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Die Erfindung betrifft einen mikromechanischen Beschleunigungssensor gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Beschleunigungssensors gemäß Patentanspruch 11.
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Stand der Technik
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Aus Halbleitersubstraten gefertigte mikromechanische Beschleunigungssensoren sind bekannt. Es ist weiter bekannt, bei kapazitiven Beschleunigungssensoren mit einer Detektionsrichtung senkrecht zu einer Waferebene Wippenelektroden zu verwenden, die auf einem Feder-Masse-System basieren, in dem eine bewegliche seismische Masse mit zwei auf einem Substrat fixierten Gegenelektroden jeweils einen Plattenkondensator bildet. Die seismische Wippenmasse ist dabei über eine Torsionsfeder mit dem Substrat verbunden. Falls die Masse der seismischen Wippenelektrode bezüglich der Torsionsfeder asymmetrisch verteilt ist, so bewirkt eine senkrecht zur Substratoberfläche angreifende Beschleunigung ein Verkippen der Wippenmasse relativ zur Torsionsfeder. Dadurch ändern sich die Kapazitäten der beiden Plattenkondensatoren mit entgegengesetzten Vorzeichen. Die Kapazitätsänderungen stellen ein Maß für die Größe der einwirkenden Beschleunigung dar. Ähnliche Beschleunigungssensoren sind beispielsweise aus den Druckschriften
EP 0 773 443 B1 und
EP 0 244 581 A1 bekannt.
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Ein Nachteil solcher Beschleunigungssensoren besteht in ihrer Empfindlichkeit gegenüber durch mechanischen Stress verursachten Störungen. Derartiger mechanischer Stress kann beispielsweise in einer durch ein Gehäuse des Beschleunigungssensors induzierten asymmetrischen Verbiegung des Substrats bestehen. Eine solche asymmetrische Substratverbiegung führt zu einer Veränderung der Kapazitäten der Plattenkondensatoren, die fälschlich als einwirkende Beschleunigung erkannt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten mikromechanischen Beschleunigungssensor bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Beschleunigungssensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Beschleunigungssensors anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer mikromechanischer Beschleunigungssensor umfasst ein Substrat mit einer in einer Ebene angeordneten Substratoberfläche, einer an der Substratoberfläche angeordneten ersten Gegenelektrode, einer an der Substratoberfläche angeordneten zweiten Gegenelektrode und einer oberhalb der ersten Gegenelektrode und der zweiten Gegenelektrode angeordneten Wippenmasse. Dabei ist die Wippenmasse über eine Torsionsfeder mit dem Substrat verbunden, die ein Verkippen der Wippenmasse um eine Drehachse gestattet. Weiter sind eine an der Substratoberfläche angeordnete erste Kompensations-Gegenelektrode und ein eine an der Substratoberfläche angeordnete zweite Kompensations-Gegenelektrode vorgesehen. Außerdem sind eine erste Kompensations-Elektrode oberhalb der ersten Kompensations-Gegenelektrode und eine zweite Kompensations-Elektrode oberhalb der zweiten Kompensations-Gegenelektrode angeordnet.
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Vorteilhafterweise reagieren die erste und die zweite Kompensations-Elektrode in erster Näherung nicht auf eine auf den Beschleunigungssensor einwirkende Beschleunigung. Auf eine asymmetrische Substratverbiegung reagieren die erste und die zweite Kompensations-Elektrode jedoch in ähnlicher Weise wie die Wippenmasse. Dadurch ist es möglich, die Auswirkungen einer asymmetrischen Verbiegung des Substrats von einer Beschleunigung zu unterscheiden und sie zu kompensieren. Vorteilhafterweise gestattet dies die Herstellung von Beschleunigungssensoren, die deutlich unempfindlicher auf durch ein Gehäuse verursachte Stresseinflüsse reagieren. Dies gestattet es, Gehäusetypen zu verwenden, die höhere Stresseinflüsse auf den Beschleunigungssensor ausüben, dafür aber kostengünstiger sind. Beispielsweise können Moldgehäuse anstelle von Premoldgehäusen verwendet werden.
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Die erste Kompensations-Elektrode und die zweite Kompensations-Elektrode sind starr mit dem Substrat verbunden. Vorteilhafterweise wird dadurch gewährleistet, dass die erste und die zweite Kompensations-Elektrode sich in erster Näherung unter dem Einfluss einer auf den Beschleunigungssensor einwirkenden Beschleunigung nicht bewegen.
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Bevorzugt ist die erste Gegenelektrode elektrisch mit der zweiten Kompensations-Gegenelektrode verbunden und die zweite Gegenelektrode elektrisch mit der ersten Kompensations-Gegenelektrode verbunden. Vorteilhafterweise bewirkt eine solche komplementäre Verschaltung eine automatische Kompensation von durch asymmetrische Substratverbiegungen verursachten Signal-Offsets.
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Zweckmäßigerweise sind die erste Kompensations-Elektrode und die zweite Kompensations-Elektrode bezüglich einer Spiegelung an der Torsionsfeder symmetrisch zueinander ausgebildet. Bevorzugt wird dadurch eine besonders gute Kompensation der Einflüsse asymmetrischer Substratverbiegungen erreicht.
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Ebenfalls ist es zweckmäßig, die erste Kompensations-Gegenelektrode und die zweite Kompensations-Gegenelektrode bezüglich einer Spiegelung an der Torsionsfeder symmetrisch zueinander auszubilden. Vorteilhafterweise unterstützt auch dies eine gute Kompensierbarkeit der Einflüsse asymmetrischer Substratverbiegungen.
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Gemäß einer Weiterbildung des mikromechanischen Beschleunigungssensors weist ohne eine auf den Beschleunigungssensor wirkende Beschleunigung eine erste elektrische Sensorkapazität zwischen der Wippenmasse und der ersten Gegenelektrode ungefähr die gleiche Größe auf wie eine erste elektrische Kompensationskapazität zwischen der zweiten Kompensations-Elektrode und der zweiten Kompensations-Gegenelektrode, und eine zweite elektrische Sensorkapazität zwischen der Wippenmasse und der zweiten Gegenelektrode ungefähr die gleiche Größe auf wie eine zweite elektrische Kompensationskapazität zwischen der ersten Kompensations-Elektrode und der ersten Kompensations-Gegenelektrode. Vorteilhafterweise unterstützt auch dies eine gute Kompensierbarkeit von Einflüssen einer asymmetrischen Substratverbiegung.
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Bevorzugt ist der mikromechanische Beschleunigungssensor mit einer Auswertschaltung verbindbar, die dazu ausgebildet ist, eine Differenz zwischen einer Summe aus der ersten elektrischen Sensorkapazität und der ersten elektrischen Kompensationskapazität und einer Summe aus der zweiten elektrischen Sensorkapazität und der zweiten elektrischen Kompensationskapazität zu bilden. Vorteilhafterweise stellt diese Differenz ein Maß für eine auf den Beschleunigungssensor wirkende Beschleunigung senkrecht zur Substratoberfläche dar.
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Gemäß einer Ausführungsform des mikromechanischen Beschleunigungssensors ist die erste Kompensations-Elektrode an einem der Torsionsfeder zugewandten Ende der ersten Kompensations-Elektrode über einen ersten Pfosten mit dem Substrat verbunden und die zweite Kompensations-Elektrode an einem der Torsionsfeder zugewandten Ende der zweiten Kompensations-Elektrode über einen zweiten Pfosten mit dem Substrat verbunden. Vorteilhafterweise bewirkt eine solche Aufhängung der Kompensations-Elektroden nahe der Aufhängung der Torsionsfeder, dass die Kompensations-Elektroden auf eine asymmetrische Substratverbiegung ähnlich reagieren wie die Wippenmasse.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform des mikromechanischen Beschleunigungssensors sind die Torsionsfeder, die erste Kompensations-Elektrode und die zweite Kompensations-Elektrode an einem gemeinsamen Aufhängungspfosten mit dem Substrat verbunden. Vorteilhafterweise wirkt sich eine asymmetrische Substratverbiegung in dieser Ausführungsform besonders ähnlich auf die Kompensations-Elektroden wie auf der Wippenelektrode aus.
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Bevorzugt umschließt die Wippenmasse die erste Kompensations-Elektrode teilweise. Vorteilhafterweise kann dadurch eine asymmetrische Substratverbiegung in einer ersten Richtung bezüglich der Ebene der Substratoberfläche vollständig kompensiert werden.
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Ebenfalls bevorzugt sind mehrere erste Gegenelektroden und/oder mehrere erste Kompensations-Gegenelektroden vorgesehen. Vorteilhafterweise können dann in alle Richtungen der Ebene der Substratoberfläche wirkende asymmetrische Substratverbiegungen kompensiert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Beschleunigungssensors weist Verfahrensschritte auf zum Erfassen einer ersten Summe aus der ersten elektrischen Sensorkapazität und der ersten elektrischen Kompensationskapazität, zum Erfassen einer zweiten Summe aus der zweiten elektrischen Sensorkapazität und der zweiten elektrischen Kompensationskapazität, zum Bilden einer Differenz zwischen der ersten Summe und der zweiten Summe, und zum Ermitteln einer Größe und einer Richtung einer auf den Beschleunigungssensor wirkenden Beschleunigung anhand von Betrag und Vorzeichen der Differenz. Vorteilhafterweise gestattet es dieses Verfahren, die Auswirkungen einer asymmetrischen Verbiegung des Substrats auf den Beschleunigungssensor von einer auf den Beschleunigungssensor wirkenden Beschleunigung zu unterscheiden.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei werden für gleiche oder gleich wirkende Teile einheitliche Bezugszeichen verwendet. Es zeigen:
- 1 einen Schnitt durch einen mikromechanischen Beschleunigungssensor gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine Aufsicht auf den Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform;
- 3 einen weiteren Schnitt durch den Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform;
- 4 einen Schnitt durch den Beschleunigungssensor während des Einwirkens einer Beschleunigung;
- 5 einen Schnitt durch den Beschleunigungssensor unter dem Einfluss einer Substratverbiegung;
- 6 eine Aufsicht auf einen Beschleunigungssensor gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 7 einen Schnitt durch den Beschleunigungssensor der zweiten Ausführungsform;
- 8 eine Aufsicht auf einen Beschleunigungssensor gemäß einer dritten Ausführungsform und
- 9 einen Schnitt durch den Beschleunigungssensor der dritten Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor 100. 2 zeigt eine Aufsicht auf den Beschleunigungssensor 100 der 1. 3 zeigt einen zur Substratoberfläche 115 parallelen Schnitt durch den Beschleunigungssensor 100. Der Beschleunigungssensor 100 umfasst ein Substrat 110 mit einer in einer x-y-Ebene angeordneten Substratoberfläche 115. Bei dem Substrat 110 kann es sich beispielsweise um ein Siliziumsubstrat handeln. Auf der Substratoberfläche 115 ist eine Isolationsschicht 120 angeordnet. Die Isolationsschicht 120 kann beispielsweise aus einem Siliziumoxid bestehen.
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In 3 ist erkennbar, dass auf der Isolationsschicht 120 eine erste Gegenelektrode 210, eine zweite Gegenelektrode 220, eine dritte Gegenelektrode 215, eine vierte Gegenelektrode 225, eine erste Kompensations-Gegenelektrode 260 und eine zweite Kompensationsgegenelektrode 265 angeordnet sind. Die Gegenelektroden 210, 215, 220, 225 und die Kompensations-Gegenelektroden 260, 265 bestehen aus einem leitfähigen Material, beispielsweise aus dotiertem Polysilizium. Die erste Gegenelektrode 210 ist in y-Richtung auf einer ersten Seite neben der ersten Kompensations-Gegenelektrode 260 angeordnet, die dritte Gegenelektrode 215 in y-Richtung auf einer zweiten Seite neben der ersten Kompensations-Gegenelektrode 260. Die zweite Gegenelektrode 220 ist in y-Richtung auf einer ersten Seite neben der zweiten Kompensations-Gegenelektrode 265 angeordnet, die vierte Gegenelektrode 225 in y-Richtung auf einer zweiten Seite neben der zweiten Kompensations-Gegenelektrode 265.
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Die erste Gegenelektrode 210, die erste Kompensations-Gegenelektrode 260 und die dritte Gegenelektrode 215 sind bezüglich einer Spiegelung an einer zur y-Achse parallelen Spiegelebene spiegelsymmetrisch zu der zweiten Gegenelektrode 220, der zweiten Kompensations-Gegenelektrode 265 und der vierten Gegenelektrode 225 ausgebildet.
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Zusätzlich sind auf der Isolationsschicht 120 eine erste Zuleitung 190, eine Wippenzuleitung 180 und eine zweite Zuleitung 195 angeordnet, die jeweils parallel zur y-Richtung zwischen der ersten Kompensations-Gegenelektrode 260 und der zweiten Kompensations-Gegenelektrode 265 verlaufen. Die erste Zuleitung 190 liegt näher an der ersten Kompensations-Gegenelektrode 260. Die zweite Zuleitung 195 liegt näher an der zweiten Kompensations-Gegenelektrode 265. Die Wippenzuleitung 180 verläuft zwischen erster Zuleitung 190 und zweiter Zuleitung 195.
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In z-Richtung oberhalb der ersten Kompensations-Gegenelektrode 260 ist eine erste Kompensations-Elektrode 160 angeordnet. In z-Richtung oberhalb der zweiten Kompensations-Gegenelektrode 265 ist eine zweite Kompensations-Elektrode 165 angeordnet. Dies ist in 1 und 2 erkennbar. Die Kompensations-Elektroden 160, 165 weisen etwa die gleiche Form und Abmessung wie die Kompensations-Gegenelektroden 260, 265 auf. Die Kompensations-Elektroden 160, 165 werden an beiden zur x-Richtung parallelen Außenseiten und einer zur y-Richtung parallelen Außenseite von einer U-förmigen Wippe 130 umgeben, die in z-Richtung oberhalb der Gegenelektroden 210, 215, 220, 225 angeordnet ist. Der parallel zur y-Achse orientierte Teil der Wippe 130 ist nicht oberhalb einer Gegenelektrode, sondern direkt oberhalb der Isolationsschicht 120 angeordnet und bildet eine Zusatzmasse 135.
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Die erste Kompensations-Elektrode 160 ist über einen ersten Pfosten 170 mit der ersten Zuleitung 190 verbunden. Die zweite Kompensations-Elektrode 165 ist über einen zweiten Pfosten 175 mit der zweiten Zuleitung 195 verbunden. Die Wippe 130 ist über eine parallel zur y-Richtung orientierte Torsionsfeder 140 mit einem Wippenpfosten 150 verbunden. Der Wippenpfosten 150 verbindet die Torsionsfeder 140 mit der Wippenzuleitung 180. Der erste Pfosten 170 ist am der zweiten Kompensations-Elektrode 165 zugewandten Ende der ersten Kompensations-Elektrode 160 angeordnet. Der zweite Pfosten 175 ist am der ersten Kompensations-Elektrode 160 zugewandten Ende der zweiten Kompensations-Elektrode 165 angeordnet. Der erste Pfosten 170, der Wippenpfosten 150 und der zweite Pfosten 175 sind somit unmittelbar benachbart. Die Pfosten 170, 150, 175 sind in einem zentralen Bereich in der x-y-Ebene des Beschleunigungssensors 100 in x-Richtung nebeneinander angeordnet.
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Die Torsionsfeder 140 erlaubt ein Verkippen der Wippe 130 um eine durch die Torsionsfeder 140 gebildete Drehachse. Wegen der Zusatzmasse 135 ist die Masse der Wippe 130 asymmetrisch auf beide Seiten der Torsionsfeder 140 verteilt. Dadurch bewirkt eine in z-Richtung auf den Beschleunigungssensor 100 wirkende Beschleunigung ein Verkippen der Wippe 130 um die durch die Torsionsfeder 140 gebildete Drehachse. Dies ist in 4 dargestellt. Im Beispiel der 4 greift eine in negative z-Richtung wirkende Beschleunigung am Beschleunigungssensor 100 an. Dadurch wird die Wippe 130 derart verkippt, dass die Zusatzmasse 135 sich der Substratoberfläche 115 annähert.
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Die erste Gegenelektrode 210 und die dritte Gegenelektrode 215 bilden gemeinsam mit der Wippe 130 einen Plattenkondensator mit einer ersten elektrischen Sensorkapazität C1A, deren Größe vom Abstand der Wippe 130 von den Gegenelektroden 210, 215 abhängt. Die zweite Gegenelektrode 220 und die vierte Gegenelektrode 225 bilden mit der Wippe 130 einen Plattenkondensator mit einer zweiten elektrischen Sensorkapazität C2A, deren Größe vom Abstand der Wippe 130 von den Gegenelektroden 220, 225 abhängt. Bewirkt eine auf den Beschleunigungssensor 100 wirkende Beschleunigung ein Verkippen der Wippe 130 um die Torsionsfeder 140, so nimmt eine der Sensorkapazitäten C1A, C2A zu, während die andere abnimmt. Eine Differenz zwischen den Sensorkapazitäten C1A, C2A stellt somit ein Maß für die Größe einer auf den Beschleunigungssensor 100 wirkenden Beschleunigung dar.
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5 zeigt einen weiteren Schnitt durch den Beschleunigungssensor 100. In der Darstellung der 5 weist das Substrat 110 eine asymmetrische Substratverbiegung 300 auf. Die Substratverbiegung 300 bewirkt eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den Gegenelektroden 210, 215 und der Wippe 130, wodurch sich auch die erste elektrische Sensorkapazität C1A verändert. Da die Substratverbiegung 300 asymmetrisch ausgebildet ist, bleibt der Abstand zwischen den Gegenelektroden 220, 225 und der Wippe 130 und somit auch die zweite elektrische Sensorkapazität C2A unverändert. Die sich ergebende Änderung der Differenz der Sensorkapazitäten C1A und C2A kann fälschlicherweise als in z-Richtung wirkende Beschleunigung interpretiert werden. Der Beschleunigungssensor 100 ist jedoch dazu ausgebildet, die Auswirkung der asymmetrischen Substratverbiegung 300 zu kompensieren, wie im Folgenden gezeigt wird.
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Die zweite Kompensations-Gegenelektrode 265 und die zweite Kompensations-elektrode 165 bilden eine erste elektrische Kompensationskapazität C1B, deren Größe vom Abstand zwischen der zweiten Kompensations-Gegenelektrode 265 und der zweiten Kompensations-Elektrode 165 abhängt. Die erste Kompensations-Gegenelektrode 260 und die erste Kompensations-Elektrode 160 bilden einen Plattenkondensator mit einer zweiten elektrischen Kompensationskapazität C2B, deren Größe vom Abstand zwischen der ersten Kompensations-Gegenelektrode 260 und der ersten Kompensations-Elektrode 160 abhängt. Die erste Gegenelektrode 210 und die dritte Gegenelektrode 215 sind elektrisch mit der zweiten Kompensations-Gegenelektrode 265 verbunden. Dadurch ergibt sich eine erste elektrische Gesamtkapazität C1 als Summe aus der ersten elektrischen Sensorkapazität C1A und der ersten elektrischen Kompensationskapazität C1B. Die zweite Gegenelektrode 220 und die vierte Gegenelektrode 225 sind mit der ersten Kompensations-Gegenelektrode 260 elektrisch verbunden. Dadurch ergibt sich eine zweite elektrische Gesamtkapazität C2 als Summe aus der zweiten elektrischen Sensorkapazität C2A und der zweiten elektrischen Kompensationskapazität C2B.
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Bevorzugt weist die erste elektrische Sensorkapazität C1A etwa dieselbe Größe wie die zweite elektrische Sensorkapazität C2A auf. Außerdem weist die erste elektrische Kompensationskapazität C1B bevorzugt etwa die gleiche Größe wie die zweite elektrische Kompensationskapazität C2B auf. In einem Ruhezustand des Beschleunigungssensors 100, in dem keine Beschleunigung am Beschleunigungssensor 100 angreift, ist eine Differenz zwischen der ersten elektrischen Gesamtkapazität C1 und der zweiten elektrischen Gesamtkapazität C2 dann näherungsweise gleich 0.
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Im in 4 dargestellten Fall einer auf den Beschleunigungssensor 100 in z-Richtung wirkenden Beschleunigung ändern sich die Abstände zwischen der Wippe 130 und den Gegenelektroden 210, 215, 220, 225, wodurch sich, wie bereits dargestellt, die Sensorkapazitäten C1A, C2A mit entgegengesetzten Vorzeichen ändern. Die Abstände zwischen den Kompensations-Elektroden 160, 165 und den Kompensations-Gegenelektroden 260, 265 bleiben jedoch unverändert, wodurch auch die Kompensationskapazitäten C1B, C2B konstant bleiben. Folglich ändert sich die Differenz zwischen der ersten elektrischen Gesamtkapazität C1 und der zweiten elektrischen Gesamtkapazität C2 auf einen Wert ungleich 0, der ein Maß für die Größe und die Richtung der auf den Beschleunigungssensor 100 wirkenden Beschleunigung darstellt.
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Im Fall der in 5 dargestellten asymmetrischen Substratverbiegung 300 ändert sich sowohl der Abstand zwischen den Gegenelektroden 210, 215 und der Wippe 130, als auch der Abstand zwischen der ersten Kompensations-Gegenelektrode 260 und der ersten Kompensations-Elektrode 160. Dadurch reduzieren sich die erste elektrische Sensorkapazität C1A und die zweite elektrische Kompensationskapazität C2B um ungefähr gleiche Werte, beispielsweise einen Wert dV. Die erste elektrische Gesamtkapazität C1 wird dann zu C1 = C1A - dV + C1B, während die zweite Gesamtkapazität C2 zu C2 = C2A + C2B - dV wird. Die Differenz zwischen den Gesamtkapazitäten C1 und C2 bleibt somit unverändert ungefähr gleich 0. Dadurch wird die Substratverbiegung 300 nicht fälschlicherweise als in z-Richtung wirkende Beschleunigung interpretiert.
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Die Gegenelektroden 210, 215, 220, 225 und die Kompensations-Gegenelektroden 260, 265 können beispielsweise mit einer in den Figuren nicht dargestellten Auswertschaltung verbunden sein, die die beschriebene Auswertung der Gesamtkapazitäten C1, C2 vornimmt.
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Die in 3 dargestellte Anordnung der Gegenelektroden 210, 215, 220, 225 und der Kompensations-Gegenelektroden 260, 265 kann eine rein in x-Richtung wirkende asymmetrische Verbiegung des Substrats 110 vollständig kompensieren. Dadurch, dass die erste Kompensations-Gegenelektrode 260 in y-Richtung beidseitig von den Gegenelektroden 210, 215 benachbart ist und die zweite Kompensations-Gegenelektrode 265 in y-Richtung zwischen der zweiten Gegenelektrode 220 und der vierten Gegenelektrode 225 angeordnet ist, können auch in y-Richtung wirkende asymmetrische Verbiegungen des Substrats 110 teilweise kompensiert werden. Um auch in y-Richtung eine vollständige Kompensation zu erreichen, kann die Segmentierung der Gegenelektroden 210, 215, 220, 225 weiter erhöht werden. Dies ist in 6 und 7 dargestellt.
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6 zeigt eine Aufsicht auf einen Beschleunigungssensor 1100 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 7 zeigt in einem zur x-y-Ebene parallelen Schnitt die mit dem Substrat 110 verbundenen Elektroden des Beschleunigungssensors 1100. Der Beschleunigungssensor 1100 weist mit dem Substrat 110 verbunden eine dritte Kompensations-Gegenelektrode 1260, eine vierte Kompensations-Gegenelektrode 1263, eine fünfte Kompensations-Gegenelektrode 1266, eine sechste Kompensations-Gegenelektrode 1270, eine siebte Kompensations-Gegenelektrode 1273 und eine achte Kompensations-Gegenelektrode 1276 auf. Außerdem weist der Beschleunigungssensor 1100 fest mit dem Substrat verbunden eine dritte Gegenelektrode 1210 und eine vierte Gegenelektrode 1220 auf. Die dritte Gegenelektrode 1210 ist kammartig mit vier parallel Zinken ausgebildet. Zwischen den parallel Zinken der dritten Gegenelektrode 1210 sind in y-Richtung aufeinanderfolgend die dritte, vierte und fünfte Kompensations-Gegenelektrode 1260, 1263 und 1266 angeordnet. Die vierte Gegenelektrode 1220 ist bezüglich einer Spiegelung an einer zur y-Achse parallelen Spiegelebene symmetrisch zur dritten Gegenelektrode 1210 ausgebildet. Zwischen den Zinken der vierten Gegenelektrode 1220 sind die sechste, siebte und achte Kompensations-Gegenelektrode 1270, 1273, 1276 angeordnet. Zwischen dritter und vierter Gegenelektrode 1210, 1220 verlaufen wieder parallel zur y-Achse die Wippenzuleitung 180, die erste Zuleitung 190 und die zweite Zuleitung 195.
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In z-Richtung oberhalb der dritten, vierten und fünften Kompensations-Gegenelektroden 1260, 1263, 1266 ist eine dritte Kompensations-Elektrode 1160 angeordnet. In z-Richtung oberhalb der sechsten, siebten und achten Kompensations-Gegenelektroden 1270, 1273, 1276 ist eine vierte Kompensations-Elektrode 1165 angeordnet. Die dritte Kompensations-Elektrode 1160 ist über den ersten Pfosten 170 mit dem Substrat 110 verbunden. Die vierte Kompensations-Elektrode 1165 ist über den zweiten Pfosten 175 mit dem Substrat 110 verbunden. In z-Richtung oberhalb der dritten Gegenelektrode 1210 und der vierten Gegenelektrode 1220 ist eine Wippe 1130 angeordnet, die über die Torsionsfeder 140 und den Wippenpfosten 150 mit dem Substrat 110 verbunden ist. Die Wippe 1130 weist eine Zusatzmasse 1135 auf, die bewirkt, dass die Masse der Wippe 1130 bezüglich der Torsionsfeder 140 asymmetrisch verteilt ist.
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Die Kompensations-Elektroden 1160, 1165 und die Wippe 1130 weisen jeweils kammartige Zinken auf, die miteinander verzahnt sind. Durch diese Segmentierung der Kompensations-Gegenelektroden 1260, 1263, 1266 und die entsprechende Segmentierung der Kompensations-Gegenelektroden 1270, 1273, 1276 in jeweils drei Abschnitte verbessert sich die Kompensationsfähigkeit des Beschleunigungssensors 1100 bezüglich asymmetrischer Verbiegungen des Substrats 110 in y-Richtung. In nicht dargestellten weiteren Ausführungsformen können die auf dem Substrat fixierten Gegenelektroden und Kompensations-Gegenelektroden noch weiter segmentiert und miteinander verzahnt werden. Beispielsweise kann eine Segmentierung der Gegenelektroden auch in x-Richtung erfolgen. Die Segmentierung der Gegenelektroden kann auch auf ein spezielles für den Beschleunigungssensor 100, 1100 zu verwendendes Gehäuse und eine durch dieses Gehäuse bewirkte Verbiegung des Substrats 110 angepasst werden.
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8 und 9 zeigen einen Beschleunigungssensor 2100 gemäß einer dritten Ausführungsform. 9 zeigt in einem zur x-y-Ebene parallelen Schnitt die fest mit dem Substrat verbundenen Gegenelektroden des Beschleunigungssensor 2100. 8 zeigt in einer Aufsicht die in z-Richtung oberhalb der Kompensations-Gegenelektroden 260, 265 angeordneten Kompensations-Elektroden 160, 165 und die in z-Richtung oberhalb der Gegenelektroden 210, 215, 220, 225 angeordnete Wippe 130. Im Unterschied zur Ausführungsform der 1 bis 3 weist der Beschleunigungssensor 2100 nur eine Zuleitung 2180 und einen Aufhängpfosten 2150 auf. Der Aufhängpfosten 2150 verbindet sowohl die erste Kompensations-Elektrode 160, als auch die zweite Kompensations-Elektrode 165 mit der Zuleitung 2180. Außerdem verbindet der Aufhängpfosten 2150 die Wippe 130 über die Torsionsfeder 140 mit der Zuleitung 2180. Der Beschleunigungssensor 2100 erlaubt es dadurch lediglich, die Kompensations-Elektroden 160, 165 und die Wippe 130 auf einem gemeinsamen Potential zu halten. Dies stellt jedoch in vielen Anwendungsfällen keine Einschränkung dar. Ein Vorteil der Ausführungsform des Beschleunigungssensors 2100 besteht in der gemeinsamen Aufhängung über den Aufhängpfosten 2150. Dadurch wird garantiert, dass sich die Lage der Kompensations-Elektroden 160, 165 im Falle einer asymmetrischen Verbiegung des Substrats 110 in z-Richtung relativ zur Lage der Wippe 130 nicht ändert.
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Die offenbarten Beschleunigungssensoren 100, 1100, 2100 weisen eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber sich in asymmetrischen Verbiegungen des Substrats 110 äußernden Stresseinflüssen auf. Derartige Stresseinflüsse können beispielsweise durch ein Gehäuse des Beschleunigungssensors 100, 1100, 2100 hervorgerufen werden. Die reduzierte Empfindlichkeit gegenüber Stresseinflüssen erlaubt die Verwendung von Gehäusen, die höhere Stresseinflüsse auf den Beschleunigungssensor 100, 1100, 2100 ausüben, dafür aber kostengünstiger sind.