Titel

Sensoreinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung.

Stand der Technik

Bei kapazitiven Drucksensoren kann eine Herstellung dieser üblicherweise mittels eines Abscheidens von leitfähigen Schichten und Opferschichten sowie einer Membranschicht erfolgen, welche nachträglich freistellbar sein kann. Meist definiert hierbei die Dicke der Opferschicht den Abstand einer beweglichen Elektrode von einer fest stehenden Gegenelektrode. Zur Steigerung der

Empfindlichkeit eines solchen Membransensors ist ein kleiner Abstand zwischen beweglichen Elektrode und Gegenelektrode wünschenswert, welcher

idealerweise planparallel ausgestaltet sein kann.

Um einen mechanischen und elektrischen Kontakt von beweglicher Elektrode und Gegenelektrode verhindern zu können, werden üblicherweise

Abstandselemente an einer Elektrodenstruktur angeordnet, welche aus dem Elektrodenmaterial bestehen und als Noppen ausgebildet sein können. Für den Fall, dass die Elektroden elektrisch nicht kontaktiert sind, ist ein

Aufeinandertreffen von Noppen mit einer Gegenelektrode in der Regel unkritisch. Gleiches gilt auch für den Fall, dass ein Aufeinandertreffen von Noppen mit einer Elektrode erfolgt, bei dem die Noppen und die Elektrode auf gleichem

elektrischen Potential liegen. Nur im Fall unterschiedlicher elektrischer Potentiale an Noppen und der von Noppen kontaktierten Elektrode kann es zu einem Kurzschluss und einem Verschweißen von Noppen-und Elektrodenmaterial kommen.

In der DE 10 2006 055 147 werden Noppen beschrieben, auf denen sich zusätzlich eine Schicht etwa aus Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumoxinitrid

(SixOyNz) oder einem Silizid, wie etwa Wolframsilizid (WSi) befinden kann.

In der DE10 2013 213 065 wird ein kapazitiver Drucksensor beschrieben, welcher eine Gegenelektrode auf einem Substrat umfassen kann, wobei auf der Gegenelektrode eine Opferschicht mit Hohlräumen abgeschieden werden kann und wobei auf der Opferschicht eine Membran angeordnet werden kann.

Ätzzugänge in der Membran können seitlich der Gegenelektrode angeordnet sein, wobei auch die Hohlräume als Ätzkanäle nutzbar sein können. Auf diese Weise lassen sich dünne Membranen realisieren.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung nach Anspruch 9.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteile der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Sensoreinrichtung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, wobei sich die Sensoreinrichtung dadurch auszeichnet, dass Abstandselemente zwischen einen eine Membran versteifenden Zwischenträger der eine

bewegliche Elektrode darstellt und einem Substrat mit einer gegenüber dem Substrat elektrisch isolierten Gegenelektrode ausgeformt werden können, wobei die Abstandselemente auf der die Gegenelektrode von dem Substrat elektrisch isolierenden Schicht oder einem gegenüber der Gegenelektrode elektrisch isolierten Bereich mit gleichem Potential wie die Membran aufsetzen können. Durch solche Abstandselemente kann ein Kontakt zwischen dem die Membran verstärkenden Zwischenträger und der Gegenelektrode als auch ein elektrischer Kurzschluss sowie ein Verschweißen von Noppen mit korrespondierenden Anschlagsflächen vermieden werden.

Erfindungsgemäß umfasst die Sensoreinrichtung ein Substrat; zumindest eine elektrische Isolationsschicht auf dem Substrat; eine Randstruktur, welche auf der zumindest einen elektrischen Isolationsschicht angeordnet ist und einen

Innenbereich über dem Substrat eingrenzt; eine Membran, welche an der Randstruktur verankert ist und den Innenbereich zumindest teilweise

überspannt, wobei die Membran im Innenbereich einen durch einen Druck beweglichen Bereich umfasst; einen ersten Zwischenträger, welcher sich im beweglichen Bereich unterhalb der Membran erstreckt und mit der Membran elektrisch und mechanisch durch Kontaktstellen verbunden ist und zumindest ein Abstandselement umfasst, welches sich von dem Zwischenträger aus in

Richtung des Substrats erstreckt; und eine erste Gegenelektrode auf der zumindest einen elektrischen Isolationsschicht, wobei sich die erste

Gegenelektrode unter dem Zwischenträger erstreckt und, wobei ein erster Abstand zwischen dem Zwischenträger und der ersten Gegenelektrode durch den Druck auf den beweglichen Bereich veränderbar ist, und wobei die erste Gegenelektrode unter dem Zwischenträger wenigstens einen elektrisch getrennten Bereich umfasst, welcher unterhalb des Abstandselements angeordnet ist und zumindest eine laterale Ausdehnung des Abstandselements aufweist.

Alternativ oder optional ist die erste Gegenelektrode in wenigstens zwei

Elemente strukturiert, wobei die entsprechenden Elemente der Gegenelektrode auf der zumindest einen elektrischen Isolationsschicht beabstandet angeordnet sind. Diese Beabstandung erzeugt einen Bereich unterhalb des

Abstandselements und weist eine laterale Ausdehnung auf, die wenigstens der lateralen Ausdehnung des Abstandselements entspricht.

Der getrennte Bereich kann von den restlichen Bereichen der Gegenelektrode lateral nicht, teilweise oder vollständig umgeben sein.

Die bewegliche Elektrode stellt mit der ersten Gegenelektrode auf dem Substrat eine veränderliche Kapazität dar. Die Sensoreinrichtung kann als ein mikromechanischer kapazitiver Sensor, vorteilhaft als Drucksensor, ausgeformt sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung umfasst die erste Gegenelektrode im getrennten Bereich zumindest eine Ausnehmung mit einem Boden, in welchem die elektrische Isolationsschicht freigelegt ist und welcher elektrisch von der ersten Gegenelektrode isoliert ist, wobei sich die Ausnehmung unterhalb des Abstandselements befindet und sich in einer Draufsicht lateral in alle Richtungen über das Abstandselement hinaus erstreckt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung umfasst das Abstandselement ein gleiches Material wie der Zwischenträger.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung umfasst das Abstandselement eine erste Höhe, welche größer ist als eine Dicke der ersten Gegenelektrode.

Alternativ kann die Höhe des Abstandselements aber auch beliebig gewählt werden. Die Höhe des Abstandselements kann kleiner als die Dicke der

Opferschicht (bei der Herstellung) oder kleiner als die Summe der

Opferschichtdicken sein. Die Höhe des Abstandselements kann kleiner sein als die Dicke der Gegenelektrode, oder kleiner als die Gesamtdicke von dritter und vierter Opferschicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung umfassen der elektrisch von der ersten Gegenelektrode getrennte Bereich und die erste Gegenelektrode ein gleiches Material, wobei das am getrennten Bereich anliegende elektrische Potential gleich dem des ersten Zwischenträger ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung umfasst das Abstandselement eine erste Höhe, welche kleiner ist als eine Dicke der ersten Gegenelektrode.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung umfasst das Abstandselement eine erste Höhe, welche kleiner ist als der erste Abstand des Zwischenträgers und der ersten Gegenelektrode in einer Ruhelage des

Zwischenträgers.

Wird bei der Herstellung im Innenbereich unterhalb der Membran ein Druck eingeschlossen welcher kleiner ist als der umgebende Atmosphärendruck, so kann nach der Herstellung der Sensoreinrichtung die Membran bereits eine erste Auslenkung besitzen und der Zwischenträger einen ersten Abstand zur ersten Gegenelektrode aufweisen. Die so eingenommene Position des Zwischenträgers kann als Ruhelage des Zwischenträgers verstanden werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinrichtung, ist das Material der ersten Gegenelektrode auf einer Isolationsschicht abgeschieden, welche ätzresistent ist gegenüber HF (Fluorwasserstoff) -Dampf und HF in flüssiger Form.

Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer

Sensoreinrichtung ein Bereitstellen eines Substrats mit zumindest einer elektrischen Isolationsschicht und ein Anordnen einer elektrisch leitfähigen Schicht auf der elektrischen Isolationsschicht auf dem Substrat, ein Strukturieren der elektrisch leitfähigen Schicht in eine erste Gegenelektrode in einem

Innenbereich und ein Strukturieren der ersten Gegenelektrode, wobei zumindest ein elektrisch von der ersten Gegenelektrode getrennter Bereich im Innenbereich ausgeformt wird. Des Weiteren erfolgt ein Anordnen eines ersten

Zwischenträgers in einem ersten Abstand über der ersten Gegenelektrode mit zumindest einem Abstandselement, welches sich vom Zwischenträger zum Substrat hinweg erstreckt, so dass sich das Abstandselement über dem getrennten Bereich befindet und von diesem beabstandet ist, wobei auf der elektrischen Isolationsschicht eine Randstruktur ausgeformt wird und eine Membran an der Randstruktur verankert wird und den Innenbereich zumindest teilweise überspannt, wobei die Membran im Innenbereich einen durch einen Druck beweglichen Bereich umfasst, und wobei sich der erste Zwischenträger im beweglichen Bereich unterhalb der Membran erstreckt und mit der Membran durch Kontaktstellen elektrisch und mechanisch verbunden ist, und wobei das Abstandselement eine laterale Ausdehnung aufweist, welche gleich oder kleiner der Ausdehnung des getrennten Bereichs ist.

Das Verfahren kann sich vorteilhaft auch durch die bereits in Verbindung mit der Sensoreinrichtung genannten Merkmale und deren Vorteile auszeichnen und umgekehrt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt, vorteilhaft vor dem Anordnen einer elektrisch leitfähigen Schicht, ein Anordnen einer elektrischen Isolationsschicht auf dem Substrat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird beim

Strukturieren der ersten Gegenelektrode in den zumindest einen elektrisch von der ersten Gegenelektrode getrennten Bereich eine erste Ausnehmung eingebracht, in welcher das Material der ersten Gegenelektrode entfernt, und vorteilhaft die elektrische Isolationsschicht freigelegt wird, auf welcher das Material der ersten Gegenelektrode abgeschieden wurde.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Anordnen des ersten Zwischenträgers eine dritte Opferschicht auf der ersten Gegenelektrode und der ersten Ausnehmung angeordnet und in einem dritten Teilbereich der ersten Ausnehmung wieder entfernt, sodass Ränder der ersten Gegenelektrode in der ersten Ausnehmung von der dritten Opferschicht bedeckt bleiben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine vierte Opferschicht auf die dritte Opferschicht und im dritten Teilbereich angeordnet und innerhalb des dritten Teilbereichs in einem vierten Teilbereich eine

Ausnehmung ausgeformt, deren laterale Abmessungen kleiner sind als die des dritten Teilbereichs, wobei eine verbleibende Dicke der vierten Opferschicht in der Ausnehmung einen Abstand des Abstandselements von einem Boden des getrennten Bereichs definiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Anordnen des ersten Zwischenträgers eine dritte Opferschicht auf der ersten Gegenelektrode und dem elektrisch von der Gegenelektrode getrennten Bereich angeordnet und in einem dritten Teilbereich, welcher eine geringere laterale Ausdehnung aufweist als der getrennte Bereich, über dem getrennten Bereich wieder entfernt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine vierte Opferschicht auf die dritte Opferschicht und im dritten Teilbereich, vorteilhaft auf dem von der Gegenelektrode getrennten Bereich, angeordnet und innerhalb des dritten Teilbereichs in einem vierten Teilbereich eine Ausnehmung ausgeformt, deren laterale Abmessungen kleiner sind als die des dritten Teilbereichs, wobei eine verbleibende Dicke der vierten Opferschicht in der Ausnehmung im vierten Teilbereich einen Abstand des Abstandselements zur Oberfläche des getrennten Bereichs definiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine vierte Opferschicht auf die dritte Opferschicht und im dritten Teilbereich angeordnet und innerhalb des dritten Teilbereichs in einem vierten Teilbereich eine

Ausnehmung in der vierten Opferschicht ausgeformt deren Dicke einen Abstand des Abstandselements von einem Boden des getrennten Bereichs definiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die vierte Opferschicht und/oder die dritte Opferschicht teilweise oder vollständig innerhalb des dritten und/oder vierten Teilbereichs durch einen Ätzvorgang entfernt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird jeweils die Kontaktstelle vertikal über dem Abstandselement angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die erste leitfähige Schicht derart strukturiert, dass der getrennte Bereich durch einen Graben in der elektrisch leitfähigen Schicht ausgeformt wird und von einem übrigen Bereich der ersten Gegenelektrode elektrisch getrennt wird. Der Graben kann den getrennten Bereich lateral vollständig umlaufen. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten

Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand des in den schematischen

Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung während eines Herstellungsverfahrens gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung während eines Herstellungsverfahrens gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung während eines Herstellungsverfahrens gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung während eines Herstellungsverfahrens gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines

Verfahrens zum Herstellen einer Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Eine Sensoreinrichtung 1 umfasst ein Substrat 2; und kann eine bis auf wenige Öffnungen zur Herstellung elektrischer Kontaktierungen zum Substrat vollflächig geschlossene elektrische Isolationsebene umfassen, welche aus mehreren elektrischen Isolationsschichten 30 und/oder 31 bestehen kann, eine

Randstruktur RS, welche auf den elektrischen Isolationsschichten 30 und/oder 31 auf dem Substrat 2 angeordnet ist und einen Innenbereich IB über dem Substrat 2 eingrenzt; eine Membran 3, welche an der Randstruktur RS verankert ist und den Innenbereich IB zumindest teilweise überspannt, wobei die Membran 3 im Innenbereich IB einen durch einen Druck beweglichen Bereich BB umfasst; einen ersten Zwischenträger ZT1, welcher sich im beweglichen Bereich BB unterhalb der Membran 3 erstreckt und eine bewegliche Elektrode darstellt, welche mit der Membran 3 durch Kontaktstellen KS elektrisch und mechanisch verbunden ist und zumindest ein Abstandselement 3a umfasst, welches sich in Richtung des Substrats 2 von dem ersten Zwischenträger ZT1 weg erstreckt; und eine erste Gegenelektrode El auf dem Substrat 2 und auf der Isolationsschicht 30 und/oder 31 , welche sich unter dem ersten Zwischenträger ZT1 erstreckt.

Ein erster Abstand dl2 zwischen dem ersten Zwischenträger ZT1 und der ersten Gegenelektrode El ist durch Anlegen eines Drucks p auf den beweglichen Bereich BB veränderbar, wobei die erste Gegenelektrode El unter dem ersten Zwischenträger ZT1 zumindest einen elektrisch (lateral von den restlichen Bereichen der ersten Gegenelektrode El) getrennten Bereich EB umfasst, welcher unterhalb des Abstandselements 3a angeordnet ist und zumindest eine laterale Ausdehnung des Abstandselements 3a aufweist.

Alternativ oder optional ist die erste Gegenelektrode El in wenigstens zwei Elemente strukturiert, wobei die entsprechenden Elemente der Gegenelektrode El auf der zumindest einen elektrischen Isolationsschicht 30 und/oder 31 beabstandet angeordnet sind. Diese Beabstandung erzeugt einen Bereich EB unterhalb des Abstandselements 3a, der eine laterale Ausdehnung aufweist, die wenigstens der lateralen Ausdehnung des Abstandselements 3a entspricht.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Elemente der Gegenelektrode El mittels einer elektrischen Verbindung miteinander verbunden sind.

Auf dem Substrat 2 kann eine erste, elektrisch nicht leitfähige, Isolationsschicht

30 angeordnet sein, auf welcher wiederum eine erste elektrisch leitfähige Schicht 4 die erste Gegenelektrode El in der Fig. 1, ausbilden kann. Es ist weiterhin möglich, dass eine zusätzliche Isolationsschicht, vorteilhaft eine elektrisch nicht leitfähige Schicht 31, welche auch mehrere Einzelschichten umfassen kann und welche eine möglichst hohe Ätzresistenz gegenüber HF (Fluorwasserstoff) in flüssiger als auch in gasförmiger Form besitzen kann, zwischen der ersten Isolationsschicht 30 und der ersten leitfähigen Schicht 4 oder anstelle der ersten Isolationsschicht 30 vorgesehen werden kann. Das Substrat 2 kann weiter Silizium umfassen, die erste Isolationsschicht 30 kann ein Siliziumoxid und/oder eine stöchiometrische Siliziumnitrid-Schicht und die zusätzliche Isolationsschicht

31 kann eine siliziumreiche Nitrid-Schicht, eine Siliziumcarbidschicht oder eine Aluminiumoxidschicht umfassen.

Die erste Gegenelektrode El kann im getrennten Bereich EB zumindest eine Ausnehmung 7 (EB in Fig. 1) mit einem Boden 7a umfassen, welche elektrisch von der ersten Gegenelektrode El isoliert sein kann und in welcher die erste Isolationsschicht 30 oder die zusätzliche Isolationsschicht 31 freigelegt sein kann. Die Ausnehmung 7 befindet sich dabei unterhalb des Abstandselements 3a und kann sich, in einer Draufsicht gesehen, lateral in alle Richtungen über das Abstandselement 3a hinaus erstrecken. Das Strukturieren der ersten leitfähigen Schicht 4, also das Ausformen der ersten Gegenelektrode El kann vorteilhaft in einem gleichen Schritt sowohl für die getrennten Bereiche EB als auch für das Trennen in eine erste Gegenelektrode El und eine oder mehrere zweite

Gegenelektroden erfolgen.

Die Abstandselemente 3a können vorteilhaft verhindern, dass zwei

gegenüberliegende leitfähige Strukturen mit unterschiedlichen Potentialen in Kontakt kommen und es so zu einem Kurzschluss und zum punktuellen

Verschweißen der Strukturen kommen kann. In den gezeigten Beispielen kann die leitfähige Schicht 4 und/oder der Zwischenträger ZT1 und/oder die Membran 3 beispielsweise n- und/oder p-dotiertes Polysilizium umfassen, wobei durch eine Dotierung von Polysilizium dessen elektrische Leitfähigkeit variiert werden kann, etwa vergrößert werden kann. Die gezeigten Abstände zwischen den Strukturen können für einen Ruhezustand vorherrschen und beim Anlegen eines äußeren Drucks p, oder bei einem Überlastfall, etwa bei der Einwirkung von Druckspitzen, verringert sein. Durch die Abstandselemente 3a kann vorteilhaft ein Kontakt zwischen unterschiedlichen Potentialen an erster Gegenelektrode El und erstem Zwischenträger ZT1 und ein dabei auftretender Kurzschluss oder ein

Verschweißen von Kontaktflächen verhindert werden.

Die Abstandselemente 3a können einen Querschnitt aufweisen, welcher in Draufsicht, etwa von der ersten Gegenelektrode El aus gesehen, beliebige Formen aufweisen kann, etwa kreisrund, rechteckig, dreieckig, halbrund oder Kombinationen daraus. Des Weiteren können die Seitenbereiche der

Abstandsstrukturen 3a gerade, vertikale, Seitenwände darstellen oder einen Winkel gegenüber der Oberfläche des Zwischenträgers ZT1 aufweisen. Ebenso kann unter dem ersten Zwischenträger ZT1 die Lage und Anzahl der

Abstandselemente 3a beliebig sein, je nach gewünschtem Schutzgrad vor einem Durchbiegen, da sich bei hoher Last der Zwischenträger ZT1 auch zwischen den Abstandselementen durchbiegen kann und eine Dichte Anordnung von

Abstandselementen 3a den Kontakt mit der ersten Gegenelektrode El verhindern kann. Weiter können sich die Abstandselemente 3a am ersten Zwischenträger ZT1 bevorzugt im Bereich unterhalb von Kontaktstellen KS befinden, welche den ersten Zwischenträger ZT1 mit der Membran 3 verbinden. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass sich bei hoher Last (hoher äußerer Druck p) der erste Zwischenträger ZT1 zwischen Abstandselementen 3a verbiegen kann.

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausschnittes im Bereich eines Anschlagelements 3a einer Sensoreinrichtung während eines

Herstellungsverfahrens gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren kann ein Ausformen der Abstandselemente 3a über den von der ersten Gegenelektrode El getrennten Bereichen EB derart erfolgen, dass das Abstandselement 3a beispielsweise ein gleiches Material umfasst wie der erste Zwischenträger ZT1. Die Fig. 2A zeigt einen Verfahrensschritt, bei welchem über dem Substrat 2, eine erste Isolationsschicht 30 angeordnet wird, wobei auf dieser wiederum eine zusätzliche Isolationsschicht 31 angeordnet werden kann. Auf der ersten oder der zusätzlichen Isolationsschicht 30, 31, kann eine erste elektrisch leitfähige Schicht 4 angeordnet werden, welche nachträglich strukturiert werden kann, um getrennte Bereiche EB zu erzeugen, in denen die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 bis zur ersten oder zusätzlichen

Isolationsschicht 30, 31 entfernt werden kann und somit eine erste Ausnehmung 7 mit einem Boden 7a gebildet werden kann. Die erste leitfähige Schicht 4 kann weiter dazu benutzt werden die erste Gegenelektrode El zu bilden. Vor dem Anordnen des ersten Zwischenträgers ZT1 kann, gemäß der Fig. 2b, eine dritte Opferschicht 03 auf der ersten Gegenelektrode El und im Bereich der ersten Ausnehmung 7 abgeschieden werden und am Boden 7a in einem dritten

Teilbereich TI der ersten Ausnehmung 7 wieder entfernt werden, sodass Ränder der ersten Gegenelektrode El von der dritten Opferschicht 03 bedeckt bleiben können. Die erste Ausnehmung 7 kann somit eine erste Tiefe tl umfassen, welche der Gesamtdicke der ersten leitfähigen Schicht 4 und der dritten

Opferschicht 03 entsprechen kann.

Gemäß der Fig. 2B kann eine vierte Opferschicht 04 auf die dritte Opferschicht 03 und im dritten Teilbereich Tl abgeschieden werden, deren Dicke ty einen Abstand des Abstandselements 3a von einem Boden 7a des getrennten Bereichs EB definieren kann. Das Anordnen einer vierten Opferschicht 04 führt innerhalb des getrennten Bereichs EB, zu einem vierten Teilbereich A2, welcher eine geringere laterale Ausdehnung aufweisen kann als der dritte Teilbereich Tl. Die Gesamtdicke der dritten und vierten Opferschicht 03, 04, außerhalb des getrennten Bereichs EB kann den ersten Abstand des ersten Zwischenträgers ZT1 von der ersten Gegenelektrode El definieren. Dieser Abstand kann in der Ruhelage des Zwischenträgers ZT1 vorherrschen und bei einem erhöhten Außendruck p verringert werden. Die in dieser Anwendung genannte dritte Opferschicht 03 kann dabei ein Siliziumoxid umfassen, ebenso wie die vierte Opferschicht 04.

Gemäß der Fig. 2C kann der erste Zwischenträger ZT1 auf der vierten

Opferschicht 04 und im vierten Teilbereich A2 abgeschieden werden. Hierbei wird das Abstandselement 3a gebildet. Das Abstandselement 3a kann eine erste Höhe hl umfassen, welche gleich ist der Gesamtdicke tl von erster leitfähiger Schicht 4 und dritter Opferschicht 03 und kann einen Abstand zum Boden 7a aufweisen, der der Schichtdicke ty der vierten Opferschicht 04 entsprechen kann. Die Breite des Abstandselements 3a ist dabei vorteilhaft geringer als die Breite des getrennten Bereichs EB. Des Weiteren können mehrere

Abstandselemente 3a gleich oder verschieden zueinander ausgeformt sein.

Gemäß der Fig. 2D kann durch ein Ätzverfahren die dritte Opferschicht 03 und die vierte Opferschicht 04 zwischen der ersten Gegenelektrode El und dem ersten Zwischenträger ZT1 entfernt werden.

Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung während eines Herstellungsverfahrens gemäß eines Ausführungsbeispiels der

vorliegenden Erfindung.

Die Figuren 3a bis 3c zeigen eine Alternative der Herstellung von

Abstandselementen 3a an einem Zwischenträger ZT1, wobei nur eine

Opferschicht, insbesondere eine dritte Opferschicht 03 benutzt werden kann.

Der Verfahrensschritt aus der Fig. 3A gleicht im Wesentlichen jenem aus der Fig. 2A mit dem einzigen Unterschied, dass im dritten Teilbereich TI die dritte Opferschicht 03 nur bis zu einer bestimmten Tiefe entfernt werden kann, ohne den Boden 7a der ersten Ausnehmung 7 zu erreichen. Hierbei kann die Tiefe der Ausnehmung in der dritten Opferschicht 03 der ersten Höhe hl des

Abstandselements 3a und die Restdicke der dritten Opferschicht 03 in diesem Bereich und über dem Boden 7a der Ausnehmung 7 einer Dicke tx entsprechen. Dabei kann vorteilhaft die erste Höhe hl, also die Tiefe der Ausnehmung in der dritten Opferschicht 03 größer sein als die Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 4, welche mit zur Erzeugung der ersten Gegenelektrode El benutzt wird, so dass im Falle einer Überlast, also wenn das Abstandselement 3a auf dem Boden 7a der Ausnehmung 7 aufsetzt, das Abstandselement 3a eine größere erste Höhe hl aufweist, als die Ausnehmung 7 in der ersten Gegenelektrode El tief ist, also hl größer als die Dicke der Gegenelektrode El ist.

Im Schritt der Fig. 3b kann das Material des ersten Zwischenträgers ZT1 auf der dritten Opferschicht 03 und in dem dritten Teilbereich TI aufgebracht werden und im Schritt der Fig. 3c kann die dritte Opferschicht 03 entfernt werden, wonach ein Freiraum unter dem ersten Zwischenträger ZT1 und ein

Abstandselement 3a über der ersten Ausnehmung 7 übrig bleiben kann. Das Abstandselement 3a kann einen Abstand d3 vom Boden der Ausnehmung 7a aufweisen. Dieser Abstand d3 kann in einer Ruhelage des Zwischenträgers ZT1 vorherrschen und bei einem erhöhten Außendruck p verringert werden.

Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung während eines Herstellungsverfahrens gemäß eines Ausführungsbeispiels der

vorliegenden Erfindung.

Die Figuren 4a bis 4c zeigen eine Alternative der Herstellung von

Abstandselementen 3a an einem Zwischenträger ZT1, wobei der

Verfahrensschritt der Fig. 4A sich lediglich darin von der Fig. 2A unterscheidet, dass die erste Gegenelektrode El, insbesondere die erste leitfähige Schicht 4, strukturiert wird und der getrennte Bereich EB durch Gräben G in der elektrisch leitfähigen Schicht 4 ausgeformt werden kann und vom übrigen Bereich der ersten Gegenelektrode El elektrisch getrennt werden kann, wobei auf das Ausformen einer großflächigen ersten Ausnehmung 7 in der ersten

Gegenelektrode El verzichtet werden kann. Die dritte Opferschicht 03 kann dann auf der ersten Gegenelektrode El aufgebracht werden und in einem dritten Teilbereich TI innerhalb des getrennten Bereichs EB entfernt werden, so dass Ränder einer Ausnehmung in der dritten Opferschicht 03 entstehen und außerhalb dieser Ausnehmung die Gräben G und die Gegenelektrode El von der dritten Opferschicht 03 überdeckt werden können. In der Fig. 4B wird gezeigt, dass eine vierte Opferschicht 04 auf der dritten Opferschicht 03 und in deren Ausnehmung innerhalb des getrennten Bereichs EB aufgebracht werden kann, wobei eine Ausnehmung in einem vierten Teilbereich A2 in der vierten Opferschicht 04 im getrennten Bereich EB ausgeformt werden kann, welche eine geringere laterale Ausdehnung als der dritte Teilbereich TI haben kann. Die vierte Opferschicht 04 kann die Ränder der dritten Opferschicht 03 bedecken und eine Dicke ty auf dem Boden 7a der Ausnehmung in der dritten Opferschicht 03 umfassen.

In der Fig. 4C kann der erste Zwischenträger ZT1 auf die vierte Opferschicht 04 aufgebracht werden und die Opferschichten 03 und 04 in der Fig. 4D wieder entfernt werden, was in einem ersten Zwischenträger ZT1 mit einem

Abstandselement 3a resultieren kann. Die Gesamtdicke der dritten und vierten Opferschicht 03, 04, definiert dabei einen ersten Abstand des ersten

Zwischenträgers ZT1 von der ersten Gegenelektrode El, welcher durch Anlegen eines äußeren Drucks an die Membran verändert werden kann. Damit kein Kurzschluss bei einem Berühren der Abstandselemente 3a mit dem getrennten Bereich EB erzeugt wird, können die Abstandselemente 3a und die getrennten Bereiche EB durch entsprechende Verdrahtung auf einem gleichen Potential liegen.

Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensoreinrichtung während eines Herstellungsverfahrens gemäß eines Ausführungsbeispiels der

vorliegenden Erfindung.

Die Figuren 5a bis 5c zeigen eine Alternative der Herstellung von

Abstandselementen 3a an einem Zwischenträger ZT1, wobei der Schritt aus der Fig. 5A sich nur darin von der Fig. 4A unterscheiden kann, dass in der

Ausnehmung (im dritten Teilbereich TI) in der dritten Opferschicht 03 eine Restdicke tx der dritten Opferschicht 03 innerhalb des getrennten Bereichs EB, welcher durch Gräben G in der elektrisch leitfähigen Schicht 4 von der ersten Gegenelektrode El elektrisch getrennt ist, vorhanden bleibt, welche bereits dem vorgesehenen Abstand des Abstandselements 3a von der ersten leitfähigen Schicht 4 entsprechen kann. Auf die Abscheidung einer vierten Opferschicht kann in diesem Fall verzichtet werden. Die Tiefe der Ausnehmung in der dritten Opferschicht 03 im dritten Teilbereich TI kann der ersten Höhe hl des nachträglich in der Fig. 5B ausgeformten Abstandselements 3a entsprechen. In der Fig. 5b kann der erste Zwischenträger ZT1 auf die dritte Opferschicht 03 aufgebracht werden und die Opferschichten 03 in der Fig. 5c wieder entfernt werden, was in einem ersten Zwischenträger ZT1 mit einem Abstandselement 3a resultieren kann.

Bei allen in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Varianten ist es weiter möglich, über geeignete Wahl des Verhältnisses von erster Höhe hl des Abstandselements 3a zur Restdicke tx der Opferschicht 03 bzw. zur Dicke ty der Opferschicht 04 innerhalb des dritten Teilbereichs TI, im Kontaktfall von Abstandselement 3a mit dem Boden 7a, einen definierten ersten Abstand dl2 zwischen einem ersten Zwischenträger ZT1 und einer ersten Gegenelektrode El einstellen zu können. Die Höhe hl des Abstandselements 3a entspricht hierbei der Summe der Schichtdicke einer dritten Opferschicht 03 und der Schichtdicke einer vierten Opferschicht 04. Da im Kontaktfall von Abstandselement 3a mit dem Boden 7a die bewegliche Elektrode, hier der erste Zwischenträger ZT1, sehr nah an die fest stehende Gegenelektrode El gelangen kann, kommt es bei einer kapazitiven Messung, bei abnehmendem Abstand zwischen den Elektroden, zu einer zusätzlichen Kraftkomponente bedingt durch die anliegende Messspannung, welche versuch die Elektroden gegeneinander zu ziehen. Um dies vermeiden zu können ist es vorteilhaft, wenn im Anschlagsfall bzw. im Überlastfall, bedingt z.B. durch einen hohen Außendruck p, der Zwischenträger ZT1 auf einen definierten Abstand dl2 zur Gegenelektrode El gehalten werden kann.

Die Sensoreinrichtung kann einen Drucksensor umfassen, oder weitere Arten von Drucksensoren, MEMS Mikrofonen, Inertialsensoren oder ähnliche, bei denen vermieden werden kann, dass sich zwei Flächen mit unterschiedlichen Potentialen berühren können.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Sensoreinrichtung gemäß eines

Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung erfolgt ein

Bereitstellen S1 eines Substrats mit zumindest einer elektrischen

Isolationsschicht und Anordnen S2 einer elektrisch leitfähigen Schicht auf der elektrischen Isolationsschicht auf dem Substrat; ein Strukturieren S3 der elektrisch leitfähigen Schicht in eine erste Gegenelektrode in einem Innenbereich und Strukturieren der ersten Gegenelektrode, wobei zumindest ein elektrisch von der ersten Gegenelektrode getrennter Bereich ausgeformt wird; ein Anordnen S4 eines ersten Zwischenträgers in einem ersten Abstand über der ersten

Gegenelektrode mit wenigstens einem Abstandselement, welches sich vom

Zwischenträger aus in Richtung des Substrat erstreckt, so dass sich das Abstandselement über dem getrennten Bereich befindet und von diesem beabstandet ist, wobei eine Randstruktur auf der zumindest einen elektrischen Isolationsschicht ausgeformt wird und eine Membran an der Randstruktur verankert wird und den Innenbereich zumindest teilweise überspannt, wobei die

Membran im Innenbereich einen durch einen Druck beweglichen Bereich umfasst, und wobei sich der Zwischenträger im beweglichen Bereich unterhalb der Membran erstreckt und mit der Membran durch Kontaktstellen elektrisch und mechanisch verbunden ist, und wobei das Abstandselement eine laterale Ausdehnung aufweist, welche gleich oder kleiner der Ausdehnung des getrennten Bereichs ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten

Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.