DE102005031603A1

DE102005031603A1 - Micromechanical pressure sensor on semiconductor substrate has membrane over chamber connected by channel to pressure equaliser opening

Info

Publication number: DE102005031603A1
Application number: DE200510031603
Authority: DE
Inventors: Frank Reichenbach; Michael Stumber; Ralf Reichenbach; Dick Scholten
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2007-01-11

Abstract

A micromechanical pressure sensor (DS) on a semiconductor substrate (H) supported on a carrier has a membrane (1) over a chamber connected by a channel (2) to a pressure equaliser opening (3) on the substrate front (V) or side (S).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mikromechanischen Drucksensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a micromechanical pressure sensor according to the preamble of claim 1.

Mikromechanische Drucksensoren sind wegen ihrer Vorteile hinsichtlich der Baugröße und geringer Fertigungskosten seit vielen Jahren am Markt etabliert und finden immer noch zunehmend Verbreitung. Am gebräuchlichsten sind Drucksensoren mit kapazitivem oder piezoresistivem Auswerteprinzip. In beiden Anwendungsfällen beruht die Signalerfassung zunächst auf der Durchbiegung einer Membran. Im ersten Fall erfolgt eine Kapazitätsänderung durch eine Abstandsänderung zu einer Gegenelektrode, und bei der zweiten Ausführungsform eine Widerstandsänderung der in der Membran eindiffundierten Piezowiderstände.Micromechanical Pressure sensors are because of their advantages in terms of size and lower Manufacturing costs have been established and found on the market for many years still spreading. The most common are pressure sensors with capacitive or piezoresistive evaluation principle. In both applications the signal acquisition is based first on the deflection of a membrane. In the first case, a capacity change by a change in distance to a counter electrode, and in the second embodiment a resistance change the diffused in the membrane piezoresistors.

Bei derzeit bekannten, am Markt verfügbaren mikromechanischen Drucksensoren wird die Membran durch Kaliumhydroxid (KOH)-Ätzen erzeugt. In diesen standardisierten Ätzprozessen wird zunächst in einer modifizierten CMOS-Prozesstechnik die Wafer-Vorderseite dahingehend bearbeitet, dass in unterschiedlichen Ebenen, meist vier Ebenen, die elektrischen Strukturen (piezoresistive Widerstände, Zwischenisolator, Bondpads und Leiterbahnen, Passivierung) erzeugt werden, bevor in einem letzten Maskenschritt die Rückseitenmaske für die KOH-Ätzung aufgebracht und anschließend geätzt wird. Das KOH-Ätzen erfolgt mit elektrochemischen Ätzstopp an einer Epitaxie-Schicht, wodurch sehr gleichmäßige Membrandicken erreicht werden. Hierzu ist es aber erforderlich, beinahe das gesamte Material des Wafers von der Rückseite her zu entfernen, so dass nur noch die sehr dünne Membranschicht mit den darauf angeordneten elektrischen Strukturen übrig bleibt.at currently known, available on the market Micromechanical pressure sensors become the membrane by potassium hydroxide (KOH) etching produced. In these standardized etching processes will be first in a modified CMOS process technology, the wafer front edited so that in different levels, mostly four levels, the electrical structures (piezoresistive resistors, inter-insulator, Bond pads and traces, passivation) are generated before in a last mask step applied the back mask for KOH etching and subsequently etched becomes. The KOH etching done with electrochemical etch stop on an epitaxial layer, which achieves very uniform membrane thicknesses become. For this it is necessary, almost the entire material of the wafer from the back to remove so that only the very thin membrane layer with the remaining thereon electrical structures remains.

Das KOH-Verfahren ist einerseits verhältnismäßig zeit- und andererseits verhältnismäßig kostenintensiv.The On the one hand, the KOH process is relatively time-consuming and, on the other hand relatively expensive.

Zur Kostenreduzierung sind mittlerweile auch auf Oberflächen-Mikro-Mechanik-Technologie basierende Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Drucksensoren bekannt. Hierbei werden z.B. poröse Siliziumprozesse ausgenutzt, beispielsweise um eine frei tragende Membran über einer abgeschlossenen Kaverne zu erzeugen. So ist aus der DE 101 54 867 A1 ein auf dieser Technik basierend hergestelltes Halbleiterbauelement, insbesondere ein mikromechanischer Absolutdrucksensor bekannt.In the meantime, methods for the production of micromechanical pressure sensors based on surface micromechanical technology have been known for cost reduction. In this case, for example, porous silicon processes are exploited, for example in order to produce a free-standing membrane over a closed cavern. So is out of the DE 101 54 867 A1 a manufactured based on this technique semiconductor device, in particular a micromechanical absolute pressure sensor known.

Darin wird ein Aufbau beschrieben, bei dem unter der Membran eine in OMM-Technologie hergestellten Kaverne ausgebildet ist. Der in porösem Silizium ausgebildete, vollkommen geschlossene Hohlraum des Absolutdrucksensors kann durch den darin beschriebenen Aufbau auf Vorhandensein von Resten porösen Siliziums oder kristallinen Säulenstrukturen hin geprüft werden.In this describes a structure in which under the membrane one in OMM technology formed cavern is formed. The one in porous silicon formed, completely closed cavity of the absolute pressure sensor can by the construction described therein for the presence of Porous residues Silicon or crystalline pillar structures checked out become.

Aufgabe und Vorteile der vorliegenden Erfindung:Task and advantages of present invention:

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der OMM-Technologie zur Verbesserung der Eigenschaften eines Drucksensors nach dem eingangs zitierten Stand der Technik nutzbar zu machen.Of the present invention is based on the object, the advantages OMM technology to improve the properties of a pressure sensor to use the cited prior art.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruch 1. In den Unteransprüche sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.Is solved This object is achieved by the features of claim 1. In the dependent claims are advantageous and appropriate training of the invention.

Dementsprechend betrifft die Erfindung einen mikromechanischen Drucksensor, insbesondere einen auf einer Halbleiterbasis aufgebauten Drucksensor, mit einer frei tragend, über einer mittels einer Oberflächen-Mikro-Mechanischen Herstellungsprozesses erzeugten Kaverne ausgebildeten Membran. Dieser Drucksensor zeichnet sich dadurch aus, dass die Kaverne mit einem Druckausgleichsmittel druckleitend verbunden ist. Durch dieses Druckausgleichsmittel kann die Rückseite der Membran, also die der Kaverne zugewandte Seite, mit einem Druck P2 beaufschlagt werden, der von einem durch den Drucksensor über die äußere Oberfläche der Membran zu erfassenden ersten Druck P1 gegebenenfalls unterschiedlich ist.Accordingly The invention relates to a micromechanical pressure sensor, in particular a built on a semiconductor base pressure sensor, with a free carrying, over one by means of a surface micro-mechanical manufacturing process generated cavern formed membrane. This pressure sensor records characterized by the fact that the cavern with a pressure compensation agent connected pressure-conductive. By this pressure equalizing agent can the backside the membrane, so the cavern facing side, with a pressure P2 to be acted upon by a pressure sensor through the outer surface of the Membrane to be detected first pressure P1 possibly different is.

Dieser Vorgehensweise liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Ableitung des auf der Membranrückseite, also des in der Kaverne vorherrschenden Drucks, zusammen mit entsprechenden weiteren Maßnahmen, mit einem derart aufgebauten Drucksensor neben dem Absolutdruck auch noch ein Differenzdruck zwischen zwei entsprechend voneinander getrennten Drucksystemen sensiert werden kann, so dass der Anwendungsbereich des Drucksensors deutlich erweitert wird.This Approach is based on the knowledge that through the derivation on the back of the membrane, that is, the pressure prevailing in the cavern, together with corresponding pressure further measures, with a pressure sensor constructed in this way in addition to the absolute pressure also a differential pressure between two corresponding to each other Separate pressure systems can be sensed, so the scope the pressure sensor is significantly expanded.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Druckausgleichsmittel als eine Druckausgleichsöffnung ausgebildet sein, welche beispielsweise an einer Vorderseite der Halbleiterbasis des mikromechanischen Drucksensors ausgebildet ist. In einer zweiten Ausführungsform kann diese Druckausgleichsöffnung aber auch an einem Seitenbereich einer beispielsweise länglich aufgebauten Halbleiterbasis ausgebildet sein. Durch die Ausbildung mehrerer Druckausgleichsmittel kann die Betriebszuverlässigkeit des Drucksensors noch dahingehend erhöht werden, dass eine Funktionsbeeinträchtigung oder sogar ein Ausfall eines einzelnen Druckausgleichsmittels, z.B. durch Zuwachsen oder sogar Verstopfen einer Druckausgleichsöffnung, die Funktionalität des Sensors nicht lahm legen kann.In a preferred embodiment, the pressure compensation means may be formed as a pressure equalization opening, which is formed for example on a front side of the semiconductor base of the micromechanical pressure sensor. In a second embodiment, however, this pressure compensation opening may also be formed on a side region of a semiconductor base which is of elongate design, for example. By forming a plurality of pressure compensation means, the operational reliability of the pressure sensor can be increased to that effect be that a functional impairment or even a failure of a single pressure compensation means, for example by growth or even clogging of a pressure compensation opening, the functionality of the sensor can not disable.

Selbstverständlich sind auch Anordnungen mehrerer Druckausgleichsmittel an unterschiedlichen Stellen der Halbleiterbasis, Vorderseite und/oder Seitenbereich, möglich. Die jeweilige Anordnung kann gegebenenfalls vom Einsatzbereich des Drucksensors abhängig sein. So kann beispielsweise bei verhältnismäßig flachen Ausführungsformen die Anordnung einer Druckausgleichsöffnung in einem großen flächigen Bereich bevorzugt werden. In einem anderen Anwendungsfall ist es denkbar, dass die Druckausgleichsöffnung stirnseitig an einer grundsätzlich quaderförmig ausgebildeten Halbleiterbasis angeordnet ist, um einen passenden Druckabgriff für den Druck P2 zu ermöglichen.Of course they are also arrangements of several pressure compensation means at different Placement of the semiconductor base, front side and / or side region, possible. The respective arrangement may optionally be of the field of application of Pressure sensor dependent be. For example, in relatively flat embodiments the arrangement of a pressure compensation opening in a large area area to be favoured. In another application, it is conceivable that the pressure equalization opening frontally on a principle cuboid formed semiconductor base is arranged to match a suitable Pressure tap for to allow the pressure P2.

Grundsätzlich wäre aber auch die Ausbildung des Druckausgleichsmittels als zweite, gegebenenfalls dazwischenliegend ausgebildete Membran möglich. Dann wäre der zweite Druck P2 an der Außenseite der zweiten Membran zu beaufschlagen, und Funktionsbeeinträchtigungen, wie oben beschrieben, könnten gegebenenfalls noch zuverlässiger bzw. länger vermieden werden.Basically, though also the formation of the pressure compensation means as the second, optionally intermediate membrane formed possible. Then the second would be Pressure P2 on the outside the second membrane, and functional impairments, as described above, could possibly even more reliable or longer be avoided.

Weiterhin wird die Ausbildung eines Kanals als druckleitende Verbindung zwischen der Kaverne und dem Druckausgleichsmittel als vorteilhaft angesehen. Dadurch kann z.B. die Druckausgleichsöffnung ohne negative Einwirkung auf die Membran und/oder auf die unter ihr befindliche Kaverne bzw. die Druckbeaufschlagung der Membran an einem davon beabstandeten, für die Druckeinleitung des Drucks P2 günstigen Ort verlegt werden.Farther is the formation of a channel as a pressure-conductive connection between the cavern and the pressure compensation means considered advantageous. Thereby, e.g. the pressure equalization opening without negative impact on the membrane and / or on the underlying cavern or the Pressurizing the membrane at one of spaced, for the pressure introduction the pressure P2 favorable Place to be relocated.

Zur weiteren Verbesserung der Funktionalität des Drucksensors kann dieser mittels einer mechanischen Verbindung, welche beispielsweise als Klebeverbindung, als Lötverbindung oder dergleichen mehr ausgebildet ist, mit einem weiteren Träger verbunden sein. Dieser Träger kann beispielsweise ebenfalls ein Halbleitersubstrat sein, eine Leiterplatte, ein keramischer Körper oder dergleichen mehr.to further improvement of the functionality of the pressure sensor can this by means of a mechanical connection which, for example, as an adhesive connection, as a solder joint or the like is more connected to another carrier be. This carrier For example, it may also be a semiconductor substrate, a Printed circuit board, a ceramic body or the like more.

Insbesondere durch eine druckdichte Ausführung dieser Verbindung, welche in einer ersten Ausführungsform zumindest einen Teil der äußeren Membranoberfläche gegenüber dem Träger druckdicht abschließt, kann eine gut handhabbare Verbindungstechnik für die beiden Druckseiten P1 und P2 zur Verfügung gestellt werden.Especially by a pressure-tight design this compound, which in a first embodiment, at least one Part of the outer membrane surface opposite the carrier pressure tight, can be a manageable connection technique for the two printed pages P1 and P2 available be put.

In dieser ersten Ausführungsform kann die Membran z.B. gegenüberliegend einer Öffnung einer im Träger ausgebildeten Druckleitung angeordnet sein. Dadurch kann der auf die äußere Oberfläche der Membran wirkende Druck P1 an einem davon entfernten Ort, nämlich an einer an einem anderen Ende der Druckleitung liegenden Öffnung, zur Beaufschlagung des Drucksensors eingeleitet werden. Das Druckausgleichsmittel, also beispielsweise die Druckausgleichsöffnung, kann dabei aber ebenfalls zur gleichen Seite des zusätzlichen Trägers hin ausgerichtet sein wie die Membran, so dass durch den zusätzlichen Träger eine räumliche Abtrennung zwischen den beiden Drucksystemen P1 und P2 gegeben ist, und die Herstellungsvorteile durch die OMM-Technologie wiederum zum Tragen kommen können.In this first embodiment For example, the membrane may be opposite an opening one in the carrier be arranged trained pressure line. This allows the on the outer surface of the Membrane pressure P1 at a remote location, namely an opening located at another end of the pressure line, be initiated to act on the pressure sensor. The pressure compensation agent, So for example, the pressure equalization opening, but it can also for same side of the additional carrier be aligned like the membrane, so by the additional carrier a spatial Separation between the two pressure systems P1 and P2 is given, and the manufacturing benefits of OMM technology in turn can come to fruition.

In weiter vorteilhafter Weise kann auch zwischen dem Träger und dem Druckausgleichsmittel eine Druckleitung vorgesehen sein, um eine zuverlässige Druckübertragung des zweiten Druckes P2 an die Innenseite der Membran zu gewährleisten. Beispielsweise kann eine solche Druckausgleichsleitung in der Form einer Einkerbung, einer Rinne, einer Bohrung mit entsprechend angeordneter Ausgangsöffnung und dergleichen mehr am Träger, insbesondere an seiner der Druckausgleichsöffnung zugewandten Oberfläche, ausgebildet sein.In more advantageously, can also be between the carrier and the pressure equalizing means may be provided a pressure line to a reliable one pressure transmission of the second pressure P2 to ensure the inside of the membrane. For example Such a pressure equalization line in the form of a notch, a groove, a bore with a correspondingly arranged outlet opening and such more on the carrier, in particular at its pressure equalization opening facing surface formed be.

In einer zweiten, abgewandelten Ausführungsform kann das Druckausgleichsmittel gegenüberliegend einer Öffnung einer in einem weiteren Träger ausgebildeten Druckleitung angeordnet sein. Hierdurch kann die Funktionsweise des zuvor beschriebenen ersten beispielhaften Aufbaus des Sensors dahingehend umgedreht werden, dass der auf die äußere Oberfläche der Membran wirkende Druck P1 nun beispielsweise von der Seite des weiteren Träger erfasst wird, an welcher in der ersten Ausführung der über das Druckausgleichsmittel auf die Innenseite der Membran wirkende Druck P2 erfasst wird, und entsprechend umgekehrt. Auch hierzu gilt, dass der grundsätzliche Aufbau entsprechend gegebenenfalls vorliegenden Anwendungsanforderungen abgestimmt oder variiert werden kann.In In a second, modified embodiment, the pressure compensation means opposite an opening one in another carrier be arranged trained pressure line. This allows the functionality the first exemplary construction of the sensor described above be turned over so that the pressure acting on the outer surface of the membrane P1 is now detected, for example, from the side of the other carrier on which in the first version the over the pressure compensation agent acting on the inside of the membrane Pressure P2 is detected, and vice versa. Again, this is true the fundamental Structure matched according to possibly present application requirements or can be varied.

Durch die unterschiedliche Ausrichtung der beiden Druckanschlüsse des Sensors, bezogen auf die Oberfläche des zusätzlichen Trägers, kann unter Wahlfreiheit bezüglich der Membranausrichtung eine einfache Trennung der beiden Druckbereiche P1 und P2 realisiert werden.By the different orientation of the two pressure ports of Sensors, based on the surface of the additional support may be subject to choice the membrane alignment a simple separation of the two pressure ranges P1 and P2 are realized.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden, darauf bezugnehmenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenThe Invention will be with reference to the drawings and the following reference description closer explained. Show it

1 und 2 schematisch dargestellt eine Schnittansicht und eine Draufsicht auf einen mikromechanischen Drucksensor; 1 and 2 schematically a sectional view and a plan view of a micromechanical pressure sensor;

3 und 4 eine gegenüber den Ausführungen in den 1 und 2 abgewandelte Ausführungsform eines mikromechanischen Drucksensors; 3 and 4 one opposite the remarks in the 1 and 2 modified embodiment of a micromechanical pressure sensor;

5 und 6 den mikromechanischen Drucksensor nach den 1 und 2 in Verbindung mit einem weiteren Träger, wiederum schematisch dargestellt in Schnittdarstellung und Draufsicht; 5 and 6 the micromechanical pressure sensor according to 1 and 2 in conjunction with another carrier, again schematically shown in sectional view and plan view;

7 eine gegenüber der 5 abgewandelte Ausführungsform; und 7 one opposite the 5 modified embodiment; and

8 eine weitere, gegenüber den 5 und 7 abgewandelte Ausführungsform. 8th another, opposite the 5 and 7 modified embodiment.

Im Detail zeigt nun die 1 eine Schnittdarstellung eines mikromechanischen Drucksensors DS, basierend auf einer Halbleiterbasis H mit einer Vorderseite V und Seitenbereichen S sowie einer Rückseite R.In detail now shows the 1 a sectional view of a micromechanical pressure sensor DS, based on a semiconductor base H with a front side V and side regions S and a back R.

2 zeigt eine Draufsicht auf diesen in OMM-Technologie hergestellten Drucksensor DS. Unter einer frei tragend ausgebildeten Membran 1 ist eine Kaverne 6 angeordnet, die erfindungsgemäß mit einem Druckausgleichsmittel 3 in der Form einer zur Vorderseite V hin ausgerichteten Druckausgleichsöffnung 3 druckleitend verbunden ist. Als Druckleitung ist ein Kanal 2 ausgebildet, der die Kaverne 6 mit der Druckausgleichsöffnung 3 verbindet. 2 shows a plan view of this manufactured in OMM technology pressure sensor DS. Under a cantilevered membrane 1 is a cavern 6 arranged according to the invention with a pressure compensation agent 3 in the form of a pressure equalization opening directed towards the front side V 3 connected pressure-conductive. As a pressure line is a channel 2 trained, the cavern 6 with the pressure equalization opening 3 combines.

In der demgegenüber abgewandelten Ausführungsform in den 3 und 4 ist die Druckausgleichsöffnung 3 an einer Seite S der Halbleiterbasis H ausgebildet. Um Funktionsbeeinträchtigungen durch Verstopfen oder Zuwachsen der Druckausgleichsöffnung 3 bzw. des Kanals 2 entgegenzuwirken, sind in redundanter Weise weitere Druckausgleichsöffnungen 3 und diese mit der Kaverne 6 verbindende Kanäle 2 neben der Stirnseite auch zu den Längsseiten der Halbleiterbasis H hin ausgebildet.In contrast, the modified embodiment in the 3 and 4 is the pressure compensation opening 3 formed on a side S of the semiconductor base H. To functional impairments by clogging or closing the pressure equalization opening 3 or the channel 2 counteract, are in redundant way more pressure equalization holes 3 and this with the cavern 6 connecting channels 2 formed next to the front side and to the longitudinal sides of the semiconductor base H out.

Über die in den Draufsichten in den 2 und 4 gezeigten Widerstände 5 und die mit ihnen verbundenen Kontakte 4 können die durch die Durchbiegung der Membran 1 hervorgerufenen Widerstandsänderungen als Sensorsignale erfasst werden.About in the top views in the 2 and 4 shown resistors 5 and the contacts associated with them 4 can by the deflection of the membrane 1 caused resistance changes are detected as sensor signals.

Gemeinsam mit der Kaverne 6 können im gleichen Herstellungsprozess ein oder mehrere Kanäle 2 und gegebenenfalls ein später als Druckausgleichsmittel 3, also als Druckausgleichsöffnung ausbildender Hohlraum erzeugt werden, welcher in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt durch epitaktisch aufwachsendes, einkristallines Silizium zunächst druckdicht verschlossen werden.Together with the cavern 6 can in the same manufacturing process one or more channels 2 and optionally, later than pressure equalizing agent 3 , So be created as a pressure equalization opening cavity forming, which are first sealed pressure-tight in a subsequent processing step by epitaxially growing, monocrystalline silicon.

Bei der Ausführungsform nach den 1 und 2 kann die Ausbildung der Druckausgleichsöffnung 3 anschließend beispielsweise durch einen Vorderseiten-Trench-Bearbeitungsschritt erzeugt werden. Bei der Ausführungsform nach den 3 und 4 kann dies auch bei der Vereinzelung durch Sägen oder ebenfalls durch Trenchätzen geschehen.In the embodiment of the 1 and 2 can the training of the pressure compensation opening 3 subsequently generated, for example, by a front-side trench processing step. In the embodiment of the 3 and 4 this can also be done when separating by sawing or also by trench etching.

Um eine einwandfreie Funktion des Sensors ermöglichen zu können, ist es vorteilhaft die beiden Druckbereiche P1, für die Außenseite der Membran, und P2, für die Innenseite der Membran, jeweils gut zugänglich und voneinander getrennt beaufschlagbar auszubilden. Dazu ist der Drucksensor nach der Ausführung in den 1 und 2 entsprechend der Darstellung in den 5 und 6 mit einem weiteren Träger 11 anhand einer mechanischen Verbindung 8 fest verbunden. Neben dieser mechanischen Verbindung bewirkt diese Verbindung 8 auch noch einen druckdichten Abschluss zumindest eines Teiles der äußeren Membranoberfläche der Membran 1 gegenüber dem Träger 11. Dadurch erfolgt eine Trennung zwischen dem der äußeren Membranoberfläche zugeordneten Druck P1 und dem über das Druckausgleichsmittel 3 auf die Innenseite der Membran wirkenden Druck P2.In order to enable proper operation of the sensor, it is advantageous to form the two pressure regions P1, for the outside of the membrane, and P2, for the inside of the membrane, in each case easily accessible and separately acted upon. For this purpose, the pressure sensor after the execution in the 1 and 2 as shown in the 5 and 6 with another carrier 11 using a mechanical connection 8th firmly connected. In addition to this mechanical connection causes this connection 8th also still a pressure-tight completion of at least a portion of the outer membrane surface of the membrane 1 opposite the carrier 11 , As a result, there is a separation between the pressure P1 associated with the outer membrane surface and that via the pressure compensation means 3 on the inside of the diaphragm acting pressure P2.

Um den Druck P1 auf die äußere Oberfläche der Membran 1 beaufschlagen zu können, weist der weitere Träger 11 eine Druckleitung 7 auf, deren eine Öffnung gegenüberliegend der Membran 1 ausgebildet ist, und deren andere Öffnung auf der Rückseite des Trägers 11 mündet. Dadurch ist eine einwandfreie Trennung der Druckbereiche P1 und P2 zwischen Vorderseite und Rückseite des zusätzlichen Trägers 11 gegeben.To the pressure P1 on the outer surface of the membrane 1 to be able to act on, the other carrier 11 a pressure line 7 on, whose one opening opposite the membrane 1 is formed, and the other opening on the back of the carrier 11 empties. This is a perfect separation of the pressure areas P1 and P2 between the front and back of the additional carrier 11 given.

Die Druckleitung 7 kann zur Unterstützung dieser Druckübertragung beispielsweise auch mit einem Gel gefüllt sein. Das den Druck P1 beaufschlagende Medium grenzt dann an das Gel an, welches seinerseits den Druck auf die Membran überträgt.The pressure line 7 may be filled to support this pressure transfer, for example, with a gel. The pressure acting on the medium P1 then adjoins the gel, which in turn transmits the pressure to the membrane.

Weiterhin ist in den 5 und 6 eine dem Druckausgleichsmittel 3 zugeordnete Druckleitung 9 zwischen dem Träger 11 und dem Druckausgleichsmittel 3 dargestellt, hier beispielsweise in der Form einer Einkerbung. Diese Druckleitung 9 dient ebenfalls der Reduzierung einer Ausfallsgefahr des Sensors, bedingt durch Zuwachsen oder Verstopfen des betreffenden Bereichs.Furthermore, in the 5 and 6 a pressure equalizing agent 3 assigned pressure line 9 between the carrier 11 and the pressure balance means 3 represented, here for example in the form of a notch. This pressure line 9 also serves to reduce the risk of failure of the sensor, due to growth or clogging of the area concerned.

Der Drucksensor nach der Ausführungsform in den 1 und 2 ist in dieser Ausführung kopfüber zum Träger 11 hin ausgerichtet mit diesem verbunden. Der Träger 11 kann eine Keramik, eine Leiterplatte oder selbst ein Halbleitersubstrat sein, welcher vorzugsweise einen etwa vergleichbaren Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Die feste Verbindung zwischen dem mikromechanischen Drucksensor DS und dem Träger 11 kann beispielsweise in der Form einer Lötstelle, einer Klebestelle oder dergleichen mehr ausgebildet sein. Die Kontaktierung der Kontakte 4 mit den Leiterbahnen 10 kann beispielsweise mittels einer Flip-Chip-Lötverbindung realisiert sein.The pressure sensor according to the embodiment in the 1 and 2 is upside down to the wearer in this embodiment 11 aligned with it. The carrier 11 may be a ceramic, a printed circuit board or even a semiconductor substrate, which preferably has an approximately comparable coefficient of expansion. The fixed connection between the micromechanical pressure sensor DS and the carrier 11 For example, in the Shape of a solder joint, a splice or the like may be formed more. Contacting the contacts 4 with the tracks 10 can be realized for example by means of a flip-chip solder joint.

Die Darstellung nach der 7 zeigt einen mikromechanischen Drucksensor DS entsprechend der Ausführungsform nach den 3 und 4 mit der gleichen Verbindungstechnik wie in den 5 und 6 beschrieben. Abweichend davon ist die Druckausgleichsöffnung 3 hier zu einer Seite S der Halbleiterbasis H hin ausgerichtet angeordnet. Bezüglich des weiteren Trägers 11 bleibt der Druckbereich P2 jedoch unverändert auf der dem mikromechanischen Drucksensor zugewandten Seite des weiteren Trägers 11. Ebenfalls unverändert bleibt die Ausrichtung für die Druckbeaufschlagung P1 auf der Unterseite des weiteren Trägers 11.The representation after the 7 shows a micromechanical pressure sensor DS according to the embodiment of the 3 and 4 with the same connection technology as in the 5 and 6 described. Deviating from this is the pressure equalization opening 3 arranged here to a side S of the semiconductor base H aligned. Regarding the further carrier 11 However, the pressure range P2 remains unchanged on the micromechanical pressure sensor side facing the other carrier 11 , Also unchanged is the orientation for the pressurization P1 on the underside of the other carrier 11 ,

In der Darstellung der 8 ist in Abwandlung zur 7 der mikromechanische Drucksensor nach den 3 und 4 in einer Vertiefung eines weiteren Trägers 21 derart fixiert, dass die Druckausgleichsöffnung 3 mit einer im Träger 21 ausgebildeten Druckleitung 14 kommuniziert, die ihrerseits an der Rückseite des Trägers 21 mündet. Dadurch ergibt sich ein Umkehrprinzip im Vergleich zu den Ausführungsformen in den 6 und 7 bezüglich der Druckbeaufschlagung der Drücke P1 bzw. P2. Zur Abdichtung und gegebenenfalls auch zur mechanischen Fixierung des mikromechanischen Drucksensors DS am weiteren Träger 21, hier speziell in der dafür vorgesehenen Ausnehmung, kann beispielsweise eine rundum laufende Verbindung 15 in der Form einer Klebeverbindung, einer Lötverbindung oder dergleichen mehr vorgesehen sein. Diese ist so ausgebildet, dass sie die Druckausgleichsöffnung 3 in ihrer Kommunikation mit der Druckausgleichsleitung 14 nicht beeinträchtigt.In the presentation of the 8th is in modification to 7 the micromechanical pressure sensor according to 3 and 4 in a well of another carrier 21 fixed so that the pressure compensation opening 3 with one in the carrier 21 trained pressure line 14 communicates, in turn, to the back of the wearer 21 empties. This results in a reversal principle compared to the embodiments in the 6 and 7 with respect to the pressurization of the pressures P1 and P2. For sealing and optionally also for mechanical fixation of the micromechanical pressure sensor DS on the further carrier 21 , especially in the recess provided for this purpose, for example, an all-round connection 15 be provided in the form of an adhesive bond, a solder joint or the like. This is designed to be the pressure equalization port 3 in their communication with the pressure equalization line 14 not impaired.

Abänderungen in der Verbindung mit dem weiteren Träger, sowie in der Ausbildung der Druckleitungen 7, 9, 14, beispielsweise an anderen Stellen des zusätzlichen Trägers 11, 21, und dergleichen mehr, sind selbstverständlich möglich. Die hier gezeigten Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft dargestellt.Modifications in the connection with the other carrier, as well as in the design of the pressure lines 7 . 9 . 14 For example, in other places of the additional carrier 11 . 21 , and the like, are of course possible. The embodiments shown here are shown by way of example only.

Claims

Micromechanical pressure sensor (DS), in particular a pressure sensor constructed on a semiconductor basis (H), having a free-standing cavity above a cavern generated by a surface micro-mechanical (OMM) manufacturing process (US Pat. 6 ) formed membrane ( 1 ), characterized in that the cavern ( 6 ) with a pressure equalizing agent ( 3 ) is pressure-conductively connected.

Micromechanical pressure sensor according to claim 1, characterized in that the pressure compensation means ( 3 ) a pressure compensation opening ( 3 ).

Micromechanical pressure sensor according to claim 1, characterized in that the pressure compensation opening ( 3 ) is formed on a front side (V) and / or on a side region (S) of the semiconductor base (H).

Micromechanical pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a channel ( 2 ) as a pressure-conducting connection between the cavern ( 6 ) and the pressure equalizing agent ( 3 ) is provided.

Micromechanical pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the micromechanical pressure sensor (DS) by means of a mechanical connection ( 8th ; 15 ) with another carrier ( 11 ; 21 ) connected is.

Micromechanical pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical connection ( 8th ) at least a part of the outer membrane surface of the membrane ( 1 ) relative to the carrier ( 11 ) pressure-tight.

Micromechanical pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane ( 1 ) opposite an opening in the carrier ( 11 ) formed pressure line ( 7 ) is arranged.

Micromechanical pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that between the carrier ( 11 ) and the pressure equalizing agent ( 3 ) a pressure line ( 9 ) is provided.

Micromechanical pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure compensation means ( 3 ) opposite an opening in the carrier ( 21 ) formed pressure line ( 14 ) is arranged.

Micromechanical pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that one of the membranes ( 1 ) or the pressure compensation agent ( 3 ) facing away from the opening of the pressure line ( 7 ; 14 ) at one of the mechanical connection ( 8th ; 15 ) facing away from the carrier ( 11 ; 21 ) is trained.