WO2020207798A1 - Mikromechanisches bauteil für eine kapazitive sensor- oder schaltervorrichtung - Google Patents

Mikromechanisches bauteil für eine kapazitive sensor- oder schaltervorrichtung Download PDF

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WO2020207798A1
WO2020207798A1 PCT/EP2020/058281 EP2020058281W WO2020207798A1 WO 2020207798 A1 WO2020207798 A1 WO 2020207798A1 EP 2020058281 W EP2020058281 W EP 2020058281W WO 2020207798 A1 WO2020207798 A1 WO 2020207798A1
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membrane
electrode
lever element
self
substrate
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PCT/EP2020/058281
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Jochen Reinmuth
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a micromechanical component for a capacitive sensor or switch device and a capacitive sensor or switch device.
  • the invention also relates to a manufacturing method for a
  • micromechanical component for a capacitive sensor or switch device and a method for producing a capacitive sensor or switch
  • a through opening is on that
  • the capacitive pressure sensor also includes a rocker structure with an electrode and a counter-electrode fixed to the substrate surface. A warping of the membrane is intended to trigger a change in the distance between the electrode and the counter electrode in such a way that the physical pressure on the membrane outside of the membrane that deviates from the reference pressure can be determined using a change in a voltage applied between the electrode and the counter electrode.
  • the present invention creates a micromechanical component for a capacitive sensor or switch device with the features of the claim 1, a capacitive sensor or switch device with the features of claim 8, a manufacturing method for a micromechanical component for a capacitive sensor or switch device with the features of claim 10 and a method for manufacturing a capacitive sensor or switch device with the features of claim 12.
  • the present invention creates micromechanical components for capacitive sensor or switch devices, or capacitive sensor or switch devices equipped with them, whereby, in contrast to the prior art, the formation of a continuous opening at least through the respective substrate with the membrane stretched on its substrate surface can be dispensed with .
  • the one directed away from the substrate in a micromechanical component according to the invention, the one directed away from the substrate
  • the outside of the membrane of the self-supporting area of the respective membrane can be used as a "sensitive membrane surface", so that the "sensitive
  • Membrane surface "of the membrane can easily be protected with a gel.
  • filling a continuous recess required in the prior art with gel is technically very difficult and complex.
  • the present invention thus enables inexpensive production of micromechanical components or capacitive sensors equipped with them or switch devices, with an increased service life.
  • At least one second electrode is part of the at least one lever element and the at least one connected first electrode
  • Adjustment movement can be displaced with a first movement component aligned perpendicular to the substrate surface and the at least one second electrode is displaceable in a second adjustment movement with one perpendicular to the
  • Aligned substrate surface and the first movement component oppositely directed second movement component is displaceable.
  • the opposing movement components of the at least one first electrode and the at least one second electrode of the embodiment of the micromechanical component described here facilitate an evaluation to determine the force exerted on the membrane outside of the self-supporting area of the membrane, or a physical variable or environmental condition corresponding to the force.
  • the at least one lever element can each have at least one first torsion spring on the membrane inside of the self-supporting area of the membrane, each at least one second torsion spring on the substrate or at least one layer deposited on the substrate surface and each with at least one third torsion spring on the first assigned to it Be connected to the electrode.
  • the at least one lever element is therefore easy to design.
  • each first electrode can be assigned at least two lever elements such that the at least two assigned to it
  • Electrode are connected, wherein all the first torsion springs of the at least two lever elements assigned to the same first electrode are aligned parallel to each other, all second torsion springs of the at least two lever elements assigned to the same first electrode are aligned parallel to each other and all third torsion springs of the at least two of the same first Electrode associated lever elements are aligned offset parallel to each other.
  • a curvature of the self-supporting region of the membrane triggers a first adjustment movement of the at least one first electrode that is oriented (almost) perpendicularly to the substrate surface.
  • At least the at least one lever element and the at least one first electrode are made of a first semiconductor and / or
  • Metal layer which is arranged on a side of the substrate surface facing away from the substrate, is formed, while at least the self-supporting area of the membrane consists of a second semiconductor and / or metal layer, which is arranged on a side of the first semiconductor and / or metal layer facing away from the substrate.
  • the micromechanical component is relatively easy to implement
  • Manufacturing process can be produced.
  • At least one first counter-electrode is preferably also adjacent to the at least one first electrode and / or at least one second
  • Counter electrode arranged directly or indirectly on the substrate surface adjacent to the at least one second electrode, the at least one first counter electrode and / or the at least one second counter electrode being formed from an electrode material layer arranged between the substrate surface and the first semiconductor and / or metal layer.
  • the at least one lever element and the at least one first electrode connected to the at least one lever element are framed by a frame structure on which the membrane is spanned, an interior volume enclosed by the frame structure and the membrane with a present reference pressure is sealed airtight in such a way that at least the self-supporting area of the membrane can be warped by means of a physical pressure on the membrane outside of the self-supporting area, unlike the reference pressure.
  • the embodiment of the micromechanical component described here can thus be advantageous for a capacitive one
  • Pressure sensor can be used.
  • the advantages described above are also guaranteed in the case of a capacitive sensor or switch device with such a micromechanical component.
  • the micromechanical component of the capacitive sensor or switch device designed as a capacitive pressure sensor device has those described in the preceding paragraph
  • evaluation electronics which are designed to, at least taking into account a currently determined measured variable with respect to one between the at least one first electrode and the at least one voltage applied to the first counterelectrode to establish and output a measured value with respect to the respective physical pressure prevailing on the membrane outside of the self-supporting area of the membrane.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a first specific embodiment of the micromechanical component
  • 5 shows a flowchart for explaining a first embodiment of the production method
  • 6 shows a flow chart for explaining a second embodiment of the production method.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a first specific embodiment of the micromechanical component.
  • the micromechanical component shown schematically in FIG. 1 comprises a substrate 10 with a substrate surface 10a, which can be, for example, a semiconductor substrate, in particular a silicon substrate. It is pointed out, however, that the substrate 10 can also comprise at least one further semiconductor material, at least one metal and / or at least one electrically insulating material instead of or in addition to silicon.
  • a membrane 12 of the micromechanical component clamped directly or indirectly on the substrate surface 10a has a self-supporting region 14 which has a membrane inner side 14a oriented toward the substrate 10 and an outer membrane side 14b directed away from the substrate 10.
  • the self-supporting area 14 of the membrane 12 can be arched by means of a force (not shown) exerted on the membrane outer side 14b.
  • a dashed line 16 is one at a
  • the micromechanical component also comprises at least one lever element 18 and at least one first electrode 20 connected to the at least one lever element 18.
  • the at least one lever element 18 is each connected to the membrane 12 in such a way that when the cantilevered area 14 of the membrane 12 warps the at least a lever element 18 can be set / set in a rotary movement.
  • the at least one connected first electrode 20 can be displaced / offset in a first adjustment movement 22 oriented at an angle to the substrate surface 10a.
  • the curvature of the free-standing area 14 of the membrane 12 can be (almost) perpendicular to the substrate surface 10a aligned first adjustment movement 22 of the at least one first electrode 20 are translated.
  • the first adjustment movement 22 of the at least one first electrode 20 therefore does not have to be understood as a “tilting movement”.
  • the at least one first electrode 20 is preferably displaced in a first adjustment movement 22 directed away from the substrate 10 when the membrane outer side 14b of the self-supporting area 14 bulges towards the substrate 10 (see FIG. 1), while the at least one first electrode 20 at a bulge of the membrane outer side 14b of the self-supporting area 14 directed away from the substrate 10 into a first bulge (not shown) directed towards the substrate 10
  • Adjustment movement is offset.
  • the at least one lever element 18 and the at least one first electrode 20 connected to the at least one lever element 18 are arranged between the substrate surface 10a and the membrane inner side 14a of the self-supporting area 14 of the membrane 12.
  • the membrane outer side 14b of the self-supporting area 14 of the membrane 12 can thus be used without problems as a “sensitive membrane surface” for detection / measurement. Forming a through opening through at least the substrate 10 to create a measurement access, which is necessary when using the membrane inside 14a of the self-supporting area 14 as a "sensitive membrane surface” according to the prior art, is therefore not necessary.
  • the membrane outer side 14b of the self-supporting area 14 can be lighter than that
  • Membrane inner side 14a of the self-supporting area 14 are protected by means of a gel.
  • a gel As can be seen in FIG. 1, the
  • Membrane outer side 14b of the self-supporting area 14 forms a surface of the micromechanical component facing away from the substrate 10, which additionally facilitates application of the gel to the membrane outer side 14b.
  • the improved protection of the “sensitive membrane surface” of the micromechanical component by means of the easier application of the gel contributes to the advantageous
  • At least one lever element 18 and the at least one first electrode 20 made of a first semiconductor and / or metal layer 24, which is arranged on a side of the substrate surface 10a facing away from the substrate 10, can be formed.
  • at least the self-supporting region 14 of the membrane 12 can be formed from a second semiconductor and / or metal layer 26, which is arranged on a side of the first semiconductor and / or metal layer 24 facing away from the substrate 10.
  • the entire membrane 12 can be formed from the second semiconductor and / or metal layer 26.
  • the micromechanical component is therefore comparatively simple and relatively inexpensive to manufacture.
  • At least one first counter electrode 28 is adjacent to the at least one first electrode 20 directly or indirectly on the
  • Substrate surface 10a arranged.
  • the at least one first counter-electrode 28 can, for example, on at least one layer 29a and 29b covering the substrate surface 10a, such as at least one
  • Insulating layers 29a and 29b Insulating layers 29a and 29b.
  • Counterelectrode 28 can consist of one arranged between the substrate surface 10a and the first semiconductor and / or metal layer 24
  • Electrode material layer 30 may be formed. This makes it easier to equip the micromechanical component (at least) with the interacting components
  • Electrodes 20 and 28 are Electrodes 20 and 28.
  • Lever element 18 and the at least one first electrode 20 are parts of a rocker structure 32 which is connected to the membrane inner side 14a of the self-supporting area 14.
  • the rocker structure 32 is in a curvature of the self-supporting area 14 of the membrane 12 in a
  • rocking movement / tilting movement in which the at least one lever element 18 executes its rotary movement, displaceable / offset.
  • the entire rocker structure 32 is preferably formed from the first semiconductor and / or metal layer 24. It is pointed out, however, that the at least one lever element 18 and the at least one first electrode 20 as parts of the rocker structure 32 can also be dispensed with.
  • the micromechanical component can also have at least one second electrode 34, which is part of the Rocker structure 32 is formed or is connected independently of rocker structure 32 to the membrane inside 14a of the self-supporting area 14 of the membrane 12. If the micromechanical component is formed with the at least one second electrode 34, at least one second electrode can also be used
  • Counter electrode 36 can be arranged adjacent to the at least one second electrode 34 directly or indirectly on substrate surface 10a.
  • the at least one second counter electrode 36 is also from FIG.
  • Electrode material layer 30 is formed. This makes it easier to equip the micromechanical component with the interacting electrode pairs 20, 28, 34 and 36.
  • the at least one second electrode 34 is merely an example by means of an on the membrane inner side 14a of the
  • Self-supporting area 14 formed stiffening structure 38 on the
  • Diaphragm 12 suspended. If the self-supporting region 14 of the membrane 12 is curved, the at least one first electrode 20 is in a first one
  • Adjustment movement 22 with a first movement component oriented perpendicular to the substrate surface 10a can be displaced / offset, while the at least one second electrode 34 can be displaced / offset in a second adjustment movement 40 with a second movement component oriented perpendicular to the substrate surface 10a and opposing the first movement component.
  • a “fully differential arrangement” of the at least one first electrode 20 and the at least one second electrode 34 with respect to their counter-electrodes 28 and 36.
  • the advantages of the "fully differential arrangement” will be discussed below.
  • the first adjustment movement 22 of the at least one first electrode 20 and the second adjustment movement 40 of the at least one second electrode 34 can in particular be oriented perpendicular to the substrate surface 10a of the substrate and directed in opposite directions to one another.
  • a capacitive sensor device equipped with the micromechanical component described here can have at least one (not shown)
  • Include evaluation electronics which is designed, at least below Consideration of a currently determined measured variable with regard to a first voltage applied between the at least one first electrode 20 and the at least one first counterelectrode 28 (and possibly a currently determined further measured variable with regard to one applied between the at least one second electrode 34 and the at least one first counterelectrode 36 second voltage) to establish a measured value which represents the force acting on the membrane outer side 14b of the self-supporting region 14, or a physical variable or environmental condition corresponding to the force.
  • the micromechanical component can also be designed as a microphone or as a switch device.
  • the measured variable (s) can be understood to mean, for example, a potential, a current or a charge.
  • the rocker structure 32 is of one
  • the evaluation electronics are designed to, at least taking into account the currently determined measured variable with regard to the first voltage applied between the at least one first electrode 20 and the at least one first counter-electrode 28 (and possibly the currently determined further measured variable with regard to the between the at least one second electrode 34 and the at least one first counter-electrode 36 applied second voltage) a
  • Embodiment of the micromechanical component Embodiment of the micromechanical component.
  • the at least one lever element 18 can each have at least one first torsion spring 50 on the membrane inside 14a of the self-supporting area 14 of the membrane 12 be connected. Via at least one second torsion spring 52 each, the at least one
  • Lever element 18 can also be anchored to substrate 10 or at least one layer 29a and 29b deposited on substrate surface 10a.
  • a curvature of the self-supporting area 14 of the membrane causes the desired rotary movement of the at least one lever element 18, preferably about an axis of rotation aligned parallel to the substrate surface 10a of the substrate and / or perpendicularly through the respective lever element 18.
  • the at least one lever element 18 can be connected to the first electrode 20 assigned to it via at least one third torsion spring 54 each. The rotary movement of the at least one lever element 18 is thus translated into the desired first adjustment movement 22 of the at least one connected first electrode 20.
  • At least two lever elements 18 are preferably assigned to each first electrode 20 in such a way that the at least two assigned to it
  • Lever elements 18 are connected to the respective first electrode 20 via their third torsion springs 54.
  • all first torsion springs 50 of the at least two lever elements 18 assigned to the same first electrode 20 are aligned offset parallel to one another, and all second torsion springs 52 of the at least two of the same first ones
  • Lever elements 18 assigned to electrode 20 are aligned offset parallel to one another and all third torsion springs 54 of the at least two lever elements 18 assigned to the same first electrode 20 are aligned offset parallel to one another.
  • a curvature of the self-supporting area 14 of the membrane 12 in this case releases a (almost) perpendicular to the
  • the first adjustment movement of the at least one first electrode 20 thus leads to a significant first change in capacitance of a first capacitance present between the at least one first electrode 20 and the at least one associated first counter-electrode 28.
  • 3a and 3b show schematic illustrations of a third embodiment of the micromechanical component.
  • the working pressure p WO rk can be understood as a (mean) pressure, which prevails during operation of the micromechanical component normally or averaged over time on the membrane outer side 14b.
  • Capacity is a (nearly) linear signal depending on a deviation of the physical pressure p from the working pressure p WO rk.
  • a bending of the substrate 10 often causes a first change in capacitance of the first capacitance, the amount of which is (almost) equal to an amount of a second change in capacitance of the second capacitance, the changes in capacitance being different
  • 4a and 4b show schematic representations of a fourth
  • Embodiment of the micromechanical component Embodiment of the micromechanical component.
  • the at least one first electrode 20, the at least one second electrode 34, the at least one first counterelectrode 28 and the at least one second counterelectrode 36 can also be spatially divided into several be divided into separate partial electrode areas.
  • the membrane 12, or its self-supporting area 14, can be designed as an “elongated membrane”.
  • the first electrodes 20 and the second electrodes 34 can extend along a longitudinal direction 56 of the membrane 12 alternate with one another in such a way that in each case a second electrode 34 between two adjacent first electrodes 20 and in each case a first
  • Electrodes 20 is arranged between two adjacent second electrodes 34 (see Fig. 4b).
  • the first counter-electrodes 28 and the second can also be located along the longitudinal direction 56 of the membrane 12
  • Measurement accuracy can be used.
  • the “fully differential arrangement” can also be used to increase the sensitivity and / or the Measurement accuracy of the micromechanical component can be used while maintaining its size.
  • simple, inexpensive evaluation electronics that require little installation space can therefore be used.
  • Another advantage of the "fully differential arrangement" and the formation of the difference from the first capacitance and the second capacitance is that a
  • Temperature offset is automatically "filtered out”.
  • the “fully differential arrangement” and the formation of the difference contribute, as has already been explained above, to the “filtering out” of measurement errors which can be traced back to a bending of the substrate 10.
  • FIG. 5 shows a flow chart for explaining a first embodiment of the manufacturing method.
  • a membrane stretched directly or indirectly on a substrate surface of a substrate is formed with a self-supporting area which has a membrane inside oriented towards the substrate and a membrane outside directed away from the substrate, in such a way that the self-supporting area of the membrane is a force exerted on the outside of the membrane can be arched.
  • step S2 at least one lever element and at least one first electrode connected to the at least one lever element are formed, the at least one lever element being connected to the membrane in such a way that, when the cantilevered area of the membrane is warped, the at least one lever element into a
  • Rotary movement is displaced, whereby the at least one connected first electrode is aligned in a first one inclined to the substrate surface
  • Adjustment movement is offset.
  • Lever element and the at least one connected first electrode between the substrate surface and the inside of the membrane of the self-supporting area of the membrane.
  • At least the at least one lever element and the at least one first electrode are preferably formed from a first semiconductor and / or metal layer which is arranged on a side of the substrate surface facing away from the substrate.
  • at least the self-supporting region, the membrane can be formed from a second semiconductor and / or metal layer, which is arranged on a side of the first semiconductor and / or metal layer facing away from the substrate.
  • FIG. 6 shows a flowchart for explaining a second embodiment of the production method.
  • At least one layer such as for example at least one insulating layer, is first deposited on a substrate surface of a substrate in an (optional) method step S3.
  • the at least one layer is first deposited on a substrate surface of a substrate in an (optional) method step S3.
  • Layer / insulating layer can also be structured, for example around a contact for at least one electrode component formed later
  • an electrode material layer is deposited on the substrate surface or the at least one layer arranged on the substrate surface.
  • Polysilicon layer can be deposited as the electrode material layer.
  • at least one counter-electrode is then structured out of the electrode material layer.
  • at least one conductor track can also be formed from the electrode material layer in addition to the at least one counter electrode.
  • an etch stop layer preferably an electrically insulating etch stop layer, can then be deposited.
  • a (silicon-rich) nitride layer for example, can be formed as the etch stop layer.
  • Sacrificial layer preferably an oxide layer, deposited.
  • Structuring of the sacrificial layer can optionally include a shape of the at least one lever element and the at least one on the at least one
  • Manufacturing process formed electrode structures can be adjusted.
  • Process step S8 deposited.
  • a polysilicon layer is preferably deposited as the first semiconductor and / or metal layer.
  • the first semiconductor and / or metal layer is preferably formed with a first layer thickness of at least 500 nm (nanometers).
  • Method step S2 already described above is then carried out, whereby at least the at least one lever element and the at least one first electrode are formed from the first semiconductor and / or metal layer.
  • an etching process which brings about vertical etched trenches, such as a trenching process, is preferably carried out.
  • very narrow trenches are preferably etched with an etching width less than the first layer thickness of the first semiconductor and / or metal layer.
  • an insulation layer preferably an oxide layer, is deposited.
  • An insulation layer thickness of the insulation layer can be selected to be greater than one half of the first
  • Layer thickness of the first semiconductor and / or metal layer in order to fill the narrow etched trenches formed in method step S2, possibly including cavities.
  • the insulation layer can optionally define a shape of the membrane and / or at least one component “suspended” on the inside of the membrane, which component is formed later in method step S1.
  • narrow “slots” can be produced in the insulation layer, through which parts of the sacrificial layer under the first semiconductor and / or metal layer are etched out by means of isotropic etching. In this way, at least one cavity can be formed in the sacrificial layer, which causes a targeted expansion of an etching medium during a sacrificial layer etching carried out later.
  • the “slots” can then be closed with another oxide deposition.
  • the second semiconductor and / or metal layer is now deposited as method step S10.
  • a polysilicon layer is preferably formed as the second semiconductor and / or metal layer.
  • the semiconductor and / or metal layer is preferably approximately 55% to 75% of the first layer thickness of the first semiconductor and / or metal layer.
  • Method step S1 already explained above is then carried out.
  • at least one etching access for the subsequent execution of the sacrificial layer etching is structured through the second semiconductor and / or metal layer.
  • Sacrificial layer etching is preferably completely removed. In this way, the components formed from the first semiconductor and / or metal layer in method step S2 are exposed.
  • a gas phase etching process with hydrogen fluoride (HF) can be carried out as a sacrificial layer etch.
  • the at least one etching access used to carry out the sacrificial layer etching can then be closed in an (optional) method step S12. In this way, a defined reference pressure can be set as the internal pressure in the micromechanical component.
  • the at least one etching access can be closed by means of a chemical
  • LPCVD Low Pressure Chemical Vapor Deposition
  • PECVD plasma-assisted chemical vapor deposition
  • oxide layer and / or a (silicon-rich) nitride layer can be deposited.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Sensoroder Schaltervorrichtung mit einem Substrat (10) mit einer Substratoberfläche (10a), einer direkt oder indirekt an der Substratoberfläche (10a) aufgespannten Membran (12) mit einem freitragenden Bereich (14), und mindestens einem Hebelelement (18) und mindestens einer an dem mindestens einen Hebelelement (18) angebundenen ersten Elektrode (20), wobei das mindestens eine Hebelelement (18) derart an der Membran (12) angebunden ist, dass bei einer Verwölbung des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12) das mindestens eine Hebelelement (18) in eine Drehbewegung versetzbar ist, wodurch die mindestens eine angebundene erste Elektrode (20) in eine geneigt zu der Substratoberfläche (10a) ausgerichtete erste Verstellbewegung (22) versetzbar ist, und wobei das mindestens eine Hebelelement (18) und die mindestens eine an dem mindestens einen Hebelelement (18) angebundene erste Elektrode (20) zwischen der Substratoberfläche (10a) und der Membraninnenseite (14a) des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12) angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Titel
Mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung
Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Sensor oder Schaltervorrichtung und eine kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein
mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer kapazitiven Sensor- oder
Schaltervorrichtung.
Stand der Technik
In der US 2014/0060169 Al ist ein kapazitiver Drucksensor beschrieben, welcher eine direkt oder indirekt an einer Substratoberfläche eines Substrats
aufgespannte Membran aufweist. Eine durchgehende Öffnung ist an dem
Substrat ausgebildet, welche sich von einer weg von der Substratoberfläche ausgerichteten Rückseite des Substrats bis zu einer zu dem Substrat
ausgerichteten Membraninnenseite der Membran erstreckt. Mittels eines auf der Rückseite des Substrats vorherrschenden physikalischen Drucks ungleich einem auf einer von dem Substrat weg gerichteten Membranaußenseite der Membran vorliegenden Referenzdruck soll die Membran verwölbbar sein. Der kapazitive Drucksensor umfasst auch eine Wippenstruktur mit einer Elektrode und eine an der Substratoberfläche fixierte Gegenelektrode. Eine Verwölbung der Membran soll eine Abstandsänderung der Elektrode zu der Gegenelektrode derart auslösen, dass der von dem Referenzdruck abweichende physikalische Druck auf der Membranaußenseite der Membran anhand einer Änderung einer zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode anliegenden Spannung bestimmbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8, ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein Verfahren zum Herstellen einer kapazitiven Sensor- oder Schaltervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft mikromechanische Bauteile für kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtungen, bzw. damit ausgestattete kapazitive Sensor oder Schaltervorrichtungen, wobei im Gegensatz zum Stand der Technik auf die Ausbildung einer durchgehenden Öffnung zumindest durch das jeweilige Substrat mit der an seiner Substratoberfläche aufgespannten Membran verzichtet werden kann. Außerdem kann bei einem erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteil die von dem Substrat weg gerichtete
Membranaußenseite des freitragenden Bereichs der jeweiligen Membran als "sensitive Membranfläche" genutzt werden, so dass die "sensitive
Membranfläche" der Membran leicht mit einem Gel geschützt werden kann. Demgegenüber ist eine Verfüllung einer beim Stand der Technik benötigten durchgehenden Aussparung mit Gel technisch sehr schwierig und aufwändig. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine kostengünstige Herstellung von mikromechanischen Bauteilen, bzw. damit ausgestatteten kapazitiven Sensor oder Schaltervorrichtungen, mit einer gesteigerten Lebensdauer.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteil ist mindestens eine zweite Elektrode derart als Teil einer das mindestens eine Hebelelement und die mindestens eine angebundene erste Elektrode
umfassenden Wippenstruktur ausgebildet oder unabhängig von der
Wippenstruktur an der Membraninnenseite des freitragenden Bereichs der Membran angebunden, dass bei einer Verwölbung des freitragenden Bereichs der Membran die mindestens eine erste Elektrode in eine erste
Verstellbewegung mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche ausgerichteten ersten Bewegungskomponente versetzbar ist und die mindestens eine zweite Elektrode in eine zweite Verstellbewegung mit einer senkrecht zu der
Substratoberfläche ausgerichteten und der ersten Bewegungskomponente entgegen gerichteten zweiten Bewegungskomponente versetzbar ist. Die entgegen gerichteten Bewegungskomponenten der mindestens einen ersten Elektrode und der mindestens einen zweiten Elektrode der hier beschriebenen Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils erleichtern eine Auswertung zum Bestimmen der auf die Membranaußenseite des freitragenden Bereichs der Membran ausgeübten Kraft, bzw. einer der Kraft entsprechenden physikalischen Größe oder Umgebungsbedingung.
Beispielsweise kann das mindestens eine Hebelelement über je mindestens eine erste Torsionsfeder an der Membraninnenseite des freitragenden Bereichs der Membran, über je mindestens eine zweite Torsionsfeder an dem Substrat oder mindestens einer auf der Substratoberfläche abgeschiedenen Schicht und über je mindestens eine dritte Torsionsfeder an der ihr zugeordneten ersten Elektrode angebunden sein. Das mindestens eine Hebelelement ist somit einfach ausbildbar.
Insbesondere können jeder ersten Elektrode je mindestens zwei Hebelelemente derart zugeordnet sein, dass die mindestens zwei ihr zugeordneten
Hebelelemente über ihre dritten Torsionsfedern mit der jeweiligen ersten
Elektrode verbunden sind, wobei alle ersten Torsionsfedern der mindestens zwei der gleichen ersten Elektrode zugeordneten Hebelelemente zueinander parallel versetzt ausgerichtet sind, alle zweiten Torsionsfedern der mindestens zwei der gleichen ersten Elektrode zugeordneten Hebelelemente zueinander parallel versetzt ausgerichtet sind und alle dritten Torsionsfedern der mindestens zwei der gleichen ersten Elektrode zugeordneten Hebelelemente zueinander parallel versetzt ausgerichtet sind. In diesem Fall löst eine Verwölbung des freitragenden Bereichs der Membran eine (nahezu) senkrecht zu der Substratoberfläche ausgerichtete erste Verstellbewegung der mindestens einen ersten Elektrode aus.
Bevorzugter Weise sind zumindest das mindestens eine Hebelelement und die mindestens eine erste Elektrode aus einer ersten Halbleiter- und/oder
Metallschicht, welche auf einer von dem Substrat weg gerichteten Seite der Substratoberfläche angeordnet ist, gebildet, während zumindest der freitragende Bereich der Membran aus einer zweiten Halbleiter- und/oder Metallschicht, welche auf einer von dem Substrat weg gerichteten Seite der ersten Halbleiter und/oder Metallschicht angeordnet ist, gebildet ist. In diesem Fall ist das mikromechanische Bauteil mittels eines relativ leicht ausführbaren
Herstellungsverfahrens herstellbar.
Vorzugsweise sind auch mindestens eine erste Gegenelektrode benachbart zu der mindestens einen ersten Elektrode und/oder mindestens eine zweite
Gegenelektrode benachbart zu der mindestens einen zweiten Elektrode direkt oder indirekt auf der Substratoberfläche angeordnet, wobei die mindestens eine erste Gegenelektrode und/oder die mindestens eine zweite Gegenelektrode aus einer zwischen der Substratoberfläche und der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht angeordneten Elektrodenmaterialschicht gebildet sind. Damit ist auch eine vorteilhafte Anordnung der mindestens einen ersten Gegenelektrode und/oder der mindestens einen zweiten Gegenelektrode leicht ausführbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils sind das mindestens eine Hebelelement und die mindestens eine an dem mindestens einen Hebelelement angebundene erste Elektrode von einer Rahmenstruktur umrahmt, an welcher die Membran aufgespannt ist, wobei ein von der Rahmenstruktur und der Membran umschlossenes Innenvolumen mit einem darin vorliegenden Referenzdruck derart luftdicht abgedichtet ist, dass zumindest der freitragende Bereich der Membran mittels eines physikalischen Drucks auf der Membranaußenseite des freitragenden Bereichs ungleich dem Referenzdruck verwölbbar ist. Die hier beschriebene Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils kann somit vorteilhaft für einen kapazitiven
Drucksensor genutzt werden.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einer kapazitiven Sensor- oder Schaltervorrichtung mit einem derartigen mikromechanischen Bauteil gewährleistet. Beispielsweise weist das mikromechanische Bauteil der als kapazitive Drucksensorvorrichtung ausgelegten kapazitiven Sensor- oder Schaltervorrichtung die in dem vorausgehenden Absatz beschriebenen
Merkmale auf und umfasst eine Auswerteelektronik, welche dazu ausgelegt ist, zumindest unter Berücksichtigung einer aktuell ermittelten Messgröße bezüglich einer zwischen der mindestens einen ersten Elektrode und der mindestens einen ersten Gegenelektrode anliegenden Spannung einen Messwert bezüglich des jeweils auf der Membranaußenseite des freitragenden Bereichs der Membran vorherrschenden physikalischen Drucks festzulegen und auszugeben.
Die oben beschriebenen Vorteile werden auch durch Ausführen eines entsprechenden Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung bewirkt. Ebenso werden diese Vorteile durch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum
Herstellen einer kapazitiven Sensor- oder Schaltervorrichtung geschaffen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die hier aufgezählten Verfahren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils und der kapazitiven Sensor- oder Schaltervorrichtung weitergebildet werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
Fig. 2a und 2b schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
Fig. 3a und 3b schematische Darstellungen einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
Fig. 4a und 4b schematische Darstellungen einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
Fig. 5 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens; und Fig. 6 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer zweiten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Das in Fig. 1 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil umfasst ein Substrat 10 mit einer Substratoberfläche 10a, welches beispielsweise ein Halbleitersubstrat, insbesondere ein Siliziumsubstrat, sein kann. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das Substrat 10 anstelle oder als Ergänzung zu Silizium noch mindestens ein weiteres Halbleitermaterial, mindestens ein Metall und/oder mindestens ein elektrisch isolierendes Material umfassen kann.
Eine direkt oder indirekt an der Substratoberfläche 10a aufgespannte Membran 12 des mikromechanischen Bauteils weist einen freitragenden Bereich 14 auf, welcher eine zu dem Substrat 10 ausgerichtete Membraninnenseite 14a und eine von dem Substrat 10 weg gerichtete Membranaußenseite 14b hat. Wie in Fig. 1 erkennbar ist, ist der freitragende Bereich 14 der Membran 12 mittels einer auf die Membranaußenseite 14b ausgeübten (nicht skizzierten) Kraft verwölbbar.
Zum Vergleich ist mittels einer gestrichelten Linie 16 eine bei einem
Kräftegleichgewicht an den Membranseiten 14a und 14b vorliegende
Ausgangsform des freitragenden Bereichs 14 wiedergegeben.
Das mikromechanische Bauteil umfasst auch mindestens ein Hebelelement 18 und mindestens eine an dem mindestens einen Hebelelement 18 angebundene erste Elektrode 20. Das mindestens eine Hebelelement 18 ist jeweils derart an der Membran 12 angebunden, dass bei einer Verwölbung des freitragenden Bereichs 14 der Membran 12 das mindestens eine Hebelelement 18 in eine Drehbewegung versetzbar/versetzt ist. Mittels der Drehbewegung des mindestens einen Hebelelements 18 ist die mindestens eine angebundene erste Elektrode 20 in eine geneigt zu der Substratoberfläche 10a ausgerichtete erste Verstellbewegung 22 versetzbar/versetzt. Insbesondere kann die Verwölbung des freistehenden Bereichs 14 der Membran 12 in eine (nahezu) senkrecht zu der Substratoberfläche 10a ausgerichtete erste Verstellbewegung 22 der mindestens einen ersten Elektrode 20 übersetzt werden. Unter der ersten Verstellbewegung 22 der mindestens einen ersten Elektrode 20 muss somit keine„Kippbewegung“ verstanden werden. Vorzugsweise wird die mindestens eine erste Elektrode 20 bei einer Einwölbung der Membranaußenseite 14b des freitragenden Bereichs 14 hin zu dem Substrat 10 in eine von dem Substrat 10 weg gerichtete erste Verstellbewegung 22 versetzt (siehe Fig. 1), während die mindestens eine erste Elektrode 20 bei einer weg von dem Substrat 10 gerichteten Auswölbung der Membranaußenseite 14b des freitragenden Bereichs 14 in eine zu dem Substrat 10 gerichtete (nicht skizzierte) erste
Verstellbewegung versetzt wird.
Außerdem sind das mindestens eine Hebelelement 18 und die mindestens eine an dem mindestens einen Hebelelement 18 angebundene erste Elektrode 20 zwischen der Substratoberfläche 10a und der Membraninnenseite 14a des freitragenden Bereichs 14 der Membran 12 angeordnet. Die Membranaußenseite 14b des freitragenden Bereichs 14 der Membran 12 kann somit problemlos als "sensitive Membranfläche" zum Detektieren/ Messen genutzt werden. Eine Ausbildung einer durchgehenden Öffnung durch zumindest das Substrat 10 zum Schaffen eines Messzugangs, was bei einer Nutzung der Membraninnenseite 14a des freitragenden Bereichs 14 als "sensitive Membranfläche" gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist, ist damit nicht notwendig. Zusätzlich kann die Membranaußenseite 14b des freitragenden Bereichs 14 leichter als die
Membraninnenseite 14a des freitragenden Bereichs 14 mittels eines Gels geschützt werden. Insbesondere schließt, wie in Fig. 1 erkennbar ist, die
Membranaußenseite 14b des freitragenden Bereichs 14 eine von dem Substrat 10 weg gerichtete Oberfläche des mikromechanischen Bauteils ab, was eine Aufbringung des Gels auf die Membranaußenseite 14b zusätzlich erleichtert. Der mittels der erleichterten Aufbringung des Gels verbesserte Schutz der "sensitiven Membranfläche" des mikromechanischen Bauteils trägt zur vorteilhaften
Steigerung vor dessen Lebensdauer bei.
Ein weiterer Vorteil des mikromechanischen Bauteils besteht darin, dass
(zumindest) das mindestens eine Hebelelement 18 und die mindestens eine erste Elektrode 20 aus einer ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht 24, welche auf einer von dem Substrat 10 weg gerichteten Seite der Substratoberfläche 10a angeordnet ist, gebildet werden können. Zusätzlich kann zumindest der freitragenden Bereich 14 der Membran 12 aus einer zweiten Halbleiter- und/oder Metallschicht 26, welche auf einer von dem Substrat 10 weg gerichteten Seite der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht 24 angeordnet ist, gebildet sein. Insbesondere kann die gesamte Membran 12 aus der zweiten Halbleiter und/oder Metallschicht 26 gebildet sein. Das mikromechanische Bauteil ist deshalb vergleichsweise einfach und relativ kostengünstig herstellbar.
Vorzugsweise ist mindestens eine erste Gegenelektrode 28 benachbart zu der mindestens einen ersten Elektrode 20 direkt oder indirekt auf der
Substratoberfläche 10a angeordnet. Die mindestens eine erste Gegenelektrode 28 kann beispielsweise auf mindestens einer die Substratoberfläche 10a abdeckenden Schicht 29a und 29b, wie beispielweise mindestens einer
Isolierschicht 29a und 29b, ausgebildet sein. Die mindestens eine erste
Gegenelektrode 28 kann aus einer zwischen der Substratoberfläche 10a und der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht 24 angeordneten
Elektrodenmaterialschicht 30 gebildet sein. Dies erleichtert eine Ausstattung des mikromechanischen Bauteils (zumindest) mit den zusammenwirkenden
Elektroden 20 und 28.
In der hier beschriebenen Ausführungsform sind das mindestens eine
Hebelelement 18 und die mindestens eine erste Elektrode 20 Teile einer Wippenstruktur 32, welche an der Membraninnenseite 14a des freitragenden Bereichs 14 angebunden ist. Die Wippenstruktur 32 ist bei einer Verwölbung des freitragenden Bereichs 14 der Membran 12 in eine
Wippbewegung/Kippbewegung, bei welcher das mindestens eine Hebelelement 18 seine Drehbewegung ausführt, versetzbar/versetzt. Vorzugsweise ist die gesamte Wippenstruktur 32 aus der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht 24 gebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auf eine Ausbildung des mindestens einen Hebelelements 18 und der mindestens einen ersten Elektrode 20 als Teile der Wippenstruktur 32 auch verzichtet werden kann.
Als vorteilhafte Weiterbildung kann das mikromechanische Bauteil noch mindestens eine zweite Elektrode 34 aufweisen, welche als Teil der Wippenstruktur 32 ausgebildet ist oder unabhängig von der Wippenstruktur 32 an der Membraninnenseite 14a des freitragenden Bereichs 14 der Membran 12 angebunden ist. Sofern das mikromechanische Bauteil mit der mindestens einen zweiten Elektrode 34 ausgebildet ist, kann auch mindestens eine zweite
Gegenelektrode 36 benachbart zu der mindestens einen zweiten Elektrode 34 direkt oder indirekt auf der Substratoberfläche 10a angeordnet sein. Bevorzugter Weise ist auch die mindestens eine zweite Gegenelektrode 36 aus der
Elektrodenmaterialschicht 30 gebildet. Dies erleichtert eine Ausstattung des mikromechanischen Bauteils mit den zusammenwirkenden Elektrodenpaaren 20, 28, 34 und 36.
Lediglich beispielhaft ist in der Ausführungsform der Fig. 1 die mindestens eine zweite Elektrode 34 mittels einer an der Membraninnenseite 14a des
freitragenden Bereichs 14 ausgebildeten Versteifungsstruktur 38 an der
Membran 12 aufgehängt. Bei einer Verwölbung des freitragenden Bereichs 14 der Membran 12 ist die mindestens eine erste Elektrode 20 in eine erste
Verstellbewegung 22 mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche 10a ausgerichteten ersten Bewegungskomponente versetzbar/versetzt, während die mindestens eine zweite Elektrode 34 in eine zweite Verstellbewegung 40 mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche 10a ausgerichteten und der ersten Bewegungskomponente entgegen gerichteten zweiten Bewegungskomponente versetzbar/versetzt ist. Man kann in diesem Fall von einer "volldifferentiellen Anordnung" der mindestens einen ersten Elektrode 20 und der mindestens einen zweiten Elektrode 34 bezüglich ihrer Gegenelektroden 28 und 36 sprechen. Auf die Vorteile der "volldifferentiellen Anordnung" wird unten noch eingegangen. Die erste Verstellbewegung 22 der mindestens einen ersten Elektrode 20 und die zweite Verstellbewegung 40 der mindestens einen zweiten Elektrode 34 können insbesondere senkrecht zu der Substratoberfläche 10a des Substrats und zueinander entgegen gerichtet ausgerichtet sein.
Das hier beschriebene mikromechanische Bauteil ist vorteilhaft als Teil einer kapazitiven Sensor- oder Schaltervorrichtung verwendbar. Beispielsweise kann eine mit dem hier beschriebenen mikromechanischen Bauteil ausgestattete kapazitive Sensorvorrichtung mindestens eine (nicht dargestellte)
Auswerteelektronik umfassen, welche dazu ausgelegt ist, zumindest unter Berücksichtigung einer aktuell ermittelten Messgröße bezüglich einer zwischen der mindestens einen ersten Elektrode 20 und der mindestens einen ersten Gegenelektrode 28 anliegenden ersten Spannung (und evtl, einer aktuell ermittelten weiteren Messgröße bezüglich einer zwischen der mindestens einen zweiten Elektrode 34 und der mindestens einen ersten Gegenelektrode 36 anliegenden zweiten Spannung) einen Messwert festzulegen, welcher die auf die Membranaußenseite 14b des freitragenden Bereichs 14 einwirkende Kraft, bzw. eine der Kraft entsprechende physikalische Größe oder Umgebungsbedingung, wiedergibt. Das mikromechanische Bauteil kann jedoch auch als Mikrophon oder als Schaltervorrichtung ausgebildet sein. Unter der Messgröße/den Messgrößen können jeweils z.B. ein Potential, ein Strom oder eine Ladung verstanden werden.
In der Ausführungsform der Fig. 1 ist die Wippenstruktur 32 von einer
Rahmenstruktur 42, an welcher die Membran 12 aufgespannt ist, umrahmt. Ein von der Rahmenstruktur 42 und der Membran 12 umschlossenes Innenvolumen 44 mit einem darin vorliegenden Referenzdruck po ist derart luftdicht abgedichtet, dass zumindest der freitragende Bereich 14 der Membran 12 mittels eines physikalischen Drucks p auf der Membranaußenseite 14b des freitragenden Bereichs 14 ungleich dem Referenzdruck po verwölbbar ist. In diesem Fall ist die Auswerteelektronik dazu ausgelegt, zumindest unter Berücksichtigung der aktuell ermittelten Messgröße bezüglich der zwischen der mindestens einen ersten Elektrode 20 und der mindestens einen ersten Gegenelektrode 28 anliegenden ersten Spannung (und evtl, der aktuell ermittelten weiteren Messgröße bezüglich der zwischen der mindestens einen zweiten Elektrode 34 und der mindestens einen ersten Gegenelektrode 36 anliegenden zweiten Spannung) einen
Messwert bezüglich des jeweils auf der Membranaußenseite 14b des
freitragenden Bereichs 14 der Membran 12 vorherrschenden physikalischen Drucks p festzulegen und auszugeben.
Fig. 2a und 2b zeigen schematische Darstellungen einer zweiten
Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Wie in Fig. 2a erkennbar ist, kann das mindestens eine Hebelelement 18 über je mindestens eine erste Torsionsfeder 50 an der Membraninnenseite 14a des freitragenden Bereichs 14 der Membran 12 angebunden sein. Über je mindestens eine zweite Torsionsfeder 52 kann das mindestens eine
Hebelelement 18 auch an dem Substrat 10 oder mindestens einer auf der Substratoberfläche 10a abgeschiedenen Schicht 29a und 29b verankert sein. Mittels dieser Anbindung des mindestens einen Hebelelements 18 sowohl an die Membraninnenseite 14a des freitragenden Bereichs 14 als auch (direkt oder indirekt) an das Substrat 10 kann bewirkt werden, dass eine Verwölbung des freitragenden Bereichs 14 der Membran die gewünschte Drehbewegung des mindestens einen Hebelelements 18, vorzugsweise um eine parallel zu der Substratoberfläche 10a des Substrats und/oder senkrecht durch das jeweilige Hebelelement 18 ausgerichtete Drehachse, auslöst. Außerdem kann das mindestens eine Hebelelement 18 über je mindestens eine dritte Torsionsfeder 54 an der ihr zugeordneten ersten Elektrode 20 angebunden sein. Somit wird die Drehbewegung des mindestens einen Hebelelements 18 in die gewünschte erste Verstellbewegung 22 der mindestens einen angebundenen ersten Elektrode 20 übersetzt.
Vorzugsweise sind jeder ersten Elektrode 20 je mindestens zwei Hebelelemente 18 derart zugeordnet sind, dass die mindestens zwei ihr zugeordneten
Hebelelemente 18 über ihre dritten Torsionsfedern 54 mit der jeweiligen ersten Elektrode 20 verbunden sind. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn alle ersten Torsionsfedern 50 der mindestens zwei der gleichen ersten Elektrode 20 zugeordneten Hebelelemente 18 zueinander parallel versetzt ausgerichtet sind, alle zweiten Torsionsfedern 52 der mindestens zwei der gleichen ersten
Elektrode 20 zugeordneten Hebelelemente 18 zueinander parallel versetzt ausgerichtet sind und alle dritten Torsionsfedern 54 der mindestens zwei der gleichen ersten Elektrode 20 zugeordneten Hebelelemente 18 zueinander parallel versetzt ausgerichtet sind. Eine Verwölbung des freitragenden Bereichs 14 der Membran 12 löst in diesem Fall eine (nahezu) senkrecht zu der
Substratoberfläche ausgerichtete erste Verstellbewegung der mindestens einen ersten Elektrode 20 aus. Die erste Verstellbewegung der mindestens einen ersten Elektrode 20 führt somit zu einer signifikanten ersten Kapazitätsänderung einer zwischen der mindestens einen ersten Elektrode 20 und der mindestens einen zugeordneten ersten Gegenelektrode 28 vorliegenden ersten Kapazität. Bezüglich weiterer Merkmale des mikromechanischen Bauteils der Fig. 2a und 2b wird auf die zuvor erläuterte Ausführungsform verwiesen.
Fig. 3a und 3b zeigen schematische Darstellungen einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Das in Fig. 3a und 3b schematisch wiedergegebene mikromechanische Bauteil unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen darin, dass bei einem Kräftegleichgewicht auf der Membraninnenseite 14a des freitragenden Bereichs 14 und der Membranaußenseite 14b des freitragenden Bereichs 14, wenn der freitragende Bereich 14 der Membran 12 in seiner mittels der gestrichelten Linie 16 wiedergegebenen Ausgangsform vorliegt, die mindestens eine erste Elektrode 20 in einem ersten Abstand dl(p= po) zu der mindestens einen zugeordneten ersten Gegenelektrode 28 vorliegt, welcher ungleich einem zweiten Abstand d2(p= po) der mindestens einen zweiten Elektrode 34 von der mindestens einen zugeordneten zweiten Gegenelektrode 36 ist. Insbesondere kann bei Kräftegleichgewicht auf der Membraninnenseite 14a und der
Membranaußenseite 14b der zweite Abstand d2(p= po) zwischen der mindestens einen zweiten Elektrode 34 und der mindestens einen zugeordneten zweiten Gegenelektrode 36 größer als der erste Abstand dl(p= po) zwischen der mindestens einen ersten Elektrode 20 und der mindestens einen zugeordneten ersten Gegenelektrode 28 sein (siehe Fig. 3a).
Eine bei Kräftegleichgewicht auf der Membraninnenseite 14a und der
Membranaußenseite 14b vorliegende Differenz zwischen dem zweiten Abstand d2(p= po) und dem ersten Abstand dl(p= po) kann derart festgelegt sein, dass bei einem physikalischen Druck p gleich einem sogenannten Arbeitsdruck pWOrk des mikromechanischen Bauteils die Elektroden 20 und 34 derart zu ihren
Gegenelektroden 28 und 36 verstellt sind, dass der erste Abstand dl(p= pWOrk) zwischen der mindestens einen ersten Elektrode 20 und der mindestens einen zugeordneten ersten Gegenelektrode 28 (nahezu) gleich dem zweiten Abstand d2(p= pwork) zwischen der mindestens einen zweiten Elektrode 34 und der mindestens einen zugeordneten zweiten Gegenelektrode 36 ist (siehe Fig. 3b). Unter dem Arbeitsdruck pWOrk kann ein (mittlerer) Druck verstanden werden, welcher während eines Betriebs des mikromechanischen Bauteils normalerweise oder zeitlich gemittelt auf der Membranaußenseite 14b vorherrscht.
Eine Festlegung der Differenz zwischen dem zweiten Abstand d2(p= po) und dem ersten Abstand dl(p= po) wie in dem vorausgehenden Absatz beschrieben, führt dazu, dass bei einem von dem Arbeitsdruck pWOrk (leicht) abweichenden physikalischen Druck p auf der Membranaußenseite 14b sowohl eine erste Kapazitätsänderung einer zwischen der mindestens einen ersten Elektrode 20 und der mindestens einen zugeordneten ersten Gegenelektrode 28 vorliegenden ersten Kapazität als auch eine zweite Kapazitätsänderung einer zwischen der mindestens einen zweiten Elektrode 34 und der mindestens einen zugeordneten zweiten Gegenelektrode 36 vorliegenden zweiten Kapazität jeweils ein (nahezu) lineares Signal abhängig von einer Abweichung des physikalischen Drucks p von dem Arbeitsdruck pWOrk ist. Außerdem bewirkt in diesem Fall eine Verbiegung des Substrats 10 häufig eine erste Kapazitätsänderung der ersten Kapazität, deren Betrag (nahezu) gleich einem Betrag einer zweiten Kapazitätsänderung der zweiten Kapazität ist, wobei die Kapazitätsänderungen unterschiedliche
Vorzeichen haben. Mittels einer Differenzbildung lassen sich somit die aus der Verbiegung des Substrats 10 resultierenden Kapazitätsänderungen der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität leicht„herausfiltern“.
Bezüglich weiterer Merkmale des mikromechanischen Bauteils der Fig. 3a und 23 wird auf die zuvor erläuterten Ausführungsformen verwiesen.
Fig. 4a und 4b zeigen schematische Darstellungen einer vierten
Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Wie anhand des mittels der Fig. 4a und 4b schematisch wiedergegebenen mikromechanischen Bauteils erkennbar ist, können die mindestens eine erste Elektrode 20, die mindestens eine zweite Elektrode 34, die mindestens eine erste Gegenelektrode 28 und die mindestens eine zweite Gegenelektrode 36 auch in mehrere voneinander räumlich getrennte Teilelektrodenbereiche aufgeteilt sein. Außerdem kann die Membran 12, bzw. ihr freitragender Bereichs 14, als „längliche Membran“ ausgebildet sein. Entlang einer Längsrichtung 56 der Membran 12 können sich die ersten Elektroden 20 und die zweiten Elektroden 34 derart untereinander abwechseln, dass jeweils eine zweite Elektroden 34 zwischen zwei benachbarten ersten Elektroden 20 und jeweils eine erste
Elektroden 20 zwischen zwei benachbarten zweiten Elektroden 34 angeordnet ist (siehe Fig. 4b). Entsprechend können sich entlang der Längsrichtung 56 der Membran 12 auch die ersten Gegenelektroden 28 und die zweiten
Gegenelektroden 36 derart untereinander abwechseln, dass jeweils eine zweite Gegenelektrode 36 zwischen zwei benachbarten ersten Gegenelektroden 28 und jeweils eine erste Gegenelektrode 28 zwischen zwei benachbarten zweiten Gegenelektroden 36 angeordnet ist. Insbesondere ist eine vollständige
Symmetrie des mikromechanischen Bauteils bezüglich einer Symmetrieebene, in welcher die Längsrichtung 56 der Membran 12 liegt, möglich. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine Verbiegung des Substrats 10 häufig eine erste Kapazitätsänderung der ersten Kapazität auslöst, deren Betrag (nahezu) gleich einem Betrag einer ebenfalls ausgelösten zweiten Kapazitätsänderung der zweiten Kapazität ist, wobei die Kapazitätsänderungen unterschiedliche
Vorzeichen haben.
Bezüglich weiterer Merkmale des mikromechanischen Bauteils der Fig. 4a und 4b wird auf die oben erläuterten Ausführungsformen verwiesen.
Bei allen oben beschriebenen mikromechanischen Bauteilen liegt eine
"volldifferentielle Anordnung" der mindestens einen ersten Elektrode 20 und der mindestens einen zweiten Elektrode 34 bezüglich ihrer Gegenelektroden 28 und 36 vor. Das Festlegen eines Messwerts, welcher die auf die Membranaußenseite 14b des freitragenden Bereichs 14 einwirkende Kraft, bzw. eine der Kraft entsprechende physikalische Größe oder Umgebungsbedingung, wiedergibt, kann deshalb mittels einer Differenzbildung aus der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität erfolgen. Ein aus dieser Differenzbildung gewonnenes Signal ist um einen Faktor 2 größer als ein nur aus der ersten Kapazitätsänderung der ersten Kapazität oder nur aus der zweiten Kapazitätsänderung der zweiten Kapazität gewonnenes Vergleichssignal. Die„volldifferentielle Anordnung“ der Elektroden 20 und 34 kann deshalb zur Miniaturisierung des mikromechanischen Bauteils unter Beibehaltung seiner Empfindlichkeit und/oder seiner
Messgenauigkeit genutzt werden. Entsprechend kann die„volldifferentielle Anordnung“ auch zur Steigerung der Empfindlichkeit und/oder der Messgenauigkeit des mikromechanischen Bauteils unter Beibehaltung seiner Baugröße ausgenutzt werden. Zur Auswertung des hier beschriebenen mikromechanischen Bauteils kann deshalb eine einfache, wenig Bauraum benötigende und kostengünstige Auswerteelektronik genutzt werden.
Ein weiterer Vorteil der "volldifferentiellen Anordnung" und der Differenzbildung aus der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität liegt darin, dass ein
Temperatur- Offset automatisch„herausgefiltert“ wird. Außerdem tragen die "volldifferentielle Anordnung" und die Differenzbildung, wie oben bereits erklärt ist, zum„Herausfiltern“ von Messfehlern, welche auf eine Verbiegung des Substrats 10 zurückzuführen sind, bei.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens.
Mittels des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens kann ein
mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung produziert werden. In einem Verfahrensschritt S1 des Herstellungsverfahrens wird eine direkt oder indirekt an einer Substratoberfläche eines Substrats aufgespannte Membran mit einem freitragenden Bereich, welcher eine zu dem Substrat ausgerichtete Membraninnenseite und eine von dem Substrat weg gerichtete Membranaußenseite aufweist, derart gebildet, dass der freitragende Bereich der Membran mittels einer auf die Membranaußenseite ausgeübten Kraft verwölbbar ist.
In einem Verfahrensschritt S2 werden mindestens ein Hebelelement und mindestens eine an dem mindestens einen Hebelelement angebundene ersten Elektrode gebildet, wobei das mindestens eine Hebelelement derart an der Membran angebunden wird, dass bei einer Verwölbung des freitragenden Bereichs der Membran das mindestens eine Hebelelement in eine
Drehbewegung versetzt wird, wodurch die mindestens eine angebundene erste Elektrode in eine geneigt zu der Substratoberfläche ausgerichtete erste
Verstellbewegung versetzt wird. Außerdem werden das mindestens eine
Hebelelement und die mindestens eine angebundene erste Elektrode zwischen der Substratoberfläche und der Membraninnenseite des freitragenden Bereichs der Membran angeordnet.
Die Verfahrensschritte S1 und S2 können in beliebiger Reihenfolge, bzw. zeitlich überschneidend, ausgeführt werden. Vorzugsweise werden zumindest das mindestens eine Hebelelement und die mindestens eine erste Elektrode aus einer ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht, welche auf einer von dem Substrat weg gerichteten Seite der Substratoberfläche angeordnet ist, gebildet. Zusätzlich kann zumindest der freitragende Bereich die Membran aus einer zweiten Halbleiter- und/oder Metallschicht, welche auf einer von dem Substrat weg gerichteten Seite der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht angeordnet ist, gebildet werden.
Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer zweiten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens.
Das im Weiteren beschriebene Herstellungsverfahren ist eine Weiterbildung des vorausgehend erläuterten Verfahrens:
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird zuerst in einem (optionalen) Verfahrensschritt S3 mindestens eine Schicht, wie beispielsweise mindestens eine Isolierschicht, auf einer Substratoberfläche eines Substrats abgeschieden. Wahlweise kann die mindestens eine
Schicht/Isolierschicht auch strukturiert werden, beispielsweise um einen Kontakt für mindestens eine später gebildete Elektrodenkomponente des
mikromechanischen Bauteils an dem Substrat auszubilden.
In einem (optionalen) Verfahrensschritt S4 wird eine Elektrodenmaterialschicht auf der Substratoberfläche oder der mindestens einen auf der Substratoberfläche angeordneten Schicht abgeschieden. Beispielsweise kann eine dotierte
Polysiliziumschicht als die Elektrodenmaterialschicht abgeschieden werden. In einem weiteren (optionalen) Verfahrensschritt S5 wird dann mindestens einer Gegenelektrode aus der Elektrodenmaterialschicht herausstrukturiert. Wahlweise kann auch mindestens eine Leiterbahn zusätzlich zu der mindestens einen Gegenelektrode aus der Elektrodenmaterialschicht gebildet werden. Als (optionaler) Verfahrensschritt S6 kann anschließend eine Ätzstoppschicht, vorzugsweise eine elektrisch isolierende Ätzstoppschicht, abgeschieden werden. Als Ätzstoppschicht kann beispielsweise eine (siliziumreiche) Nitridschicht gebildet werden.
In einem anschließenden (optionalen) Verfahrensschritt S7 wird eine
Opferschicht, bevorzugt eine Oxidschicht, abgeschieden. Mittels einer
Strukturierung der Opferschicht kann wahlweise eine Form des mindestens einen Hebelelements und der mindestens einen an dem mindestens einen
Hebelelement angebundenen ersten Elektrode, welche in dem Verfahrensschritt S2 später gebildet werden, festgelegt werden. Optionaler Weise können in dem Verfahrensschritt S7 auch zwei Opferschichten abgeschieden und strukturiert werden, wodurch auch die oben beschriebenen unterschiedlichen Abstände dl(p= po) und d2(p= po) zwischen den mittels des hier beschriebenen
Herstellungsverfahrens gebildeten Elektrodenstrukturen eingestellt werden können.
Danach wird die erste Halbleiter- und/oder Metallschicht in einem
Verfahrensschritt S8 abgeschieden. Bevorzugt wird als erste Halbleiter- und/oder Metallschicht eine Polysiliziumschicht abgeschieden. Vorzugsweise wird die erste Halbleiter- und/oder Metallschicht mit einer ersten Schichtdicke von mindestens 500 nm (Nanometer) gebildet. Danach wird der oben schon beschriebene Verfahrensschritt S2 ausgeführt, wodurch zumindest das mindestens eine Hebelelement und die mindestens eine erste Elektrode aus der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht gebildet werden. Zum Strukturieren der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht wird vorzugsweise ein Ätzverfahren, welches senkrechte Ätzgräben bewirkt, wie beispielsweise ein Trenchverfahren, ausgeführt. Beim Ätzen der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht werden bevorzugter Weise sehr schmale Gräben mit einer Ätzbreite unter der ersten Schichtdicke der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht geätzt. Dies erleichtert weitere Schichtabscheidungen auf der strukturierten ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht. In einem weiteren (optionalen) Verfahrensschritt S9 wird eine Isolationsschicht, bevorzugt eine Oxidschicht, abgeschieden. Eine Isolationsschichtdicke der Isolationsschicht kann größer gewählt werden als eine Hälfte der ersten
Schichtdicke der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht, um die in dem Verfahrensschritt S2 gebildeten schmalen Ätzgräben zu verfüllen, wobei evtl. Hohlräume eingeschlossen werden. Mittels einer Strukturierung der
Isolationsschicht kann wahlweise eine Form der Membran und/oder mindestens einer an der Membraninnenseite der Membran„aufgehängten“ Komponente, welche in dem Verfahrensschritt S1 später gebildet werden, festgelegt werden. Außerdem können in der Isolationsschicht schmale„Schlitze“ erzeugt werden, durch welche mittels einer isotropen Ätzung Teile der Opferschicht unter der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht herausgeätzt werden. Auf diese Weise kann mindestens ein Hohlraum in der Opferschicht gebildet werden, welcher während einer später ausgeführten Opferschichtätzung eine gezielte Ausbreitung eines Ätzmediums bewirkt. Die„Schlitze“ können anschließend mit einer weiteren Oxidabscheidung verschlossen werden.
Die zweite Halbleiter- und/oder Metallschicht wird nun als Verfahrensschritt S10 abgeschieden. Als zweite Halbleiter- und/oder Metallschicht wir vorzugsweise eine Polysiliziumschicht gebildet. Eine zweite Schichtdicke der zweiten
Halbleiter- und/oder Metallschicht liegt vorzugsweise bei etwa 55% bis 75% der ersten Schichtdicke der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht. Danach wird der oben bereits erläuterte Verfahrensschritt S1 ausgeführt. Optionaler Weise wird auch mindestens ein Ätzzugang zum anschließenden Ausführen der Opferschichtätzung durch die zweite Halbleiter- und/oder Metallschicht strukturiert.
Als (optionaler) Verfahrensschritt Sil wird dann die oben schon erwähnte Opferschichtätzung ausgeführt, wobei die Opferschicht mittels der
Opferschichtätzung vorzugsweise vollständig entfernt wird. Auf diese Weise werden die in dem Verfahrensschritt S2 aus der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht gebildeten Komponenten freigestellt. Als Opferschichtätzung kann beispielsweise ein Gas-Phasen-Ätzverfahren mit Fluorwasserstoff (HF) ausgeführt werden. Der mindestens eine zum Ausführen der Opferschichtätzung benutzte Ätzzugang kann anschließend in einem (optionalen) Verfahrensschritt S12 verschlossen werden. Auf diese Weise kann ein definierter Referenzdruck als Innendruck in dem mikromechanischen Bauteil eingestellt werden. Das Verschließen des mindestens einen Ätzzugangs kann mittels einer Chemischen
Gasphasenabscheidung bei Niederdruck (Low Pressure Chemical Vapour Deposition, LPCVD) oder mittels einer plasma-unterstützten Chemischen Gasphasenabscheidung (Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition, PECVD) erfolgen. Dabei können beispielsweise eine Oxidschicht und/oder eine (siliziumreiche) Nitridschicht abgeschieden werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Verfahrensschritte S1 bis S12 des Herstellungsverfahrens nicht abschließend zu interpretieren sind. Die oben erläuterten Herstellungsverfahren können auch Teil eines Verfahrens zum Herstellen einer kapazitiven Sensor- oder Schaltervorrichtung sein.

Claims

Anspruch
1. Mikromechanisches Bauteil für eine kapazitive Sensor- oder
Schaltervorrichtung mit: einem Substrat (10) mit einer Substratoberfläche (10a); einer direkt oder indirekt an der Substratoberfläche (10a) aufgespannten Membran (12) mit einem freitragenden Bereich (14), welcher eine zu dem Substrat (10) ausgerichtete Membraninnenseite (14a) und eine von dem Substrat (10) weg gerichtete Membranaußenseite (14b) aufweist, wobei der freitragende Bereich (14) der Membran (12) mittels einer auf die
Membranaußenseite (14b) ausgeübten Kraft verwölbbar ist; und mindestens einem Hebelelement (18) und mindestens einer an dem mindestens einen Hebelelement (18) angebundenen ersten Elektrode (20), wobei das mindestens eine Hebelelement (18) derart an der Membran (12) angebunden ist, dass bei einer Verwölbung des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12) das mindestens eine Hebelelement (18) in eine
Drehbewegung versetzbar ist, wodurch die mindestens eine angebundene erste Elektrode (20) in eine geneigt zu der Substratoberfläche (10a) ausgerichtete erste Verstellbewegung (22) versetzbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hebelelement (18) und die mindestens eine an dem mindestens einen Hebelelement (18) angebundene erste Elektrode (20) zwischen der Substratoberfläche (10a) und der Membraninnenseite (14a) des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12) angeordnet sind.
2. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei mindestens eine zweite Elektrode (34) derart als Teil einer das mindestens eine
Hebelelement (18) und die mindestens eine angebundene erste Elektrode (20) umfassenden Wippenstruktur (32) ausgebildet ist oder unabhängig von der Wippenstruktur (32) an der Membraninnenseite (14a) des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12) angebunden ist, dass bei einer
Verwölbung des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12) die mindestens eine erste Elektrode (20) in eine erste Verstellbewegung (22) mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche (10a) ausgerichteten ersten Bewegungskomponente versetzbar ist und die mindestens eine zweite Elektrode (34) in eine zweite Verstellbewegung (40) mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche (10a) ausgerichteten und der ersten
Bewegungskomponente entgegen gerichteten zweiten
Bewegungskomponente versetzbar ist.
3. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das
mindestens eine Hebelelement (18) über je mindestens eine erste
Torsionsfeder (50) an der Membraninnenseite (14a) des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12), über je mindestens eine zweite
Torsionsfeder (52) an dem Substrat (10) oder mindestens einer auf der Substratoberfläche (10a) abgeschiedenen Schicht (29a, 29b) und über je mindestens eine dritte Torsionsfeder (54) an der ihr zugeordneten ersten Elektrode (20) angebunden ist.
4. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 3, wobei jeder ersten Elektrode (20) je mindestens zwei Hebelelemente (18) derart zugeordnet sind, dass die mindestens zwei ihr zugeordneten Hebelelemente (18) über ihre dritten Torsionsfedern (54) mit der jeweiligen ersten Elektrode (20) verbunden sind, und wobei alle ersten Torsionsfedern (50) der mindestens zwei der gleichen ersten Elektrode (20) zugeordneten Hebelelemente (18) zueinander parallel versetzt ausgerichtet sind, alle zweiten Torsionsfedern (52) der mindestens zwei der gleichen ersten Elektrode (20) zugeordneten Hebelelemente (18) zueinander parallel versetzt ausgerichtet sind und alle dritten Torsionsfedern (54) der mindestens zwei der gleichen ersten Elektrode (20) zugeordneten Hebelelemente (18) zueinander parallel versetzt ausgerichtet sind.
5. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest das mindestens eine Hebelelement (18) und die mindestens eine erste Elektrode (20) aus einer ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht (24), welche auf einer von dem Substrat (10) weg gerichteten Seite der Substratoberfläche (10a) angeordnet ist, gebildet sind, und wobei zumindest der freitragende Bereich (14) der Membran (12) aus einer zweiten Halbleiter- und/oder Metallschicht (26), welche auf einer von dem Substrat (10) weg gerichteten Seite der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht (24) angeordnet ist, gebildet ist.
6. Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 5, wobei mindestens eine erste Gegenelektrode (28) benachbart zu der mindestens einen ersten Elektrode (20) direkt oder indirekt auf der Substratoberfläche (10a) angeordnet ist und/oder mindestens eine zweite Gegenelektrode (36) benachbart zu der mindestens einen zweiten Elektrode (34) direkt oder indirekt auf der Substratoberfläche (10a) angeordnet ist, und wobei die mindestens eine erste Gegenelektrode (28) und/oder die mindestens eine zweite
Gegenelektrode (36) aus einer zwischen der Substratoberfläche (10a) und der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht (24) angeordneten
Elektrodenmaterialschicht (30) gebildet sind.
7. Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Hebelelement (18) und die mindestens eine an dem mindestens einen Hebelelement (18) angebundene erste Elektrode (20) von einer Rahmenstruktur (42) umrahmt sind, an welcher die Membran (12) aufgespannt ist, wobei ein von der Rahmenstruktur (42) und der Membran (12) umschlossenes Innenvolumen (44) mit einem darin vorliegenden Referenzdruck (po) derart luftdicht abgedichtet ist, dass zumindest der freitragende Bereich (14) der Membran (12) mittels eines physikalischen Drucks (p) auf der Membranaußenseite (14b) des freitragenden Bereichs (14) ungleich dem Referenzdruck (po) verwölbbar ist.
8. Kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung mit: einem mikromechanischen Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das mikromechanische Bauteil der als kapazitive Drucksensorvorrichtung ausgelegten kapazitiven Sensor- oder Schaltervorrichtung die Merkmale des Anspruchs 7 aufweist und eine Auswerteelektronik umfasst, welche dazu ausgelegt ist, zumindest unter Berücksichtigung einer aktuell ermittelten Messgröße bezüglich einer zwischen der mindestens einen ersten Elektrode (20) und der mindestens einen ersten Gegenelektrode (28) anliegenden Spannung einen Messwert bezüglich des jeweils auf der Membranaußenseite (14b) des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12) vorherrschenden physikalischen Drucks (p) festzulegen und auszugeben.
10. Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine
kapazitive Sensor- oder Schaltervorrichtung mit den Schritten:
Bilden einer direkt oder indirekt an einer Substratoberfläche (10a) eines Substrats (10) aufgespannten Membran (12) mit einem freitragenden Bereich (14), welcher eine zu dem Substrat (10) ausgerichtete
Membraninnenseite (14a) und eine von dem Substrat (10) weg gerichtete Membranaußenseite (14b) aufweist, derart, dass der freitragende Bereich (14) der Membran (12) mittels einer auf die Membranaußenseite (14b) ausgeübten Kraft verwölbbar ist; und
Bilden mindestens eines Hebelelements (18) und mindestens einer an dem mindestens einen Hebelelement (18) angebundenen ersten Elektrode (20), wobei das mindestens eine Hebelelement (18) derart an der Membran (12) angebunden wird, dass bei einer Verwölbung des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12) das mindestens eine Hebelelement (18) in eine Drehbewegung versetzt wird, wodurch die mindestens eine angebundene erste Elektrode (20) in eine geneigt zu der Substratoberfläche (10a) ausgerichtete erste Verstellbewegung (22) versetzt wird; dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hebelelement (18) und die mindestens eine an dem mindestens einen Hebelelement (18) angebundene erste Elektrode (20) zwischen der Substratoberfläche (10a) und der Membraninnenseite (14a) des freitragenden Bereichs (14) der Membran (12) angeordnet werden.
11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei zumindest das mindestens eine Hebelelement (18) und die mindestens eine erste Elektrode (20) aus einer ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht (24), welche auf einer von dem Substrat (10) weg gerichteten Seite der Substratoberfläche (10a) angeordnet ist, gebildet werden, und wobei zumindest der freitragende Bereich (14) die Membran (12) aus einer zweiten Halbleiter- und/oder Metallschicht (26), welche auf einer von dem Substrat (10) weg gerichteten Seite der ersten Halbleiter- und/oder Metallschicht (24) angeordnet ist, gebildet wird.
12. Verfahren zum Herstellen einer kapazitiven Sensor- oder
Schaltervorrichtung mit dem Schritt:
Herstellen eines mikromechanischen Bauteils gemäß dem
Herstellungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11.
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