[发明专利]具有应力解耦结构的微机械传感器

说明书

本发明涉及一种微机械传感器(100)，该微机械传感器具有：‑衬底(10)；布置在所述衬底(10)上的第一功能层(20)；‑布置在所述第一功能层(20)上的第二功能层(30)，该第二功能层具有能运动的微机械结构(31)；‑在所述衬底(10)中布置在所述能运动的微机械结构(31)下方的空腔(11)；和围绕所述第二功能层(30)的所述能运动的微机械结构(31)构造的并且延伸到所述衬底(10)中直至所述空腔(11)的垂直的沟槽结构(40)。

技术领域

本发明涉及一种微机械传感器。本发明还涉及一种用于制造微机械传感器的方法。

背景技术

用于测量加速度和转速的微机械惯性传感器针对在汽车和消费领域中的不同应用而批量制造。当前的惯性传感器相对于从外部耦入的机械应力是敏感的，这会以不利的方式降低它的精度。

US 7 170 140 A1公开了一种能够实现尽可能的应力解耦的结构。然而所述制造要求昂贵的层传输方法。

由US 6 893 928 B2和I.Mizushima、T.Sato、S.Taniguchi、Y.Tsunashima的“Empty-space-in-silicon technique for fabricating a silicon-on-nothingstructure”应用物理学快报，第77卷，第20期，2000年11月13日，已知所谓的SON衬底(英文，silicon-on-nothing)，其具有在衬底中的空腔，并且已知一种用于制造膜片的方法。

US 7 843 025 B2公开了用于制造膜片的表面微机械方法。

此外，用于微机械构件的应力解耦沟槽的原理由DE 10 2014 210 945 A1已知。

发明内容

本发明的任务是，提供一种在外部机械应力负载方面改善的微机械传感器。

根据第一方面，所述任务通过微机械传感器解决，该微机械传感器具有：

-衬底；

-布置在衬底上的第一功能层；

-布置在第一功能层上的第二功能层，该第二功能层具有能运动的微机械结构；

-在衬底中布置在能运动的微机械结构下方的空腔；和

-围绕第二功能层的能运动的微机械结构构造的并且延伸到衬底中直至空腔的垂直的沟槽结构。

以该方式，对于微机械传感器提供应力解耦结构，该应力解耦结构可以避免或强烈地降低从外部起作用的应力对传感器元件的影响和由此的误差信号。以该方式，有利地支持微机械传感器的改善的功能性。这基本上通过以下方式实现：建立用于能运动的微机械结构的旋转支点，整个结构可以围绕该旋转支点扭转，由此能运动的微机械结构即使在存在外部起作用的应力的情况下也保持基本上不运动并且由此不生成电的传感器误差信号。

结果是，提供机电结构相对于围绕的衬底的改善的应力解耦，由此能够实现高敏感性的微机械传感器。

根据第二方面，所述任务通过用于制造微机械传感器的方法解决，所述方法具有以下步骤：

-提供具有在其中构造的空腔的衬底；

-将第一功能层构造在衬底上；

-将具有能运动的微机械结构的第二功能层构造在第一功能层上，其中，能运动的微机械结构在第二功能层的区域中构造在空腔上方；并且

-将垂直的沟槽结构围绕能运动的微机械结构构造到衬底中直至空腔。

微机械传感器的优选实施方式是从属权利要求的主题。