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DE102006024671A1 - Micromechanical unit for e.g. monitoring e.g. tire pressure, has diaphragm and seismic mass arranged at distance from each other and arranged one above other, where seismic mass is movable parallel to layer levels - Google Patents

Micromechanical unit for e.g. monitoring e.g. tire pressure, has diaphragm and seismic mass arranged at distance from each other and arranged one above other, where seismic mass is movable parallel to layer levels Download PDF

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DE102006024671A1
DE102006024671A1 DE200610024671 DE102006024671A DE102006024671A1 DE 102006024671 A1 DE102006024671 A1 DE 102006024671A1 DE 200610024671 DE200610024671 DE 200610024671 DE 102006024671 A DE102006024671 A DE 102006024671A DE 102006024671 A1 DE102006024671 A1 DE 102006024671A1
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DE
Germany
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seismic mass
membrane
layer
component according
chip
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200610024671
Other languages
German (de)
Inventor
Frank Reichenbach
Christoph Schelling
Arnim Höchst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200610024671 priority Critical patent/DE102006024671A1/en
Publication of DE102006024671A1 publication Critical patent/DE102006024671A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The micromechanical unit (20) has a diaphragm (1), and a seismic mass (2) movable independent of the diaphragm in a layer structure, where the diaphragm and the seismic mass are arranged at a distance from each other and are arranged one above the other. The diaphragm is oriented parallel to layer levels of the layer structure, and the seismic mass is movable parallel to the layer levels. The diaphragm and the seismic mass are monolithically integrated in a chip, where the diaphragm has a ventilation opening.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement mit einem Schichtaufbau, in dem mindestens eine Membran und mindestens eine unabhängig von der Membran auslenkbare seismische Masse ausgebildet sind.The The invention relates to a micromechanical component with a layer structure, in the at least one membrane and at least one independent of the membrane deflectable seismic mass are formed.

In der Praxis werden mikromechanische Bauelemente mit einer Membran zur Druckmessung oder Schallaufnahme eingesetzt. Des Weiteren sind mikromechanische Bauelemente bekannt, deren Bauelementstruktur eine seismische Masse zum Erfassen von Beschleunigungen oder Drehbewegungen umfasst. Meist werden diese beiden unterschiedlichen Sensorfunktionen in voneinander unabhängigen Einzelbauelementen realisiert.In In practice, micromechanical components with a membrane used for pressure measurement or sound recording. Furthermore, micromechanical Components known whose component structure is a seismic mass for detecting accelerations or rotational movements. Most of time These two different sensor functions will be in each other independent Individual components realized.

In der deutschen Patentanmeldung 10 2005 03 26 35 wird eine Möglichkeit beschrieben, einen Drucksensor bzw. ein Mikrofon zusammen mit einem Beschleunigungssensor auf einem einzigen mikromechanischen Bauelement monolithisch zu integrieren. Die beiden Sensorstrukturen werden hier nebeneinander angeordnet und jeweils mit sogenannten Sensorbereichen zur piezoresistiven Messwerterfassung ausgestattet. Dieses Bauelementkonzept erfordert eine relativ große Chipfläche. Zudem umfasst das in der deutschen Patentanmeldung 10 2005 03 26 35 beschriebene Verfahren teure Prozessschritte für die monolithische Integration beider Sensorfunktionen.In German Patent Application 10 2005 03 26 35 is a possibility described a pressure sensor or a microphone together with an acceleration sensor monolithic on a single micromechanical device integrate. The two sensor structures are next to each other here arranged and each with so-called sensor areas for piezoresistive Equipped with measured value acquisition. This component concept requires a relatively large one Chip area. In addition, this includes in the German patent application 10 2005 03 26th 35 described process expensive process steps for the monolithic Integration of both sensor functions.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Davon ausgehend wird mit der vorliegenden Erfindung ein mikromechanisches Bauelement mit einer sehr kompakten und monolithisch integrierbaren Sensorstruktur vorgeschlagen, das als Drucksensor oder Mikrofon eingesetzt werden kann und mit dem gleichzeitig auch Beschleunigungen erfasst werden können.From that Starting with the present invention, a micromechanical Component with a very compact and monolithically integrable Sensor structure proposed as a pressure sensor or microphone can be used and at the same time with accelerations can be detected.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Membran und die seismische Masse voneinander beabstandet, übereinander angeordnet sind, wobei die Membran parallel zu den Schichtebenen des Schichtaufbaus orientiert ist und die seismische Masse bevorzugt parallel zu den Schichtebenen auslenkbar ist.This is characterized according to the invention achieved that the membrane and the seismic mass from each other spaced apart, one above the other are arranged, wherein the membrane parallel to the layer planes the layer structure is oriented and the seismic mass preferred is deflectable parallel to the layer planes.

Durch Überlagerung der für die beiden Sensorfunktionen wesentlichen Strukturelemente kann das erfindungsgemäße Bauelement mit einer vergleichsweise geringen Baugröße realisiert werden. Messwert verfälschende Wechselwirkungen zwischen der Membran und der seismischen Masse können nicht auftreten, da die Membran und die seismische Masse im Schichtaufbau des Bauelements so weit voneinander beabstandet ausgebildet werden, dass die Beweglichkeit der seismischen Masse nicht durch die zu erwartenden Membrandeformationen eingeschränkt wird. Ansonsten bildet die seismische Masse einen Überlastschutz für die Membran, während die Membran die seismische Masse zumindest einseitig gegen äußere Einflüsse, wie Verschmutzung, abschirmt.By overlay the for the two sensor functions can be essential structural elements inventive component be realized with a comparatively small size. reading falsifying Interactions between the membrane and the seismic mass can not occur because the membrane and the seismic mass in the layer structure the component are formed so far apart from each other, that the mobility of the seismic mass is not due to the expected membrane deformations is limited. Otherwise forms the seismic mass provides overload protection for the Membrane while the membrane seismic mass at least one-sided against external influences, such as Pollution, shields.

Von besonderem Vorteil ist, dass sich die Membran und die seismische Masse des erfindungsgemäßen Bauelements monolithisch auf einem Chip integrieren lassen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Membran und der seismischen Masse übereinander kann die Chipfläche im Vergleich zu dem aus der 10 2005 03 26 35 bekannten Bauelementkonzept deutlich reduziert werden.From particular advantage is that the membrane and the seismic Mass of the device according to the invention monolithically integrated on a chip. Due to the inventive arrangement The membrane and the seismic mass on top of each other, the chip area in comparison to the 10 2005 03 26 35 known device concept clearly be reduced.

Die für die Sensorfunktionen des erfindungsgemäßen Bauelements wesentlichen Strukturelemente und deren Anordnung erlauben sowohl eine piezoresistive als auch eine kapazitive Messwerterfassung. Im Hinblick auf ein einfaches Design der Auswerteschaltung empfiehlt es sich, für beide Sensorfunktionen dasselbe Sensierprinzip zu verwenden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauelements fungieren die Membran und die seismische Masse jeweils als Elektrode einer Kapazität. Dementsprechend ist mindestens eine Gegenelektrode für die Membran zur kapazitiven Erfassung von Membrandeformationen vorgesehen und mindestens eine Gegenelektrode für die seismische Masse zur kapazitiven Erfassung von Auslenkungen der seismischen Masse. Bei dieser Variante ist der Energieverbrauch bei der Messwerterfassung besonders gering.The for the Sensor functions of the device according to the invention essential Structural elements and their arrangement allow both a piezoresistive as well as a capacitive measured value acquisition. With regard to a Simple design of the evaluation circuit, it is recommended for both Sensor functions to use the same Sensierprinzip. In a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention Each membrane and seismic mass function as an electrode a capacity. Accordingly, at least one counter electrode for the membrane for capacitive detection of membrane deformations provided and at least a counter electrode for the seismic mass for the capacitive detection of deflections the seismic mass. In this variant is the energy consumption especially low during the measured value acquisition.

Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil, die Membran und die seismische Masse des erfindungsgemäßen Bauelements monolithisch auf einem Chip zu integrieren. Dazu kann die Membran einfach in einer ersten Schicht über einem Substrat ausgebildet werden, so dass sie über eine Ausnehmung in der Rückseite des Substrats mit Druck beaufschlagbar ist. Die seismische Masse wird dann in einer zweiten Schicht über der Membran ausgebildet. Um die Funktionsfähigkeit des Bauelements zu gewährleisten, müssen die Membran und die seismische Masse, beispielsweise durch eine weitere entsprechend strukturierte Schicht, voneinander beabstandet sein, so dass die Beweglichkeit der seismischen Masse nicht durch eine Deformation der Membran beeinträchtigt wird. Für die Messwerterfassung müssen die Membran und die seismische Masse außerdem gegeneinander elektrisch isoliert sein.As already mentioned, it is advantageous, the membrane and the seismic mass of the device according to the invention to integrate monolithically on a chip. For this, the membrane just over in a first layer a substrate are formed so that they have a recess in the back of the substrate is pressurized. The seismic mass is then formed in a second layer over the membrane. To the functionality to ensure the component, the Membrane and the seismic mass, for example by another correspondingly structured layer, be spaced from each other, so that the mobility of the seismic mass is not due to a deformation impaired the membrane becomes. For the data acquisition must be the Membrane and the seismic mass also against each other electrically be isolated.

Neben der seismischen Masse, die in der Schichtebene auslenkbar ist, können in der zweiten Schicht auch feststehende Elektroden ausgebildet werden, die dann in vorteilhafter Weise sowohl als Gegenelektrode für die seismische Masse als auch als Gegenelektrode für die Membran fungieren können. An dieser Stelle sei angemerkt, dass auch die seismische Masse in Bezug auf die Deformationsrichtung der Membran feststeht, so dass auch die seismische Masse als Gegenelektrode für die Membran fungieren kann.In addition to the seismic mass, which can be deflected in the layer plane, fixed electrodes can also be formed in the second layer be, which can then act advantageously both as a counter electrode for the seismic mass and as a counter electrode for the membrane. It should be noted at this point that the seismic mass is also fixed with respect to the deformation direction of the membrane, so that the seismic mass can also act as a counterelectrode for the membrane.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauelements umfasst der Schichtaufbau einen Träger für den Chip mit den monolithisch integrierten Sensorfunktionselementen Membran und seismische Masse. Dieser Träger dient zur Verkappung der seismischen Masse, die an der Oberseite des Chips ausgebildet ist. Dementsprechend wird der Chip mit der Oberseite auf dem Träger montiert. Um die Beweglichkeit der seismischen Masse nicht einzuschränken, weist die Oberfläche des Trägers eine Ausnehmung auf, über der die seismische Masse angeordnet wird.In an advantageous embodiment of the device according to the invention The layer structure includes a carrier for the chip with the monolithic integrated sensor elements membrane and seismic mass. This carrier serves to cap the seismic mass that is at the top of the chip is trained. Accordingly, the chip with the top on the carrier assembled. In order not to restrict the mobility of the seismic mass, points the surface of the carrier a recess on, over the seismic mass is arranged.

Je nach Verwendung des erfindungsgemäßen Bauelements kann die Membran entweder ganzflächig geschlossen sein oder mindestens eine Belüftungsöffnung aufweisen.ever after use of the device according to the invention, the membrane either over the entire surface be closed or have at least one ventilation opening.

Soll das Bauelement als kombinierter Beschleunigung/Drehraten-Druck-Sensor eingesetzt werden, so ist es von Vorteil, eine Sensorstruktur mit ganzflächig geschlossener Membran zu verwenden. Durch eine Verkappung, wie voranstehend beschrieben, kann dann einfach ein Referenzvakuum für die Druckmessung eingeschlossen werden. Gleichzeitig lässt sich so eine hohe Schwingergüte für den Beschleunigungssensor bzw. den Drehratensensor erreichen. Ein dermaßen konzipiertes Bauelement kann in vorteilhafter Weise zur Reifendrucküberwachung eingesetzt werden. Um möglichst wenig Energie zu verbrauchen, soll die Drucküberwachung nur dann aktiviert werden, wenn der Reifen beschleunigt wird. Dies kann einfach mit Hilfe der seismischen Masse des erfindungsgemäßen Bauelements festgestellt werden. Das erfindungsgemäße Bauelement eignet sich aber auch als Seitenaufprallsensor. In diesem Fall kann anhand der beiden Messgrößen, Beschleunigung und Druck bzw. Druckänderung, ein Plausibilitätstest durchgeführt werden.Should the component as a combined acceleration / rotation rate pressure sensor be used, it is advantageous, a sensor structure with closed over the entire surface Membrane to use. By capping, as described above, can then simply include a reference vacuum for pressure measurement become. At the same time lets such a high vibrator quality for the Accelerometer or the rotation rate sensor reach. A so conceived component can be used advantageously for tire pressure monitoring. To be as possible to consume little energy, the pressure monitoring should only be activated when the tire is accelerating. This can be easy with Help the seismic mass of the device according to the invention found become. The device according to the invention is suitable but also as a side impact sensor. In this case, based of the two measured quantities, acceleration and pressure or pressure change, a plausibility test carried out become.

Zur Realisierung eines kombinierten Beschleunigung-Schall-Sensors wird die Membran der Sensorstruktur vorteilhafterweise mit mindestens einer Belüftungsöffnung versehen. Hier wird durch eine Verkappung der Sensorstruktur ein definiertes Rückvolumen eingeschlossen. Auch diese Variante eines erfindungsgemäßen Bauelements eignet sich als Seitenaufprallsensor, da bei einem Seitenaufprall sowohl hohe Beschleunigungen als auch Geräusche entstehen, die mit Hilfe der Sensorstruktur parallel erfasst werden können.to Realization of a combined acceleration-sound-sensor becomes the Membrane of the sensor structure advantageously with at least one Provided ventilation opening. Here, a capping of the sensor structure becomes a defined back volume locked in. Also this variant of a device according to the invention is suitable as a side impact sensor because in a side impact both high accelerations and noises occur with the help the sensor structure can be detected in parallel.

Ein als Beschleunigung-Druck-Schall-Sensor konzipiertes erfindungsgemäßes Bauelements könnte auch im Rahmen eines Mobiltelefons eingesetzt werden, beispielsweise als Mikrofon zur Sprachaufnahme oder als Wetterstation, wobei die Drucksensor-Komponente des Bauelements genutzt wird, oder als Eingabehilfe, Schrittzähler oder zur Falldetektion, wofür dann die Beschleunigungssensor-Komponente des Bauelements genutzt wird.One designed as an acceleration-pressure-sound sensor inventive device could also be used in the context of a mobile phone, for example as a microphone for voice recording or as a weather station, wherein the pressure sensor component of the component is used, or as input help, pedometer or for case detection, for what then used the acceleration sensor component of the device becomes.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Wie bereits voranstehend ausführlich erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen verwiesen.As already above in detail discussed, there are different ways to design the teaching of the present invention in an advantageous manner and further education. On the one hand to the claim 1 subordinate claims and on the other hand to the following description of an embodiment of the invention with reference to the drawings.

1 zeigt die Draufsicht auf den Chip eines erfindungsgemäßen Bauelements und 1 shows the top view of the chip of a device according to the invention and

2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A durch den in 1 dargestellten Chip nach der Montage auf einem Träger. 2 shows a section along the line AA through the in 1 shown chip after mounting on a support.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

In den 1 und 2 ist ein mikromechanisches Bauelement 10 dargestellt, dessen Schichtaufbau einen Chip 11 und einen Träger 12 umfasst, was insbesondere durch 2 verdeutlicht wird. Des Weiteren veranschaulicht 2 den Schichtaufbau des Chip 11, in dem eine Membran 1 und eine seismische Masse 2 monolithisch integriert sind. Die Membran 1 und die seismische Masse 2 sind voneinander beabstandet, übereinander angeordnet, wobei die Membran 1 parallel zu den Schichtebenen des Schichtaufbaus orientiert ist und die seismische Masse 2 unabhängig von der Membran 1 bevorzugt parallel zu den Schichtebenen auslenkbar ist.In the 1 and 2 is a micromechanical device 10 shown, the layer structure of a chip 11 and a carrier 12 includes, in particular, through 2 is clarified. Further illustrated 2 the layer structure of the chip 11 in which a membrane 1 and a seismic mass 2 are monolithically integrated. The membrane 1 and the seismic mass 2 are spaced from each other, arranged one above the other, wherein the membrane 1 oriented parallel to the layer planes of the layer structure and the seismic mass 2 independent of the membrane 1 is preferably deflected parallel to the layer planes.

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Membran 1 ganzflächig geschlossen ausgeführt und in einer dünnen Polysiliziumschicht 14 über einem Substrat 13 ausgebildet. Das Substratmaterial wurde im Bereich der Membran 1 entfernt, so dass ein auf die Rückseite des Substrats 13 einwirkender Druck auch auf die Unterseite der Membran 1 einwirkt und eine Auslenkung bzw. Deformation der Membran 1 bewirkt. Derartige Deformationen werden im vorliegenden Fall kapazitiv erfasst. Deshalb fungiert die Membran 1 hier als Elektrode einer Kapazität und ist durch eine erste Isolationsschicht 15 gegen das Substrat 13 elektrisch isoliert.In the embodiment shown here, the membrane 1 Completely closed and executed in a thin polysilicon layer 14 over a substrate 13 educated. The substrate material was in the region of the membrane 1 removed, leaving one on the back of the substrate 13 acting pressure also on the bottom of the membrane 1 acts and a deflection or deformation of the membrane 1 causes. Such deformations are detected capacitively in the present case. Therefore, the membrane acts 1 here as an electrode of a capacitance and is through a first insulating layer 15 against the substrate 13 electrically isolated.

Über der dünnen Polysiliziumschicht 14 befindet sich eine relativ dicke epi-Polysiliziumschicht 16, in der die seismische Masse 2 ausgebildet ist. 1 veranschaulicht die Fingerstruktur der seismischen Masse 2 und zeigt außerdem deren ebenfalls in der epi-Polysiliziumschicht 16 ausgebildete Federaufhängung 3. Diese erlaubt trägheitsbedingte Auslenkungen der seismischen Masse 2 parallel zur epi-Polysiliziumschicht 16, während Auslenkungen senkrecht dazu weitestgehend unterbunden werden. Neben der seismischen Masse 2, die hier ebenfalls als Elektrode fungiert, sind in der epi-Polysiliziumschicht 16 kammförmig starre Elektroden 4 ausgebildet, die in die Fingerstruktur der seismischen Masse 2 eingreifen. Die seismische Masse 2 und die starren Elektroden 4 sind durch eine zweite Isolationsschicht 17 gegeneinander, gegen die Membran 2 und gegen das Substrat 13 elektrisch isoliert, so dass sie eine Kapazität zum Erfassen der Auslenkungen der seismischen Masse 2 bilden. Außerdem ist die zweite Isolationsschicht 17 hier so dick und so strukturiert, dass zwischen der Membran 1 und der seismischen Masse 2 ein Hohlraum 5 besteht, so dass die Beweglichkeit der seismischen Masse 2 nicht durch etwaige Membrandeformationen eingeschränkt wird.Over the thin polysilicon layer 14 be there is a relatively thick epi polysilicon layer 16 in which the seismic mass 2 is trained. 1 illustrates the finger structure of the seismic mass 2 and also shows its also in the epi polysilicon layer 16 trained spring suspension 3 , This allows inertial displacements of the seismic mass 2 parallel to the epi polysilicon layer 16 while deflections are suppressed perpendicular to this largely. Next to the seismic mass 2 , which also functions as an electrode here, are in the epi-polysilicon layer 16 comb-shaped rigid electrodes 4 formed in the finger structure of the seismic mass 2 intervention. The seismic mass 2 and the rigid electrodes 4 are through a second insulation layer 17 against each other, against the membrane 2 and against the substrate 13 electrically isolated so that they have a capacity to detect the deflections of the seismic mass 2 form. In addition, the second insulation layer 17 here so thick and structured that between the membrane 1 and the seismic mass 2 a cavity 5 exists, allowing the mobility of the seismic mass 2 is not limited by any membrane deformations.

Bei entsprechender Verschaltung können die feststehenden Elektroden 4 hier auch als Gegenelektroden für die Membran 1 verwendet werden. Alternativ oder auch zusätzlich kann die seismische Masse 2 als Gegenelektrode für die Membran 1 fungieren, da die seismische Masse 2 ja nur senkrecht zur Auslenkungsrichtung der Membran 1 beweglich ist.With appropriate wiring, the fixed electrodes 4 here also as counterelectrodes for the membrane 1 be used. Alternatively or additionally, the seismic mass 2 as counterelectrode for the membrane 1 act as the seismic mass 2 yes only perpendicular to the deflection direction of the membrane 1 is mobile.

Wie bereits erwähnt, zeigt 1 die Draufsicht auf den Chip 11, d.h. eine Draufsicht auf die epi-Polysiliziumschicht 16, in der auch Zuleitungen 6 zum Kontaktieren der Membran 1 ausgebildet sind. Über einen Bondrahmen 7 wird der Chip 11 mit der hier dargestellten Oberseite auf den Träger 12 montiert, was in 2 dargestellt ist. In der Oberfläche des Trägers 12 befindet sich eine Ausnehmung 8, über der die seismische Masse 2 des Chips 11 positioniert wird, so dass die Beweglichkeit der seismischen Masse 2 auch durch den Träger 12 nicht eingeschränkt wird. Die seismische Masse 2 ist nun einerseits durch die Membran 1 und andererseits durch den Träger 12 vollständig gekapselt.As already mentioned, shows 1 the top view of the chip 11 ie a top view of the epi-polysilicon layer 16 in which also leads 6 for contacting the membrane 1 are formed. About a bond frame 7 becomes the chip 11 with the top shown here on the carrier 12 mounted what is in 2 is shown. In the surface of the carrier 12 there is a recess 8th , above which the seismic mass 2 of the chip 11 is positioned so that the mobility of the seismic mass 2 also by the carrier 12 is not restricted. The seismic mass 2 is now on the one hand by the membrane 1 and on the other hand by the wearer 12 completely enclosed.

2 veranschaulicht ferner, dass die Kontaktierung der Elektroden, Membran 1, seismische Masse 2 und starre Elektroden 4 durch das Substrat 13 hindurch erfolgt. So befindet sich am linken Rand der Schnittdarstellung ein Durchkontakt 9 mit Anschlussmetallisierung 18 und Lötbump 19 für eine in der epi-Polysiliziumschicht ausgebildete Elektrode 2 oder 4, während sich am rechten Rand der Schnittdarstellung ein Durchkontakt 10 für die Membran 1 befindet. 2 further illustrates that the contacting of the electrodes, membrane 1 , seismic mass 2 and rigid electrodes 4 through the substrate 13 through. So there is a through contact on the left edge of the sectional view 9 with connection metallization 18 and solderbump 19 for an electrode formed in the epi-polysilicon layer 2 or 4 , while at the right edge of the sectional view of a contact 10 for the membrane 1 located.

Das hier dargestellte Bauelement 20 umfasst also insgesamt drei Nutzkapazitäten, die zur Auswertung herangezogen werden können. Die Kapazität, gebildet aus Membran 1 und seismischer Masse 2 dient zur Messung von Druck oder Schall genauso wie die Kapazität, gebildet aus Membran 1 und starren Elektroden 4. Zusätzlich dient die Kapazität, gebildet aus seismischer Masse 2 und starren Elektroden 4 zur Messung von Beschleunigungen in der Schichtebene längs einer Achse.The component shown here 20 thus comprises a total of three useful capacities that can be used for the evaluation. The capacity, made up of membrane 1 and seismic mass 2 is used to measure pressure or sound as well as the capacity, formed from membrane 1 and rigid electrodes 4 , In addition, the capacity is used, formed of seismic mass 2 and rigid electrodes 4 for measuring accelerations in the layer plane along an axis.

Claims (10)

Mikromechanisches Bauelement mit einem Schichtaufbau, in dem – mindestens eine Membran (1) und – mindestens eine unabhängig von der Membran (1) auslenkbare seismische Masse (2) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) und die seismische Masse (2) voneinander beabstandet, übereinander angeordnet sind, wobei die Membran (1) parallel zu den Schichtebenen des Schichtaufbaus orientiert ist und die seismische Masse (2) bevorzugt parallel zu den Schichtebenen auslenkbar ist.Micromechanical component with a layer structure, in which - at least one membrane ( 1 ) and - at least one independent of the membrane ( 1 ) deflectable seismic mass ( 2 ), characterized in that the membrane ( 1 ) and the seismic mass ( 2 ) are spaced one above the other, wherein the membrane ( 1 ) is oriented parallel to the layer planes of the layer structure and the seismic mass ( 2 ) is preferably deflected parallel to the layer planes. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) und die seismische Masse (2) monolithisch auf einem Chip (11) integriert sind.Component according to Claim 1, characterized in that the membrane ( 1 ) and the seismic mass ( 2 ) monolithically on a chip ( 11 ) are integrated. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) und die seismische Masse (2) jeweils als Elektrode fungieren und dass mindestens eine Gegenelektrode für die Membran (1) zur kapazitiven Erfassung von Membrandeformationen vorgesehen ist und mindestens eine Gegenelektrode für die seismische Masse (2) zur kapazitiven Erfassung von Auslenkungen der seismischen Masse (2) vorgesehen ist.Component according to one of claims 1 or 2, characterized in that the membrane ( 1 ) and the seismic mass ( 2 ) each act as an electrode and that at least one counter electrode for the membrane ( 1 ) is provided for the capacitive detection of membrane deformations and at least one counter electrode for the seismic mass ( 2 ) for the capacitive detection of deflections of the seismic mass ( 2 ) is provided. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) in einer ersten Schicht (14) über einem Substrat (13) ausgebildet ist und von der Rückseite des Substrats (13) ausgehend mit Druck beaufschlagbar ist und dass die seismische Masse (2) in einer zweiten Schicht (16) über der Membran (1) ausgebildet ist, wobei die Membran (1) und die seismische Masse (2) voneinander beabstandet sind, so dass die Beweglichkeit der seismischen Masse (2) nicht durch eine Deformation der Membran (1) beeinträchtigt wird, und wobei die Membran (1) und die seismische Masse (2) gegeneinander elektrisch isoliert sind.Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane ( 1 ) in a first layer ( 14 ) over a substrate ( 13 ) is formed and from the back of the substrate ( 13 ) is pressurizable starting and that the seismic mass ( 2 ) in a second layer ( 16 ) over the membrane ( 1 ), wherein the membrane ( 1 ) and the seismic mass ( 2 ) are spaced apart so that the mobility of the seismic mass ( 2 ) not by a deformation of the membrane ( 1 ), and wherein the membrane ( 1 ) and the seismic mass ( 2 ) are electrically isolated from each other. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schicht (16) mindestens eine feststehende starre Elektrode (4) als Gegenelektrode für die seismische Masse (2) ausgebildet ist und dass die seismische Masse (2) und/oder die feststehende starre Elektrode (4) auch als Gegenelektrode für die Membran (1) fungiert.Component according to Claim 4, characterized in that in the second layer ( 16 ) at least one fixed rigid electrode ( 4 ) as counter electrode for the seismic mass ( 2 ) and that the seismic mass ( 2 ) and or the fixed rigid electrode ( 4 ) as a counterelectrode for the membrane ( 1 ) acts. Bauelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau einen Träger (12) für den Chip (11) umfasst, dass in einer Oberfläche des Trägers (12) eine Ausnehmung (8) ausgebildet ist, und dass der Chip (11) mit der Oberseite auf der strukturierten Oberfläche des Trägers (12) montiert ist, so dass die seismische Masse (2) im Bereich über der Ausnehmung (8) angeordnet ist.Component according to one of Claims 4 or 5, characterized in that the layer structure comprises a carrier ( 12 ) for the chip ( 11 ) comprises, in a surface of the carrier ( 12 ) a recess ( 8th ) is formed, and that the chip ( 11 ) with the top on the structured surface of the carrier ( 12 ), so that the seismic mass ( 2 ) in the area above the recess ( 8th ) is arranged. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) ganzflächig geschlossen ist.Component according to one of claims 1 to 6, characterized in that the membrane ( 1 ) is closed over the entire surface. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran mindestens eine Belüftungsöffnung aufweist.Component according to one of Claims 1 to 6, characterized the membrane has at least one ventilation opening. Verwendung eines Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur gleichzeitigen Messung von Beschleunigung oder Drehrate mit Hilfe der seismischen Masse und Druck oder Schall mit Hilfe der Membran.Use of a component according to one of claims 1 to 8 for the simultaneous measurement of acceleration or rate of rotation with Help the seismic mass and pressure or sound with the help of the membrane. Verwendung eines Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Reifendrucküberwachung oder als Seitenaufprallsensor.Use of a component according to one of claims 1 to 8 for tire pressure monitoring or as a side impact sensor.
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