傳感器以及用于制造傳感器的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及根據權利要求1的前序部分所述的傳感器。
【背景技術】
[0002] 這種傳感器是普遍已知的。例如已知具有襯底和相對于襯底能夠移動的探測元件 的加速度傳感器和轉速傳感器。在已知的傳感器中，探測元件相對強烈地受襯底的機械應 力影響。在此，僅僅能夠在相對較高的開銷下實現探測元件與機械應力的脫耦合。
【發明內容】
[0003] 本發明的任務是，提出一種傳感器和一種用于制造傳感器的方法，其中與現有技 術相比實現探測元件與機械應力的改善的脫耦合并且此外簡化傳感器的制造。
[0004] 與現有技術相比，根據并列權利要求的根據本發明的傳感器和根據本發明的用于 制造傳感器的方法具有以下優點：微機電結構（MEMS結構）（沿著與襯底的主延伸面垂直的 并且朝襯底方向定位的投影方向）設置在脫耦合結構一一尤其應力脫耦合板下方或者與所 述脫耦合結構重疊并且尤其不（直接）設置在襯底上。例如這意味著，MEMS結構主要（或 甚至僅僅）間接通過脫耦合結構設置在襯底上或者固定在襯底上。
[0005] 由于根據本發明的傳感器的結構的相對較高的相似性，能夠以有利的方式實現使 用（轉速傳感器和/或加速度傳感器）的已知的MEMS布置，使得盡管相對于機械應力的改 善的脫耦合仍簡化傳感器的制造。
[0006] 在本發明的范疇內，概念"機械應力"包括所有類型的機械應力，即具有或沒有外 部影響地在傳感器中起作用的機械應力。這例如可以是熱感應的機械應力或由外部的力影 響引起的機械應力。特別地，脫耦合結構如此設置，使得微機電結構與襯底的機械應力如此 脫耦合，使得襯底的機械應力不影響或僅僅以可忽略的方式影響傳感器信號。特別地，所述 脫耦合在此也稱作應力脫耦合。特別地，在根據本發明的傳感器中，脫耦合結構設置用于微 機電結構與襯底的機械應力和/或振蕩的脫耦合。
[0007] 根據本發明的方法能夠在沒有布局限制的情況下以有利的方式實現傳感器的制 造一一即可以不改變地采用用于制造已知的MEMS結構的制造步驟。
[0008] 傳感器尤其是轉速傳感器和/或加速度傳感器。
[0009] 參考附圖由從屬權利要求以及說明書可得到本發明的有利構型和擴展方案。
[0010] 根據一種優選的擴展方案，
[0011] -僅僅脫耦合結構彈簧彈性地連接在襯底上，其中脫耦合結構尤其通過彈簧結構 連接在襯底上，或者
[0012] -微機電結構和脫耦合結構分別彈簧彈性地連接在襯底上。
[0013] 由此，能夠有利地實現微機電結構與機械應力的脫耦合，其中然而傳感器通過特 別簡單的方式制造。
[0014] 根據另一種優選擴展方案，微機電結構通過介質絕緣層與脫耦合結構連接。
[0015] 由此能夠有利地實現，通過導電連接接通微機電結構并且脫耦合結構例如用于微 機電結構的偏移的容性探測。
[0016] 根據另一有利擴展方案，微機電結構通過另一彈簧結構固定在襯底上，其中所述 另一彈簧結構尤其如此配置，使得微機電結構可通過所述另一彈簧結構導電接通。
[0017] 由此能夠有利的實現，所述另一彈簧結構用于微機電結構的電接通。所述另一彈 簧結構尤其具有比將脫耦合結構固定在襯底上的彈簧結構更小的彈簧剛性。例如，主要通 過彈簧結構（并且不通過或僅僅可忽略地通過所述另一彈簧結構）實現應力脫耦合。
[0018] 根據另一優選擴展方案，襯底在朝向脫耦合結構的一側上具有通道結構，其中通 道結構尤其主要沿著襯底的主延伸面在襯底和脫耦合結構之間的區域中延伸。
[0019] 由此能夠有利地實現，在暴露微機電結構時以特別高效的方式實現脫耦合結構的 掏蝕。特別地，通道結構是能夠在沒有脫耦合結構的穿孔的情況下實現脫耦合結構的暴露 的蝕刻加速結構。
[0020] 根據另一優選擴展方案，彈簧結構如此配置，使得脫耦合結構相對于襯底的機械 應力和/或相對于從外部施加到襯底上的振蕩脫耦合，其中脫耦合結構尤其具有比彈簧結 構更高的機械剛性。
[0021] 由此能夠有利地實現，提供相對簡單地制造的傳感器，然而在所述傳感器中實現 與襯底的機械應力和/或振蕩的脫耦合。
[0022] 根據另一優選擴展方案，彈簧結構配置用于借助擠壓薄膜阻尼來阻尼襯底的振 蕩。
[0023] 由此能夠有利地實現以特別高效的方式通過擠壓薄膜阻尼來實施脫耦合。
[0024] 依照根據本發明的方法的一種優選擴展方案，
[0025] _脫耦合層是施加在襯底的所述側上的硅層，或者
[0026] -脫耦合層是借助鍵合方法與襯底連接的另一襯底。
[0027] 由此能夠有利地實現，通過施加硅層來制造傳感器或替代地借助晶片鍵合方法制 造傳感器，其中第一晶片的襯底與第二晶片的脫耦合層（另一襯底）借助晶片鍵合方法連 接。
[0028] 依照根據本發明的方法的另一優選擴展方案，在第七制造步驟中，使脫耦合結構 和微機電結構暴露，使得微機電結構和脫耦合結構能夠相對于襯底移動。
[0029] 由此能夠有利地實現，通過特別簡單且高效的方式完成傳感器。
[0030] 依照根據本發明的方法的另一優選擴展方案，在第二制造步驟中，在襯底的所述 側上和/或在脫耦合層上施加介質層，其中尤其在第三制造步驟中，產生用于接觸區域的 穿透介質層延伸的凹槽，所述接觸區域用于襯底的導電接通。
[0031] 依照根據本發明的方法的另一優選擴展方案，在第五制造步驟中，在脫耦合層上 施加另一介質層，其中尤其在第七制造步驟中，產生用于另一接觸區域的穿透另一介質層 延伸的另一凹槽，所述另一接觸區域用于脫耦合結構的導電接通。
[0032] 根據本發明，制造步驟的編號涉及邏輯順序。但根據本發明，制造步驟的編號也可 以相應于制造步驟的時間順序。
[0033] 在附圖中示出并且在隨后的描述中進一步闡述本發明的實施例。
【附圖說明】
[0034] 附圖示出：
[0035] 圖1至23 :根據本發明的不同實施方式的傳感器。
【具體實施方式】
[0036] 在不同的附圖中，相同的部件始終設有相同的參考標記并且因此通常也分別僅僅 描述或者闡述一次。
[0037] 在圖1中以剖視圖示出了根據本發明的一種實施方式的傳感器1、尤其加速度傳 感器和/或轉速傳感器，其中在此主要描述傳感器1的基礎結構。在此，所述基礎結構包括 能夠相對于傳感器1的襯底15移動的微機電元件（MEMS元件）1'和固定結構9,所述MEMS 元件1'彈簧彈性地耦合到所述固定結構上。能夠移動的元件1'的偏移或者偏移移動可根 據電容變化通過傳感器1探測。
[0038] 借助蝕刻方法由（相對較厚的）外延（在傳感器1的襯底15上）沉積的多晶硅層 2 (外延多晶硅層）產生能夠移動的MEMS元件1'。多晶硅層2尤其在能夠移動的MEMS元件 1'的區域中具有多個溝槽3,所述多個溝槽具有相對較大的縱橫比（AspektverhMtnis)。 大的縱橫比意味著，溝槽3的橫向延伸（平行于襯底15的主延伸面100)小于所述溝槽沿 著法線方向103的延伸（垂直于襯底15的主延伸方向100)。在制造方法中，使MEMS元件 1'暴露，其方式是在MEMS元件1'的區域中去除（厚的）多晶硅層2下方的犧牲層、尤其氧