bewegung der zweiten Membranstruktur 204 generiert worden sein kann, subtrahiert werden und das Ergebnis dieser Subtraktion kann das erste Ergebnissignal 806 sein, das wiederum proportional zum Schalldruckpegel (SPL) sein kann, der durch die Schallwellen ausgeübt wird, die auf die Sensorstruktur 200 einwirken können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verarbeitung der zumindest zwei elektrischen Signale das Addieren der Größe des Signals, das durch die Bewegung der ersten Membranstruktur 202 generiert wurde, zur Größe des Signals, das durch die Bewegung der zweiten Membranstruktur 204 generiert wurde, umfassen. Das Ergebnis dieser Addition durch die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 kann ein zweites Ergebnissignal 808 sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Größe des zweiten Ergebnissignals 808 proportional zur Veränderung des Umgebungsdrucks 602 außerhalb der Kammer 203 der Sensorstruktur 200 sein. Mit anderen Worten kann die Größe eines elektrischen Signals, das durch die Bewegung der ersten Membranstruktur 202 generiert worden sein kann, zur Größe eines elektrischen Signals, das durch die Bewegung der zweiten Membranstruktur 204 generiert worden sein kann, addiert werden und das Ergebnis dieser Addition kann das zweite Ergebnissignal 804 sein, das wiederum proportional zu einer Veränderung des Umgebungsdrucks 602 außerhalb der Kammer 203 der Sensorstruktur 200 sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 9 veranschaulicht kann die Ersatzschaltung 700 in verschiedene elektronische Vorrichtungen implementiert werden, z. B. ein Mobiltelefon 900. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorstruktur 200 über die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 Informationen an das Mobiltelefon 900 übertragen. Beispielsweise kann die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 konfiguriert sein, um das erste Ergebnissignal 806 an weiterverarbeitende Schaltungen wie einen Mikroprozessor 902 zu übertragen, der der Hauptverarbeitungschip des Mobiltelefons 900 sein kann. Zusätzlich kann die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 ebenso konfiguriert sein, um das zweite Ergebnissignal 808 an den Mikroprozessor 902 zu übertragen. Ferner kann die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 konfiguriert sein, um sowohl das erste als auch das zweite Ergebnissignal 806 respektive 808 an den Mikroprozessor 902 zu übertragen. Zusätzlich kann die beispielhafte Verarbeitungsschaltung 600 konfiguriert sein, um jede Kombination an Signalen an eine Vielzahl an zusätzlichen Verarbeitungsvorrichtungen zu übertragen, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ersatzschaltung 700 in verschiedenen anderen elektronischen Vorrichtungen wie Vorrichtungen zur globalen Positionsbestimmung (GPS-Vorrichtungen), Teilnehmer-Identitätsmodul-Karten (SIM-Karten), digitale Bilderfassungsvorrichtungen und verschiedene andere Vorrichtungen, wie es für eine bestimmte Anwendung gewünscht sein kann, implementiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 10A-10C veranschaulicht ist ein Verfahren 1000 zum Ausbilden einer Sensorstruktur offenbart. Das Verfahren 1000 kann wie in 1002 gezeigt das Ausbilden einer ersten Diaphragmastruktur; das Ausbilden eines Elektrodenelements wie in 1004 gezeigt; das Ausbilden einer zweiten Diaphragmastruktur auf einer der ersten Diaphragmastruktur entgegengesetzten Seite des Gegenelektrodenelements wie in 1006 gezeigt; und das Bereitstellen eines Niedrigdruckbereichs zwischen der ersten Diaphragmastruktur und der zweiten Diaphragmastruktur wie in 1008 gezeigt umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 1010 gezeigt kann eine Änderung des Drucks außerhalb der Kammer eine Verschiebung der ersten Diaphragmastruktur in eine erste Richtung und eine Verschiebung der zweiten Diaphragmastruktur in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, generieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 1000 ferner, wie in 1012 gezeigt, das Ausbilden zumindest einer Säulenstruktur umfassen, die zwischen der ersten Diaphragmastruktur und der zweiten Diaphragmastruktur angeordnet ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 1000 ferner, wie in 1014 gezeigt, das Bereitstellen einer Trägerstruktur, um die Sensorstruktur zu tragen; das Ausbilden eines Hohlraums in der Trägerstruktur; das Bereitstellen einer elastischen Struktur, die zwischen der Sensorstruktur und der Trägerstruktur gekoppelt ist; und das Aufhängen der Sensorstruktur über den gesamten Hohlraum in der Trägerstruktur umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 1016 gezeigt kann die elastische Struktur eine Barrierestruktur relativ zur ersten Membranstruktur und zur zweiten Membranstruktur umfassen, um eine geschlossene Kapsel um die Kammer herum auszubilden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie in 1018 gezeigt kann die elastische Struktur ferner ein Federstützelement umfassen, das zwischen der Trägerstruktur und der Barrierestruktur gekoppelt ist.
Obwohl die Offenbarung insbesondere in Bezug auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, soll es für Fachleute auf dem Gebiet klar sein, dass darin verschiedene Änderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung, wie durch die beiliegenden Ansprüche festgelegt, abzuweichen. Der Umfang der Offenbarung ist daher durch die beiliegenden Ansprüche angegeben und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Bereich der Gleichwertigkeit der Ansprüche fallen, sollen daher eingeschlossen sein.

Claims

Sensorstruktur (100), aufweisend: eine erste Diaphragmastruktur (102); ein Elektrodenelement (106); eine zweite Diaphragmastruktur (104), die auf einer der ersten Diaphragmastruktur (102) entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements (106) angeordnet ist, wobei die erste Diaphragmastruktur (102) und die zweite Diaphragmastruktur (104) eine Kammer (108) ausbilden, wobei der Druck in der Kammer (108) niedriger ist als der Druck (112) außerhalb der Kammer (108); und eine Schaltung, die konfiguriert ist, • um zumindest ein erstes elektrisches Signal und ein zweites elektrisches Signal von dem Elektrodenelement (106) zu verarbeiten, die mittels einer Auslenkung der ersten Diaphragmastruktur (102) und einer Auslenkung der zweiten Diaphragmastruktur (104) gleichzeitig generiert werden, und • um auf Grundlage eines Vergleiches des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals miteinander, sowohl eine Veränderung eines auf die Sensorstruktur einwirkenden Umgebungsdrucks mittels einer Addition des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals als auch eine Größe von auf die Sensorstruktur einwirkenden Druckwellen mittels einer Subtraktion des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals zu ermitteln.
Sensorstruktur (100) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: zumindest eine Säulenstruktur (208), die zwischen der ersten Diaphragmastruktur (102) und der zweiten Diaphragmastruktur (104) angeordnet ist; wobei optional die zumindest eine Säulenstruktur (208) angeordnet ist, um die erste Diaphragmastruktur (102) elektrisch mit der zweiten Diaphragmastruktur (104) zu koppeln.
Sensorstruktur (100) nach Anspruch 2, wobei die zumindest eine Säulenstruktur (208) zumindest teilweise die Kammer (108) kreuzt, die durch die erste Diaphragmastruktur (102) und die zweite Diaphragmastruktur (104) ausgebildet ist.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Elektrodenelement (106) zumindest teilweise in der Kammer (108) enthalten ist, die durch die erste Diaphragmastruktur (102) und die zweite Diaphragmastruktur (104) ausgebildet ist.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Druck in der Kammer (108), die durch die erste Diaphragmastruktur (102) und die zweite Diaphragmastruktur (104) ausgebildet ist, im Wesentlichen ein Vakuum ist.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: eine Trägerstruktur (210), die die Sensorstruktur (100) trägt; und eine elastische Struktur (302), die zwischen der Sensorstruktur (100) und der Trägerstruktur (210) gekoppelt ist; wobei optional die Trägerstruktur (210) ein mikroelektromechanisches System umfasst.
Sensorstruktur (100) nach Anspruch 6, wobei die elastische Struktur (302) eine Barrierestruktur (304) aufweist, die relativ zur ersten Diaphragmastruktur (102) und zur zweiten Diaphragmastruktur (104) angeordnet ist, um eine geschlossene Kapsel um die Kammer (108) herum auszubilden; wobei optional die elastische Struktur (302) ferner ein Federstützelement (306) umfasst, das zwischen der Trägerstruktur (210) und der Barrierestruktur (304) gekoppelt ist.
Sensorstruktur (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Oberfläche der ersten Diaphragmastruktur (102) an einer Oberfläche der Trägerstruktur (210) angebracht ist.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Elektrodenelement (106) an der Trägerstruktur (210) durch zumindest eine Lücke in der elastischen Struktur angebracht ist.
Sensorstruktur (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, ferner aufweisend: einen in der Trägerstruktur (210) ausgebildeten Hohlraum.
Sensorstruktur (100) nach Anspruch 10, wobei die Sensorstruktur (100) über den gesamten Hohlraum in der Trägerstruktur (210) aufgehängt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Sensorstruktur (100), das Verfahren umfassend: Ausbilden einer ersten Diaphragmastruktur (102); Ausbilden eines Elektrodenelements (106); Ausbilden einer zweiten Diaphragmastruktur (104) auf einer der ersten Diaphragmastruktur (102) entgegengesetzten Seite des Elektrodenelements (106); wobei die erste Diaphragmastruktur (102) und die zweite Diaphragmastruktur (104) eine Kammer (108) ausbilden, wobei der Druck in der Kammer (108) niedriger ist als der Druck (112) außerhalb der Kammer (108); und Anschließen einer Schaltung, die konfiguriert ist, • um zumindest ein erstes elektrisches Signal und ein zweites elektrisches Signal von dem Elektrodenelement (106) zu verarbeiten, die durch eine Auslenkung der ersten Diaphragmastruktur (102) und eine Auslenkung der zweiten Diaphragmastruktur (104) gleichzeitig generiert werden, und • um auf Grundlage eines Vergleiches des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals miteinander, sowohl eine Veränderung eines auf die Sensorstruktur einwirkenden Umgebungsdrucks mittels einer Addition des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals als auch eine Größe von auf die Sensorstruktur einwirkenden Druckwellen mittels einer Subtraktion des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Veränderung des Drucks (112) außerhalb der Kammer (108) eine Verschiebung der ersten Diaphragmastruktur (102) in eine erste Richtung und eine Verschiebung der zweiten Diaphragmastruktur (104) in eine zweite Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, generiert.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner aufweisend: das Ausbilden von zumindest einer Säulenstruktur (208), die zwischen der ersten Diaphragmastruktur (102) und der zweiten Diaphragmastruktur (104) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner aufweisend: das Bereitstellen einer Trägerstruktur (210), um die Sensorstruktur (100) zu tragen; das Ausbilden eines Hohlraums in der Trägerstruktur (210); und das Bereitstellen einer elastischen Struktur, die zwischen der Sensorstruktur (100) und der Trägerstruktur (210) gekoppelt ist; wobei die Sensorstruktur (100) über den gesamten Hohlraum in der Trägerstruktur (210) aufgehängt ist; wobei die elastische Struktur (302) vorzugsweise eine Barrierestruktur (304) umfasst, die relativ zur ersten Diaphragmastruktur (102) und zur zweiten Diaphragmastruktur (104) angeordnet ist, um eine geschlossene Kapsel um die Kammer (108) herum auszubilden; wobei optional die elastische Struktur (302) ferner ein Federstützelement (306) umfasst, das zwischen der Trägerstruktur (210) und der Barrierestruktur (304) gekoppelt ist.