CN119497818A 用于确定压力值的具有至少两个膜的微机械压力传感器以及相应的方法 （罗伯特·博世有限公司）

2025.01.07PCT/EP2023/0633442023.05.17WO2024/008356DE2024.01.11用于确定压力值的具有至少两个膜的微机根据本发明的微机械压力传感器具有第一第二膜类型的至少一个第二膜构造在第二空腔使得其弯曲特性分别产生在不同压力范围内求一个第一膜和至少一个第二膜在至少一个横向方向上的几何延展的不同构型引起不同膜类型的膜下方的至少一个空腔和第二膜类型的膜下2的第二膜(300、320、340)下方的至少一个第二空腔之间设置有至少一个压力补偿通道4.根据前述权利要求中任一项所述的微机械压力传感器5.根据前述权利要求中任一项所述的微机械压力传感器，其特征在于，每个膜(200、6.根据前述权利要求中任一项所述的微机械压力传7.根据前述权利要求中任一项所述的微机械所述膜在所述衬底(100)上具有彼此之间和/或相对彼此9.根据前述权利要求中任一项所述的微机械压力传感10.根据前述权利要求中任一项所述的微机械压力传感器，其特征在于，在所述衬底311.一种用于利用根据权利要求1至10中任一项所述的微机械压力传感器确定压力值4[0001]本发明涉及一种用于确定压力值的具有至少两个膜的微机械压力传感器以及相测的压力传感器中将膜中可运动的上电极与空腔底部上的静态/静止的造在尤其由半导体材料制成的衬底中和/或在附加地设置在衬底上的层系统中的第一空腔二膜类型在至少一个横向方向上的延展的不同构型引起膜类型的不同弯曲特性。此外设测的压力值。由于当膜在相应最大特定的压力范围的上限处弯曲时会出现非线性相关性，因此能够特别设置，通过设置至少两种膜类型/设计以及在大的压力范围内对应地准备相对期望的压力范围设置相应数量的不同膜类型并且相应地尽早停止/限制膜类型的膜偏5[0007]在一实施方案中，第一膜类型和第二膜类型区别基本上在于相应膜的横向延的最大偏转。通过改变衬底上或中和/或附加地设置在衬底上的层系统上或中的二维膜的置，第一膜类型的至少一个第一空腔直接或间接与第二膜类型的至少一个第二空腔连接。当产生传感器时，这种连接使得能够在所有彼此连接的空腔中包含相同的空腔内部压力，测第二膜类型的压力传感器参量的检测器件只能以惠斯通半桥配置或四分之一桥配置的6变化，则一种膜类型的两个膜的测量信号/测量参量必须连接成惠斯通半桥布置或可以仅实现四分之一桥配置。基于在一种膜类型的膜的偏转期间生成/求取多大的压力传感器参压力传感器参量的连接允许更精确地确定至少在第一膜类型的第一压力范围内和/或至少[0013]为了有效利用衬底上的面积，第一膜类型的膜和第二膜类型的膜能够相应地布能够关于第一类型的至少一个第一膜的中垂第一膜类型的两个膜能够彼此相邻地布置，并且能够布置为以其宽度和/或长度与第二膜类型的至少一个膜的膜包围区域相邻和/或以其宽度和/或长度与第二膜类型的至少一个和/或紧固在其上的至少一个电极直接搁置在空腔底部上和/或设置在空腔底部上的电极个第一可运动的电极或者所述膜本身实施为第一可运动的电极并在空腔的底部上设置至下侧上的电极的下侧、与膜下侧对置的空腔底部和/或设置在空腔区域内的空腔底部上的至少一个第二静止电极的上侧具有绝缘层，从而当膜和/或紧固在膜上的可运动的电极放置在空腔底部上时和/或空腔底部上的至少一个静止的第二电极上时，不产生电短路。此7膜面积会更强烈地弯曲/偏转。由此在设置至少两个不同大小的膜面积时能够有利地特别[0029]在根据图1的第一实施例中描述了一种布置，在该布置中在衬底100上和/或在附加地设置在衬底上的层系统上布置有第一膜类型的两个第一膜200和220以及第二膜类型夹紧区域和/或空腔之间设置至少一个分隔结构或至少一个壁，使所有膜夹紧区域210、类型的两个空腔经由压力补偿通道410连接，而第二膜类型的两个空腔经由另外的压力补8为每个膜和/或每个膜类型都求取和/或考虑取决于温度的和取决于相应的空腔体积和/或上或中和/或在附加地设置在衬底上的层系统上或中设置接触元件110。这些接触元件110能够在衬底100中或上和/或在附加地设置在衬底上的层系统中或上经由电导体线路与电宽度之外，还能够将第二膜类型的膜300和340的长度实施为相对于第一膜类型的膜200和地以面积优化的方式将两种膜类型的膜布置在衬底通过仅横向膜延展的一个方向上的改变可以实现更简单的缩放并进而实现两个膜类型的地利用衬底表面并且不会产生未被利用的区域或者说能够将传感器面积最小化至所使用和220以及第二膜类型的仅膜300或320设置在衬底上。由于通过较大的膜面积通常能够更到的压力参量在较低的第一压力范围内较小并且与较大的测量偏差或者与较高的测量误[0033]当使用第一膜类型的两个膜200和220以及第二膜类型的两个膜还能够设置压力参量的特别的测量值检测。在该测量值检测中，膜200和/或220或者说膜300和/或340分别被分配给惠斯通电桥的半桥电路或全桥电路，并且所获得的电桥信号通9[0034]两种膜类型的不同大小的膜200、220和300、320也能够对称地布置在衬底100上在一侧面上至少部分地具有共同的膜包围区域360。图3中示出了沿着第二模类型的膜300隔结构能够完全或部分地是膜200和300下方一个或两个[0036]图4中示出了将第一和第二膜类型的各种膜(包括膜包围区域在内)以面积优化的方式布置在衬底表面上/中和/或在附加地设置在衬底上的层系统上/中的另一种可行性。之间的至少一个压力补偿通道410能够偏[0037]除了基于两种膜类型的宽度和长度的不同变化而对横向膜尺寸进行几何选择之便例如能够以高精度检测大的压力范围。还能够通过改变膜的层构造的材料组成和/或至也可以通过使用膜下方或空腔底部上的止挡结构来确定/[0038]分配给第一膜类型和第二膜类型的相应的膜的单个检测器