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Title:
MICROMECHANICAL DEVICE FOR MEASURING AN ACCELERATION, A PRESSURE OR THE LIKE AND A CORRESPONDING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/052238
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a micromechanical device for measuring an acceleration, a pressure or the like. It comprises a substrate having at least one fixed electrode, a seismic mass moveably arranged on the substrate, at least one ground electrode, which is arranged on the seismic mass, and resetting means for returning the seismic mass into an initial position, wherein the fixed electrode and the ground electrode are configured in one measurement plane for measuring an acceleration, a pressure or the like in the measurement plane, and wherein the fixed electrode and the ground electrode are configured for measuring an acceleration, pressure or the like acting on the seismic mass perpendicular to the measurement plane. The invention likewise relates to a corresponding method and a corresponding use.

Inventors:
FEYH, Ando (Research And Technology Center, Palo Alto, California 1223, 94304, US)
LEINENBACH, Christina (Erlenstr. 18, Ensdorf, 66806, DE)
FRANKE, Axel (Hirseweg 6, Ditzingen, 71254, DE)
O`BRIEN, Gery (1540 Oak Creek Drive, Apt. 302Palo Alt, CA California, 94304, US)
Application Number:
EP2011/066209
Publication Date:
April 26, 2012
Filing Date:
September 19, 2011
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
FEYH, Ando (Research And Technology Center, Palo Alto, California 1223, 94304, US)
LEINENBACH, Christina (Erlenstr. 18, Ensdorf, 66806, DE)
FRANKE, Axel (Hirseweg 6, Ditzingen, 71254, DE)
O`BRIEN, Gery (1540 Oak Creek Drive, Apt. 302Palo Alt, CA California, 94304, US)
International Classes:
G01P15/08; G01L9/12; G01P15/125; G01P15/18
Foreign References:
US20100117167A12010-05-13
EP2151691A22010-02-10
US6230566B12001-05-15
US20060185433A12006-08-24
US20040231420A12004-11-25
US20050092107A12005-05-05
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Mikromechanische Vorrichtung zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks oder dergleichen, umfassend

ein Substrat (S) mit zumindest einer feststehenden Elektrode (1),

eine am Substrat (1) beweglich angeordnete seismische Masse (10),

zumindest eine Masseelektrode (2), die an der seismischen Masse (10) angeordnet ist , wobei

die feststehende Elektrode (1) und die Masseelektrode (2) in einer Messebene (E) zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks oder dergleichen in der Messebene (E) ausgebildet sind, und wobei

die feststehende Elektrode (1) und die Massenelektrode (2) zur Messung einer senkrecht zur Messebene (E) auf die seismischen Masse (10) einwirkenden Beschleunigung, Druck oder dergleichen, ausgebildet sind.

2. Mikromechanische Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 , wobei

die seismische Masse (10) drehbar um eine Drehachse (11) ausgebildet, wobei die Drehachse (11) in der Messebene (E) angeordnet ist.

3. Mikromechanische Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-2, wobei die feststehende Elektrode (1) und die Masseelektrode (2) zur Bildung von zumindest zwei Kapazitäten (Ci , C2) zwischen feststehender Elektrode und Masseelektrode (1 , 2) ausgebildet sind.

4. Mikromechanische Vorrichtung gemäß zumindest Anspruch 3, wobei

die feststehende Elektrode (1) zumindest zwei metallische erste Bereiche (3a, 3b, 4a, 4b) umfasst und die Masseelektrode (2) zumindest einen metallischen zweiten Bereich (6, 6a, 6b), wobei die ersten und zweiten Bereiche (3a, 3b, 4a, 4b, 6, 6a, 6b) zur Bildung der zumindest zwei Kapazitäten (Ci , C2) zusammenwirken.

5. Mikromechanische Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-4, wobei auf in Bezug auf die Drehachse (1 1) gegenüberliegenden Seiten der seismischen Masse (10) jeweils zumindest eine Masseelektrode (2a, 2b) an der seismischen Masse (10) und jeweils zumindest eine feststehende Elektrode (1a, 1 b) an dem Substrat (S) angeordnet sind.

6. Mikromechanische Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-5, wobei jeweils die oberen ersten metallischen Bereiche (3a, 3b) einer feststehenden

Elektrode (2a, 2b) mit jeweils den unteren ersten metallischen Bereichen (4a, 4b) einer weiteren feststehenden Elektrode (2a, 2b) zur Messung einer

Beschleunigung, eines Drucks oder dergleichen verschaltet sind. 7. Mikromechanische Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-6, wobei die ersten und/oder zweiten metallischen Bereiche (3a, 3b, 4a, 4b, 6, 6a, 6b) jeweils zumindest zwei übereinander angeordnete Metalllagen (12a, 12b) umfassen, die miteinander elektrisch verbunden sind, insbesondere mittels Durchkontaktierungen (13).

8. Mikromechanische Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-7, wobei die feststehende Elektrode (1) und/oder die Masseelektrode (2) zumindest eine abgeschiedene, insbesondere dielektrische, Schicht (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) umfassen.

9. Verfahren zur Messung einer Beschleunigung, eines Druckes oder dergleichen, insbesondere geeignet zur Durchführung mit einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-7, umfassend die Schritte

Anordnen (Si) zumindest einer feststehenden Elektrode (1) an einem Substrat (S) und zumindest einer Masseelektrode (2) an einer am Substrat (S) beweglich angeordneten seismischen Masse (10), wobei die feststehende Elektrode (1) und die Masseelektrode (2) zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks, oder dergleichen in einer Messebene (E) zusammenwirken,

Einwirken (S2) einer äußeren Kraft auf eine seismische Masse (10) senkrecht zu der Messebene (E),

Auslenken (S3) der seismischen Masse (10) auf Grund der äußeren Kraft in einer Richtung (R) senkrecht zur Messebene (E),

Messen (S4) einer Veränderung einer Kapazität (Ci , C2) zwischen der zumindest einen Masseelektrode (2), und der zumindest einen feststehenden Elektrode (1) sowie Ermitteln (S5) der Beschleunigung, des Drucks oder dergleichen anhand der gemessenen Veränderung der Kapazität (Ci , C2).

Verwendung einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-7 zur Messung einer Beschleunigung und/oder eines Druckes.

Description:
Beschreibung Titel

Mikromechanische Vorrichtung zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks oder dergleichen sowie entsprechendes Verfahren

Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Vorrichtung zur Messung einer

Beschleunigung, eines Drucks oder dergleichen sowie ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Verwendung.

Stand der Technik

Beschleunigungssensoren werden auf vielfältigen Gebieten eingesetzt. So kommen sie beispielsweise in neuerer Zeit häufig in Mobiltelefonen zum Einsatz, um eine

Lageänderung des Mobiltelefons zu erkennen. Wird das Mobiltelefon beispielsweise in einer Ebene durch einen Benutzer gedreht, um das gewöhnlich rechteckförmige Display nicht längs sondern quer nutzen zu können, wird dies durch einen entsprechenden Beschleunigungssensor erkannt und dem Betriebssystem des Mobiltelefons

weitergeleitet. Dieses berechnet dann anhand der durch den Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung die geänderte Lage des Mobiltelefons und passt den Bildschirminhalt an die berechnete neue Lage durch eine entsprechende Drehung des Bildschirminhalts an, so dass ein Benutzer den Bildschirminhalt des Mobiltelefons in gewünschter Weise auch quer wahrnehmen kann.

Daneben werden Beschleunigungssensoren auch in Festplatten verwendet, um eine Beschädigung der Festplatte zu vermeiden. Der Beschleunigungssensor erkennt beispielsweise, wenn bei einem Einbau der Festplatte in einen Rechner diese

versehentlich durch einen Benutzer fallengelassen wird. Der Beschleunigungssensor misst dann einen freien Fall der Festplatte und die Festplatte bewegt einen

Schreib/Lesekopf der Festplatte vorsorglich in eine sichere Parkposition, so dass bei üblicherweise auftretenden Fallhöhen keine Beschädigung der Festplatte durch den Schreib/Lesekopf erfolgt, wenn diese auf den Boden auftrifft. Eine Beschleunigung kann dabei beispielsweise mittels einer Kapazitätsänderung festgestellt werden. Hierzu sind ineinandergreifende Fingerelektroden in einer

gemeinsamen Ebene an einer seismischen Masse und an einer Basis angeordnet. Dabei ist die seismische Masse beweglich gegenüber der Basis gelagert. Die Fingerelektroden der seismischen Masse und der korrespondierenden Fingerelektroden der Basis bilden zwischen den jeweiligen Elektroden Kapazitäten aus. Anhand einer Veränderung der Kapazitäten kann nun die entsprechende Auslenkung der seismischen Masse in x- bzw. y-Richtung in der Ebene der Fingerelektroden gemessen werden und damit die auf die seismische Masse wirkende Kraft, Beschleunigung, Druck etc. ermittelt werden.

Aus der US 2005/0092107 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung einer Beschleunigung in zwei Dimensionen bekannt geworden, wobei eine Auslenkung in die dritte Dimension kompensiert wird. Die Messung einer Beschleunigung in x- und/oder y-Richtung erfolgt dabei mittels ineinandergreifenden Fingerelektroden einer seismischen Masse und eines Substrats. Um eine Beschleunigung oder Kraft auf die seismische Masse senkrecht zu der x- y-Ebene zu kompensieren, sind die Fingerelektroden des Substrats senkrecht zur x- y-Ebene beweglich angeordnet. Erfährt nun die seismische Masse eine Kraft mit einer Komponente senkrecht zur x- y-Ebene, wird die seismische Masse entsprechend in z- Richtung verschoben, also senkrecht zur x- y-Ebene. Die beweglich angeordneten Fingerelektroden des Substrats werden durch die in z-Richtung wirkende Kraft entsprechend gedreht. Insgesamt ändert sich damit die Kapazität zwischen den

Fingerelektroden der seismischen Masse und den Fingerelektroden des Substrats auf Grund der sich ebenfalls auslenkenden Fingerelektroden des Substrats nicht. Damit wird eine in z-Richtung wirkende Kraftkomponente kompensiert.

Um eine Beschleunigung senkrecht zur x- y- Ebene messen zu können, ist es der Anmelderin aus einer weiteren Referenz bekannt, die seismische Masse als Wippe auszubilden. An der seismischen Masse kann dann an einer Seite der seismischen Masse parallel zur x-y-Ebene eine zusätzliche Elektrode und am Substrat senkrecht und beabstandet zur x-y-Ebene entsprechend ebenfalls eine zusätzliche Elektrode angeordnet werden, so dass diese eine Kapazität bilden, die sich bei Auslenkung der seismischen Masse senkrecht zur x- y- Ebene ändert. Anhand dieser Änderung wird dann die entsprechende Beschleunigung senkrecht zur x- y-Ebene ermittelt. Dies erfordert jedoch eine aufwendige Ausbildung des Substrats und der seismischen Masse und verteuert den entsprechenden Beschleunigungssensor. Offenbarung der Erfindung

Die in Anspruch 1 definierte mikromechanische Vorrichtung zur Messung einer

Beschleunigung, eines Druckes oder dergleichen umfasst ein Substrat mit zumindest einer feststehenden Elektrode, eine am Substrat beweglich angeordnete seismische Masse, zumindest eine Masseelektrode, die an der seismischen Masse angeordnet ist wobei die feststehende Elektrode und die Masseelektrode in einer Messebene zur Messung einer Beschleunigung , eines Druckes oder dergleichen in der Messebene ausgebildet sind, und wobei die feststehende Elektrode und die Masseelektrode zur Messung einer senkrecht zur Messebene auf die seismischen Masse einwirkenden Beschleunigung, eines Druckes oder dergleichen, ausgebildet sind.

Das in Anspruch 9 definierte Verfahren zur Messung einer Beschleunigung, eines Druckes oder dergleichen, insbesondere geeignet zur Durchführung mit einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst die Schritte

Anordnen zumindest einer feststehenden Elektrode an einem Substrat und zumindest einer Masseelektrode an einer am Substrat beweglich angeordneten seismischen Masse, wobei die feststehende Elektrode und die Masseelektrode zur Messung einer

Beschleunigung eines Drucks, oder dergleichen in einer Messebene zusammenwirken, Einwirken einer äußeren Kraft auf eine seismische Masse senkrecht zu der Messebene, Auslenken der seismischen Masse auf Grund der äußeren Kraft in einer Richtung senkrecht zur Messebene, Messen einer Veränderung einer Kapazität zwischen der zumindest einen Masseelektrode und der zumindest einen feststehenden Elektrode sowie Ermitteln der Beschleunigung, des Drucks oder dergleichen anhand der gemessenen Veränderung der Kapazität.

In Anspruch 10 ist eine Verwendung einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Messung einer Beschleunigung, und/oder eines Druckes definiert. Vorteile der Erfindung

Die in Anspruch 1 definierte mikromechanische Vorrichtung zur Messung einer

Beschleunigung, eines Druckes oder dergleichen sowie das in Anspruch 8 definierte entsprechende Verfahren weisen die Vorteile auf, dass damit auf einfache Weise bereits angeordnete Elektroden, die eine Beschleunigung oder einen Druck in einer x-y-Ebene messen, auch zur Messung einer Beschleunigung, eines Druckes oder dergleichen in einer Richtung senkrecht zur x- y-Ebene verwendet werden können. Dadurch entfallen zusätzliche Elektroden, die eine Beschleunigung in einer z-Richtung, das heißt einer Richtung senkrecht zur x- y-Ebene messen. Gleichzeitig ist die Vorrichtung auch einfach herstellbar bzw. das Verfahren einfach durchführbar, da die aufwendige Anordnung von zusätzlichen Elektroden am Substrat und an der seismischen Masse bzw. die Ausformung des Substrats auch z-Richtung vollständig entfallen kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nachfolgenden Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die seismische Masse drehbar um eine Drehachse ausgebildet, wobei die Drehachse in der Messebene angeordnet ist. Der damit erzielte Vorteil ist, dass damit zum einen eine aufwendige Rückführung der seismischen Masse in eine Ausgangslage entfallen kann, da zentral entsprechende Mittel vorgesehen werden können. Zum anderen ist damit auch eine einfache Möglichkeit der Auslenkung senkrecht zur Messebene gegeben.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die feststehende Elektrode und Masseelektrode zur Bildung von zumindest zwei Kapazitäten zwischen feststehender Elektrode und Masseelektrode ausgebildet. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit auf zuverlässige Weise eine Richtung der Auslenkung senkrecht zur x-y-Ebene ermittelt werden kann: Bei einer entsprechenden Auslenkung nimmt die Größe der ersten

Kapazität ab, wohingegen die Größe der zweiten Kapazität zunimmt. Wrd in entgegen gesetzter Richtung ausgelenkt, nimmt die Größe der ersten Kapazität zu wohingegen die Größe der zweiten Kapazität zunimmt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die feststehende Elektrode zumindest zwei metallische erste Bereiche und die Masseelektrode zumindest einen metallischen zweiten Bereich, wobei die ersten und zweiten metallischen Bereiche zur Bildung der zumindest zwei Kapazitäten zusammenwirken. Damit wird auf einfache und kostengünstige Weise die Ausbildung von zwei Kapazitäten für eine Detektion der Richtung der Auslenkung der seismischen Masse senkrecht zur Messebene ermöglicht. Sind die ersten und/oder zweiten metallischen Bereiche in Richtung senkrecht zur Messebene übereinander an der jeweiligen Elektrode angeordnet, kann die Messung der Kraft, der Beschleunigung, des Druckes oder dergleichen noch zuverlässiger erfolgen sowie gleichzeitig die Richtung der Auslenkung senkrecht zur x - y-Ebene bestimmt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind auf in Bezug auf die Drehachse gegenüberliegenden Seiten der seismischen Masse jeweils zumindest eine Masseelektrode an der seismischen Masse und jeweils zumindest eine feststehende Elektrode an dem Substrat angeordnet. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit einer Messung eines Drucks, einer Beschleunigung oder dergleichen weiter gesteigert, da nun mehrere Elektroden auf verschiedenen Seiten zur Messung einer Auslenkung in z- Richtung zur Verfügung stehen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind jeweils die oberen ersten Bereiche einer ersten feststehenden Elektrode mit jeweils den unteren ersten Bereichen einer zweiten feststehenden Elektrode zur Messung einer Beschleunigung, eines Druckes oder dergleichen verschaltet. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Querempfindlichkeit der Vorrichtung. Wird die seismische Masse in z-Richtung ausgelenkt, so erfährt diese, wenn sie drehbar um eine zentrale Achse gelagert ist, auf der einen Seite der Drehachse eine positive Auslenkung und auf der anderen Seite der Drehachse eine entsprechende negative Auslenkung senkrecht zur Messebene. Die positive und negative Auslenkung kann dann ermittelt werden und mittels

Differenzbildung der jeweiligen gemessenen Änderungen der Kapazitäten eventuelle Störeinflüsse eliminiert werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die ersten und/oder zweiten metallischen Bereiche jeweils zumindest zwei übereinander

angeordnete Metalllagen, die miteinander elektrisch verbunden sind, insbesondere mittels Durchkontaktierungen. Der Vorteil hierbei ist, dass damit übliche CMOS- Herstellungsverfahren verwendet werden können, welche einerseits kostengünstig und andererseits zuverlässig entsprechende metallischen Bereiche respektive Metalllagen bereitstellen können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die

feststehende Elektrode und/oder die Masseelektrode zumindest eine abgeschiedene, insbesondere dielektrische, Schicht umfassen. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit auf einfache und kostengünstige Weise die Elektroden hergestellt werden können und gleichzeitig die metallischen Bereiche voneinander als auch die die metallischen Bereiche bildenden Metalllagen voneinander isoliert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

5

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigt

Fig. 1 eine feststehende Elektrode und eine Masseelektrode einer l o Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der

Ausführungsform der Fig. 1 in Draufsicht auf eine x-y-Ebene;

Fig. 3 feststehende Elektroden und Masseelektroden einer Vorrichtung 15 gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 sowie

Fig. 4 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung.

20 Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine feststehende Elektrode und eine Masseelektrode einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

25 In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine feststehende Elektrode, die an einem Substrat

S (in Fig. 1 nicht gezeigt) angeordnet ist. Die feststehende Elektrode 1 ist im

Wesentlichen als Fingerelektrode 1a ausgebildet und in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt. Im Endbereich der feststehenden Elektrode 1 weist diese übereinander angeordnete Schichten 5a-5e von Dielektrika 5 auf. In Fig. 1 sind fünf Lagen 5a-5e gezeigt. Die erste

30 Lage 5a von unten nach oben gemäß Figur 1 umfasst lediglich ein Dielektrikum 5. Die über der ersten Lage 5a angeordnete zweite Lage 5b umfasst dabei im unteren Bereich links und rechts einer Symmetrieachse M der feststehenden Elektrode 1 eine Metalllage 12b, die über eine Durchkontaktierung 13 mit einer Metalllage 12a der benachbarten dritten Lage 5c verbunden ist. Dieser Metalllagenaufbau mit Metalllagen 12a, 12b und 35 Durchkontaktierung 13 ist jeweils im Bereich sowohl des linken als auch des rechten Randes der feststehenden Elektrode 1 und symmetrisch zur Symmetrieachse M angeordnet. Die dritte Lage 5c umfasst - wie vorstehend ausgeführt - nur die untere Metalllage 12a.

Auf die dritte Lage 5c werden weitere Lagen 5d, 5e gestapelt, die im Wesentlichen im Aufbau der ersten und zweiten Lage 5a, 5b entsprechen. Auf diese Weise sind an der feststehenden Elektrode 1 jeweils links und rechts der Symmetrieachse M ein oberer erster und ein unterer erster metallischer Bereich 3a, 4a angeordnet, jeweils umfassend zwei Metalllagen 12a, 12b, die mittels zumindest einer Durchkontaktierung 13 verbunden sind.

In Fig. 1 rechts ist nun die Masseelektrode 2 im Querschnitt gezeigt, die an einer seismischen Masse 10 (in Fig. 1 nicht gezeigt) angeordnet ist. Diese ist ebenfalls als Fingerelektrode 2a ausgebildet. Die seismische Masse 10 und damit die Masseelektrode 2 ist dabei relativ zur feststehenden Elektrode 1 in Richtung R gemäß Figur 1 in vertikaler Richtung beweglich angeordnet. Im Wesentlichen entspricht der Aufbau der

Masseelektrode 2 dem Aufbau der feststehenden Elektrode 1 gemäß Fig. 1. Im

Unterschied zur feststehenden Elektrode 1 sind jedoch nur zwei Metalllagen 12a, 12b in der dritten bzw. vierten Lage 5c, 5d angeordnet. Diese sind wiederum über

Durchkontaktierungen 13 miteinander verbunden. Auf diese Weise wird durch die beiden Metalllagen 12a, 12b und die sie verbindende Durchkontaktierung 13 ein zweiter metallischer Bereich 6 gebildet.

Zwischen dem zweiten metallischen Bereich 6 der Masseelektrode 2 und den beiden ersten metallischen Bereichen 3a, 4a der feststehenden Elektrode 1 werden zwei Kapazitäten Ci , C 2 gebildet: Die erste Kapazität Ci wird zwischen dem oberen

metallischen ersten Bereich 3a und dem zweiten metallischen Bereich 6 gebildet, die zweite Kapazität C 2 wird zwischen dem unteren ersten metallischen Bereich 4a und dem zweiten metallischen Bereich 6 der Masseelektrode 2 gebildet. Wird nun, wie in Fig. 1 angedeutet, die Masseelektrode 2 in Richtung R nach oben gegenüber der feststehenden Elektrode 1 verschoben respektive ausgelenkt, so steigt die Kapazität Ci aufgrund des geringer werdenden Abstandes zwischen dem oberen ersten metallischen Bereich 3a der feststehenden Elektrode 1 und dem zweiten metallischen Bereich 6 der Masseelektrode 2, wohingegen die Kapazität C 2 abnimmt aufgrund des größer werdenden Abstandes zwischen dem unteren ersten metallischen Bereich 4a der feststehenden Elektrode 1 und dem zweiten metallischen Bereich 6 der Masseelektrode 2. In einer Ausgangslage sind die feststehende Elektrode 1 und die Masseelektrode 2 derart angeordnet, dass die jeweiligen Kapazitäten Ci und C 2 gleich sind: Ci = C 2 .

Sowohl die feststehende Elektrode 1 und/oder die Masseelektrode 2 umfassen wie vorstehend ausgeführt übereinander angeordnete Lagen 5a-5e. Dieser Stapel aus Lagen 5a-5e kann beispielsweise durch Abscheiden der einzelner Lagen 5a-5e nach- und aufeinander hergestellt werden. Des Weiteren können die feststehende Elektrode 1 und/oder die Masseelektrode 2 auch einen Bereich eines Halbleiterträgers umfassen, beispielsweise Silizium.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der

Ausführungsform der Fig. 1 in Draufsicht auf eine x-y-Ebene.

In Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen S ein Substrat, an dem mehrere Elektrodenfinger 1 a einer feststehenden Elektrode 1 angeordnet sind. Zwischen den jeweiligen

Elektrodenfingern 1a greifen entsprechende Elektrodenfinger 2a einer Masseelektrode 2 ein, die gemäß Figur 2 auf der linken Seite an einem Gehäuse 9 für eine seismische Masse 10 angeordnet sind. Auf der gemäß Figur 2 rechten Seite des Gehäuses 9 sind entsprechende Elektrodenfinger 2b angeordnet, die in Elektrodenfinger 1 b des Substrats S eingreifen. Die jeweils benachbarten Elektrodenfinger 1 a, 2a bzw. 1 b, 2b bilden dabei jeweils entsprechende Kapazitäten C C 4 aus, deren Änderung bei einer Relativbewegung der Elektrodenfinger 1 a, 1 b bzw. 2a, 2b zueinander zur Messung der auf die seismische Masse 10 einwirkenden Kraft, Beschleunigung etc. genutzt werden. Das Gehäuse 9 für die seismische Masse 10 ist dabei um eine Drehachse 1 1 drehbar gelagert, wobei die Drehachse in der x-y-Messebene E und am Substrat S angeordnet ist. Die seismische Masse 10 ist dabei asymmetrisch im Gehäuse 9 und/oder zur Drehachse 1 1 angeordnet. Das Gehäuse 9 weist auf der rechten Seite gemäß Figur 1 die seismische Masse 10 auf wohingegen auf der linken Seite im Gehäuse 9 keine seismische Masse angeordnet ist. Weiterhin ist ein Rückstellungsmittel 15 in Form einer Torsionsfeder angeordnet, um die seismische Masse 10 gegebenenfalls aus einer Auslenkung senkrecht zur x-y-Messebene wieder in ihre Ausgangslage zurückzustellen.

Fig. 3 zeigt feststehende Elektroden und Masseelektroden einer Vorrichtung

gemäß der Ausführungsform der Fig. 1. In Fig. 3 sind in schematischer Form eine Verschaltung Vi , V 2 , \ ' der ersten und zweiten metallischen Bereiche 3a, 3b, 4a, 4b, 6a, 6b der feststehenden Elektrodenfinger 1a und 1 b sowie der Masseelektrodenfinger 2a, 2b gezeigt. In Fig. 3 sind die feststehende Elektrode 1 a, die Masseelektrode 2a, die Masseelektrode 2b und die feststehende Elektrode 1 b von links nach rechts angeordnet. Die feststehende Elektrode 1 b weist dabei einen entsprechenden Aufbau wie in Fig. 1 beschrieben auf, das heißt einen oberen ersten metallischen Bereich 3a und einen unteren ersten metallischen Bereich 4a auf der rechten Seite der Elektrode 1a. Dementsprechend weist die feststehende Elektrode 1 b auf ihrer linken, d.h. auf ihrer der zweiten Masseelektrode 2b zugewandten Seite einen oberen ersten metallischen Bereich 3b und einen unteren ersten metallischen Bereich 4b auf. Zur Differenzauswertung von Kapazitätsänderungen von Kapazitäten C C 4 werden der jeweils obere erste metallische Bereich 3a, 3b der feststehenden Elektrode 1 a mit dem jeweiligen unteren ersten metallischen Bereich 4a, 4b der gegenüberliegenden feststehenden Elektrode 1 b verschaltet. Diese Verschaltungen sind in Fig. 3 als unterbrochene Linien dargestellt und mit den Bezugszeichen V ! und V bezeichnet. Die zweiten metallischen Bereiche 6a und 6b der Masseelektroden 2a, 2b sind ebenfalls miteinander verschaltet, angedeutet durch die unterbrochene Linie V 2 in Fig. 3. Auf diese Weise ist eine Differenzauswertung der Änderung der jeweiligen Kapazitäten C C 4 möglich.

Wrkt auf die seismische Masse 10 eine äußere Kraft, verschiebt sich die Masseelektrode 2a beispielsweise nach oben und korrespondierend die Masseelektrode 2b nach unten. Dabei erhöht sich die Kapazität Ci und ebenfalls die Kapazität C 4 , da der jeweilige Abstand zwischen den ersten und zweiten metallischen Bereichen 3a, 4b, 6 kleiner wird. Gleichzeitig verringert sich die Kapazität C 2 und C 3 , da sich der Abstand zwischen den entsprechenden ersten und zweiten metallischen Bereichen 3b, 4a, 6 vergrößert. Durch die Verschaltung Vi , V , V 2 ist eine Differenzenbildung zwischen den sich vergrößernden Kapazitäten Ci , C 4 und den sich verringernden Kapazitäten C 2 , C 3 möglich; dies erhöht die Messgenauigkeit.

Die jeweiligen Dicken der dielektrischen Lagen 5a-5e der feststehenden Elektrode 1 und der Masseelektrode 2 liegen bei maximal 10 μηι, vorzugsweise weniger 5 μηι,

vorteilhafterweise zwischen 1 bis 2 μηι. Die ersten und zweiten metallischen Bereiche 3a, 3b, 4a, 4b weisen im Wesentlichen eine Dicke unter 2,5 μηι, vorzugsweise unter 1 ,5 μηι insbesondere zwischen 0,5 und 1 μηι auf. Der Abstand G zwischen einer feststehenden Elektrode 1 und einer Masseelektrode 2 beträgt weniger als 5 μηι, vorzugsweise zwischen 1 bis 3 μηι. Ein metallischer Bereich 3a, 3b, 4a, 4b weist senkrecht zur zeicheneben gemäß Fig. 1 eine Erstreckung zwischen 10 μηι und 500 μηι, vorzugsweise zwischen 50 μηι und 200 μηι auf. Eine Gesamthöhe H der dielektrischen Schichten 5 und der metallischen Bereiche 3a, 3b, 4a, 4b, 6 beträgt zwischen 3 bis 10 μηι, vorzugsweise zwischen 4 bis 8 μηι.

Figur 4 zeigt Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren zur Messung einer Beschleunigung, eines Druckes oder dergleichen, insbesondere geeignet zur Durchführung mit einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-7, gemäß Figur 4 umfasst die Schritte: Anordnen Si zumindest einer feststehenden Elektrode 1 an einem Substrat S und zumindest einer Masseelektrode 2 an einer am Substrat S beweglich angeordneten seismischen Masse 10, wobei die feststehende Elektrode 1 und die Masseelektrode 2 zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks, oder dergleichen in einer Messebene E zusammenwirken, Einwirken S 2 einer äußeren Kraft auf eine seismische Masse senkrecht zu der Messebene, Auslenken S 3 der seismischen Masse 10 auf Grund der äußeren Kraft in einer Richtung R senkrecht zur Messebene E, Messen S 4 einer Veränderung einer Kapazität Ci , C 2 zwischen der zumindest einen Masseelektrode 2, und der zumindest einen feststehenden Elektrode 1 sowie Ermitteln S 5 der Beschleunigung, des Drucks oder dergleichen anhand der gemessenen Veränderung der Kapazität Ci , C 2 .

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.