[发明专利]微机械的传感器和用于制造微机械的传感器的方法

说明书

一种微机械的传感器（100），其中，表面微机械地能够制造所述微机械的传感器（100），具有至少一个构造在第三功能层（60）中的质量元件，该质量元件至少以区段的方式未被穿孔地构造；其中，在所述质量元件下方的缝隙（S）通过去除第二功能层（30）和至少一个氧化层（20）来制造；其中，所述至少一个氧化层（20）的去除借助于把气态的蚀刻介质引入到经限定数量的基本上彼此平行布置的蚀刻通道中来进行；其中，所述蚀刻通道与在第三功能层（60）中的竖直的进入通道能够连接。

技术领域

本发明涉及一种微机械的传感器。本发明还涉及一种用于制造微机械的传感器的方法。

背景技术

用于测量加速度和转动速率的微机械的惯性传感器在大量生产中被制造用于在汽车领域和消费领域中的不同的应用。对于具有垂直于晶片平面的侦测方向（z方向）的电容式的加速度传感器，优选使用等臂杆。这些等臂杆的传感器原理基于弹簧-质量-系统，在其中，在最简单的情况中，具有两个固定在所述基体的配合电极上的能够运动的激振质量形成了两个板电容器。所述激振质量经过扭簧与衬垫相连。如果所述在所述扭簧的两个侧部上的质量结构大小不同，则在z加速度的作用下，所述质量结构相对于作为转动轴线的扭簧进行转动。这样的质量差例如通过例如在图1、2中所示的那样的附加质量造成。由此，在具有较大的质量的侧部上的电极的间距较小并且在另外的侧部上的较大。电容改变是对于起作用的加速度的尺度。这样的加速度传感器从大量的专利文件中已知，例如从EP 0 244581和EP 0 773 443 B1中。

这些标准等臂杆简单结构化并且较大程度流行，但是具有多个技术问题，该问题使得该标准等臂杆对于具有对偏置量稳定性的很高要求的应用不适合，或例如在包装时（英语是Packaging包装）、在使用中和在测试时要求很高的成本花费，以便使得该标准等臂杆对于高性能的应用适合。所述偏置量稳定性或零点稳定性还能够通过下述的效应被消极地影响：

a）结构对例如由于壳应力造成的基体弯曲、尤其非对称的连接部是敏感的，在其中，例如在两个电极之间的平均的间距有偏差。在激振质量和第一电极之间的得到的电容于是已经在不带有每个加速度信号的情况中偏离于在激振质量和第二电极之间的电容，从而从中得到了偏置量信号。这种偏置量一般还依赖于温度，因为壳应力和基体弯曲依赖于温度。

b）在所述附加质量的区域中，在所述能够运动的结构和基体之间促成了不被希望的静电力，因为所述能够运动的结构为了电容的评估而利用电压、例如脉动的矩形电压进行加载，而所述基体位于地电势上。该力导致所述等臂杆的寄生偏移。为了最小化所述静电的相互作用，因此在所述附加质量的区域中在大多情况下布置有在所述基体上的额外的导体电路面，该导体电路面利用与所述能够运动的结构相同的电位来加载。理论上，由此能够在附加质量和基体之间实现无力（Kräfefreiheit）。但是在实践中，显著的电的表面荷载能够在与所述基体相连的导体电路面上和/或在所述能够运动的结构的下侧处存在，它们还始终能够导致寄生的力和由此偏置量信号。这些效果尤其关键，当它们关于温度或者产品的寿命改变时，因为这导致偏置量漂移，该偏置量漂移不能够经过所述结构元件的最终的平衡进行修改。

按照所述等臂杆原理的表面微机械地制造的z加速度传感器一般不仅在电极区域中而且在附加质量的区域中具有穿孔。该孔在大多数的表面微机械的制造方法中是必要的，因为这些孔表现为用于所谓的气相蚀刻的进入通道，在其中，为了空置所述传感器，经过气态的HF气氛去除在能够运动的结构和位于其下的导体电路平面或基体之间的牺牲氧化物。

所述穿孔在许多情形中还具有的优点是，在多通道的传感器（xz、yz或者xyz传感器）中，所述z传感器的阻尼不是过大并且尤其不显著位于所述侧向传感器的阻尼以上。有利的是，在多通道的传感器中，所有通道的机械的传递函数（也即共振频率和阻尼）位于相似的区域中。由此，对机械的带宽和/或振动稳健性的特别的要求能够尤其良好地和不带有在规格中的通道各自的差异地得到满足。