[发明专利]具有两个惯性传感器的传感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的具有两个微机械惯性传感器的传感器系统。

背景技术

在现有技术中，由DE102009029202A1已知：提供一种具有两个惯性传感器的微机械装置，其中这些惯性传感器彼此重叠地设置并且具有不同的厚度。以不同的厚度表示以下功能层的厚度：由所述功能层构成惯性传感器的重要部分、尤其惯性传感器的惯性质量。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种具有两个微机械传感器的经改进的传感器系统。

通过根据权利要求1的微机械装置解决本发明的任务。

本发明的其他有利实施方式在从属权利要求中说明。

所述传感器系统的优点在于，所述两个惯性传感器由具有不同厚度的功能层构成。通过所述方式能够实现传感器系统的优化。特别地，可以在最小的空间上提供惯性传感器，其由于功能层的不同厚度能够实现惯性传感器的机械振动特性的改进。通过惯性传感器的彼此并排的邻近布置，两个惯性传感器的功能层的材料基本上具有相同的机械特性、电特性和/或化学特性，因为功能层在制造时邻近地彼此并排地设置。因此，制造参数基本上是相同的，从而功能层的材料的机械特性、电特性和/或化学特性是相同的。

此外，具有功能层的不同厚度的至少两个惯性传感器的构造提供以下优点：可以在Q因数、电容、功能层中的机械应力、穿孔、振动时的干扰模式和/或固有模式的频率位置和/或功能层的刚度方面优化每一个惯性传感器。

至少两个惯性传感器在一个衬底上的布置具有以下优点：外部的负荷——例如震动、加速度、温度和机械应力对于两个惯性传感器而言是相同的。此外，通过两个惯性传感器在一个衬底上的邻近布置，能够实现制造时的相同工艺公差。此外，通过在一个衬底上的制造实现两个惯性传感器彼此的精确定向。此外能够实现多个测量通道的同时均衡。

此外能够实现例如其电极垂直于衬底设置的惯性传感器中的功能层的更大厚度、在面积需求相同的情况下构造更大的电容。此外，可以通过功能层的厚度的选择与面积需求无关地调节惯性传感器的所需的振动质量。通过惯性传感器在一个衬底上的布置还节省成本和空间。

此外，通过惯性传感器在一个衬底上彼此并排的布置给出所述布置的简单且节省空间的结构。彼此并排地布置在一个平面内的特征也理解为以下布置：在一个平面内一个惯性传感器至少部分地或完全地围绕第二惯性传感器、尤其在一个平面内两个惯性传感器至少部分地彼此围绕或者在一个平面内一个惯性传感器完全地围绕另一个传感器。

在一种实施方式中，第一惯性传感器构造为加速度传感器并且第二惯性传感器构造为转速传感器。在另一种实施方式中，两个惯性传感器构造为加速度传感器或构造为转速传感器。

根据所选择的实施方式，三个惯性传感器也可以彼此并排地设置，其中至少两个或所有三个惯性传感器具有不同的层厚度。例如，第一惯性传感器构造为转速传感器，并且两个另外的惯性传感器构造为加速度传感器。

根据所选择的实施方式，惯性传感器的功能层具有0.5μm和100μm之间的厚度。此外，根据所选择的实施方式，至少两个惯性传感器的功能层的厚度方面的差在至少1μm的范围内。

根据所选择的实施方式，第一惯性传感器的功能层可以具有5μm和50μm之间的厚度并且第二惯性传感器的功能层具有0.5μm和5μm之间的厚度。特别地，第一惯性传感器具有2μm范围内的层厚度。第二加速度传感器可以具有20μm范围内的层厚度。转速传感器可以具有10μm范围内的层厚度。通过所述方式给出惯性传感器的经改进的布置。

在一种所述方式中，第一惯性传感器具有格栅结构，在所述格栅结构上构造有可运动的电极。在衬底上设于对应电极。格栅结构通过多个弹簧元件与衬底连接。通过所述方式提供简单的加速度传感器。

在另一种实施方式中，第二惯性传感器以摆臂传感器(Wippensensor)的形式构造。摆臂传感器的质量由功能层构成并且通过弹簧——扭转弹簧固定在衬底上。

在另一种实施方式中，惯性传感器具有蹦床结构(Trampolinstruktur)，其中蹦床质量由功能层构成，并且其中蹦床质量通过弹簧固定在衬底上。

在另一种实施方式中，第一惯性传感器具有功能层，所述功能层具有5μm和50μm之间的范围内的厚度。借助所述层厚度例如可以制造具有良好的阻尼特性的加速度传感器。

在另一种实施方式中，第二惯性传感器具有功能层，所述功能层具有0.5μm和5μm之间的范围内的厚度。优选地，所述功能层由外延生长的半导体层制造。