微机械传感器元件的制作方法

1.本发明涉及一种微机械传感器元件。背景技术：2.从现有技术中已知微机电系统(mems)，借助所述微机电系统能够证明振动质量(seismischen masse)的运动。这种mems例如能够构造为加速度传感器或者构造为转速传感器。通常，至少一个振动质量经由弹簧可自由运动地悬挂在衬底上。在振动质量上构造可运动的电极。在衬底上构造锚固的电极，所述锚固的电极与所述振动质量的可运动的电极形成电容。通过测量电容能够确定可运动的质量垂直于电极面的位置。通常，两个相反工作的、对称的电极对设置成与可运动的质量相对。从由此形成的电容的差分信号中能够通过电子电路非常准确地确定振动质量的位置变化或者绝对位置。3.这种布置(anordnung)的缺点例如是：衬底可能由于在制造加速度传感器时的钎焊过程并且由于外部影响而弯曲。由于振动质量和电极没有悬挂在衬底上的同一部位上，因此这种弯曲导致振动质量相对于固定的电极的位移，该位移无法与施加的加速度相区分。因此出现不期望的错误信号。4.为了减少这种效应，例如能够固定的电极的锚固件和可运动的质量的锚固件尽可能彼此靠近地移动，这需要附加开销和附加的空间消耗。例如，与附加成本相关的附加层通常在该过程中变得必要，或者在由此产生的不利电极布置的情况下必须接受非线性。由于固定的电极必须相对于可运动的电极是电绝缘的，因此锚固件不能以任意地彼此靠近的方式布置。此外，锚固件移动得越靠近彼此，这些锚固件就必须越小地构造并且因此也越不稳定地设计。技术实现要素：5.本发明的任务6.本发明的任务在于，提供一种经改善的微机械传感器元件，该微机械传感器元件对衬底弯曲不敏感并且该微机械传感器元件的制造能够更容易地实现。该任务通过一种根据本发明的微机械传感器元件解决。在下文中说明有利的扩展方案。7.本发明的优点8.微机械传感器元件具有衬底、第一可运动地布置在衬底上的结构、第二可运动地布置在衬底上的结构和固定地布置在衬底上的电极布置，所述电极布置具有至少一个第一电极。第一可运动地布置的结构和第二可运动地布置的结构通过至少一个耦合元件如此彼此耦合，使得在第一可运动地布置的结构沿着平行于衬底延伸的第一方向偏移(auslenkung)的情况下，第二可运动地布置的结构经历沿着反方向的偏移。第一电极具有多个电极面。第一可运动地布置的结构具有多个第一可运动的电极面，并且第二可运动地布置的结构具有多个第二可运动的电极面。固定于衬底的电极布置的电极面和可运动地布置的结构的可运动的电极面彼此接合(greifen ineinander)。第一可运动地布置的结构的第一可运动的电极面和第二可运动地布置的结构的第二可运动的电极面分别布置在固定于衬底的电极布置的电极面的与可运动地布置的结构背离的侧上。9.通过布置微机械传感器元件的元件，第一可运动的结构和第二可运动的结构如此彼此耦合，使得第一可运动的电极面和第二可运动的电极面在施加的加速度具有垂直于可运动的电极面的分量的情况下在固定于衬底的电极面的方向上运动，由此能够探测到作用的加速度。10.在此有利的是，固定于衬底的电极的锚固点相对于可运动的结构的锚固点在垂直于可运动的电极面的方向分量上的例如由于衬底的弯曲而产生的位移导致第一可运动的电极面与固定的电极面之间的距离增大并且导致第二可运动的电极面与固定的电极面之间的距离减小。11.在电极的电容和信号中，所述距离的增大和减小相互补偿，由此总体上不发生电容变化。因此，能够补偿固定于衬底的电极的锚固点相对于可运动的结构的锚固点在垂直于可运动的电极面的方向分量上的由衬底的弯曲或者其他原因引起的矫正的(gleichgerichtet)位移。12.在一个实施方式中，固定于衬底的电极布置的电极面布置成基本上垂直于第一方向延伸。固定于衬底的电极布置的电极面布置成基本上平行于可运动的电极面延伸。有利地，由此能够在电容和信号中更有效地补偿固定于衬底的电极的锚固点相对于可运动的质量的锚固点的位移。因而，微机械传感器元件的特征在于特别小的弯曲灵敏度。由此，能够以特别小的偏移量进行加速度测量。13.在一个实施方式中，固定地布置在衬底上的第一电极的第一锚固点布置在衬底的包括第一电极的区域之外。由此，也能够有利地以特别小的偏移量进行加速度测量。14.在另一有利的实施方式中，第一电极具有第一电极区段和第二电极区段。第一电极区段和第二电极区段经由共同的第一锚固点与衬底连接。第一电极区段朝向第一可运动地布置的结构，并且，第二电极区段朝向第二可运动地布置的结构。15.在一个实施方式中，耦合元件构造为杠杆-弹簧-元件，其中，每个杠杆-弹簧-元件都包括杠杆-子元件和第一、第二以及第三弹簧-子元件。每个杠杆-子元件分别通过第一弹簧-子元件并且经由锚固点与衬底连接。每个杠杆-子元件分别通过第二弹簧-子元件与第一可运动地布置的结构连接并且分别通过第三弹簧-子元件与第二可运动地布置的结构连接。杠杆-弹簧-元件如此布置，使得至少一个第一杠杆-子元件布置成在未偏移的状态下沿着第一方向延伸，并且，至少一个第二杠杆-子元件布置成在未偏移的状态下沿着垂直于第一方向延伸的第二方向延伸。杠杆-弹簧-元件如此构型，使得第一杠杆-子元件在沿着第二方向作用的加速度的情况下在由第一方向和第二方向撑开的平面中倾斜并且第二杠杆-子元件在沿着第一方向作用的加速度的情况下在所述平面中倾斜。固定于衬底的电极布置至少具有第一电极和至少一个第二电极，所述第一电极用于探测第一可运动地布置的结构和第二可运动地布置的结构沿着第一方向的偏移，所述至少一个第二电极用于探测第一可运动地布置的结构和第二可运动地布置的结构沿着第二方向的偏移。16.在一个实施方式中，第一电极和第二电极分别具有第一电极区段和第二电极区段。第一电极的第一电极区段和第二电极区段经由共同的第一锚固点与衬底连接，并且，第二电极的第一电极区段和第二电极区段经由共同的第二锚固点与衬底连接。第一电极区段分别朝向第一可运动地布置的结构，并且，第二电极区段分别朝向第二可运动地布置的结构。电极区段分别具有多个基本上垂直于由第一方向和第二方向撑开的平面布置的电极面。一个电极的第一电极区段的电极面布置成基本上平行于所述电极的第二电极区段的电极面延伸。第一可运动地布置的结构具有多个第一可运动的电极面，并且，第二可运动地布置的结构具有多个第二可运动的电极面。固定于衬底的电极布置的电极面和所述可运动地布置的结构的可运动的电极面彼此接合并且布置成基本上彼此平行地延伸。第一可运动地布置的结构的第一可运动的电极面和第二可运动地布置的结构的第二可运动的电极面分别布置在固定于衬底的电极布置的电极面的与所述可运动地布置的结构背离的侧上。17.在一个实施方式中，微机械传感器元件具有固定地布置在衬底上的第三电极。第三电极相对于两个可运动地布置的结构如此布置，使得第三电极与所述可运动地布置的结构之间的距离在所述可运动地布置的结构沿着第一方向偏移的情况下小于第一电极与所述可运动地布置的结构之间的距离。有利地，能够进行电极的电容和信号的差分分析处理。在此，例如能够求得第一和第三电极的电容和信号之间的差分信号。18.在一个实施方式中，第一可运动地布置的结构和第二可运动地布置的结构通过四个杠杆-弹簧-元件彼此耦合并且耦合到衬底上。电极布置包括四个电极，所述电极分别具有朝向第一可运动地布置的结构的第一电极区段和朝向第二可运动地布置的结构的第二电极区段，所述第一电极区段和所述第二电极区段分别经由共同的锚固点与衬底连接。所述电极区段分别具有多个电极面。第一电极的和第三电极的电极面布置成基本上彼此平行地延伸，并且，第二电极的和第四电极的电极面布置成基本上彼此平行地延伸。固定于衬底的电极布置的电极面和可运动地布置的结构的可运动的电极面彼此接合并且布置成基本上彼此平行地延伸。第一可运动地布置的结构具有多个第三可运动的电极面，并且，第二可运动地布置的结构具有多个第四可运动的电极面。第一可运动地布置的结构的可运动的电极面和第二可运动地布置的结构的可运动的电极面分别布置在固定于衬底的电极布置的电极面的与所述可运动地布置的结构背离的侧上。弹簧-杠杆-元件如此构造，使得所述可运动地布置的结构在第一电极的方向上和/或第二电极的方向上的偏移的情况下远离第三电极和/或第四电极地运动。19.有利地，能够进行电极的电容和信号的差分分析处理。在此，例如能够求取第一电极的电容和信号与第三电极的电容和信号之间的第一差分信号以及第二电极的电容和信号与第四电极的电容和信号之间的第二差分信号。20.在一个实施方式中，电极布置具有至少一个在由第一方向和第二方向撑开的平面之内延伸的对称轴线。有利地，通过对称的电极布置能够在电容和信号中更有效地补偿固定于衬底的电极的锚固点相对于可运动的质量的锚固点的位移。因而，微机械传感器元件的特征在于特别小的弯曲灵敏度。由此，能够以特别小的偏移量进行加速度测量。21.在一个实施方式中，由两个可运动地布置的结构和电极布置构成的布置具有至少一个在由第一方向和第二方向撑开的平面之内延伸的对称轴线。有利地，通过可运动的结构和电极布置的对称布置能够在电容和信号中更有效地补偿固定于衬底的电极的锚固点相对于可运动的质量的锚固点的位移。22.在一个实施方式中，锚固点的布置具有至少一个在由第一方向和第二方向撑开的平面之内延伸的对称轴线。有利地，由此能够降低微机械传感器元件的弯曲灵敏度。23.在一个实施方式中，所述可运动地布置的结构如此布置并且如此彼此耦合，使得在垂直于电极面作用的加速度的情况下所述可运动地布置的结构的偏移幅度同样大。有利地，由此能够在电容和信号中更高效地进行补偿。24.在一个实施方式中，电极分别至少区段地布置在弹簧-杠杆-元件的区域中。有利地，由此能够特别紧凑地构造加速度传感器。25.在一个实施方式中，可运动地布置的结构的锚固点和电极布置的锚固点布置在微机械传感器元件的重心的周围。在这个变型方案中，所述锚固点布置成靠近重心并且彼此靠近。由此能够将固定于衬底的电极的锚固点相对于可运动的结构的锚固点的位移保持为小，由此能够降低微机械传感器元件的弯曲灵敏度。附图说明26.本发明的上述特征和优点结合实施例的以下描述变得更清楚且更易理解，结合示意图更详细地阐述所述实施例。附图示出：27.图1以俯视图示出微机械传感器元件；28.图2示出图1的微机械传感器元件在杠杆-弹簧-元件的区域中的详细图示；29.图3示出图1的微机械传感器元件的功能原理；30.图4示出具有衬底弯曲的、图1的微机械传感器元件；以及31.图5以俯视图示出另一个微机械传感器元件。具体实施方式32.图1以示意性俯视图示出微机械传感器元件1。微机械传感器元件1构造用于，探测至少沿着第一方向2并且可选地附加地沿着垂直于第一方向2延伸的第二方向3出现的加速度。在这种情况下，微机械传感器元件1也能够称为xy-加速度传感器1。33.微机械传感器元件1具有衬底，该衬底在图1中未示出。由两个方向2、3撑开的平面相应于衬底的主延伸平面。在图1中示出的元件布置在衬底上和/或衬底上方，并且能够通过半导体制造技术制造。在图1中示出的元件能够具有例如硅。34.微机械传感器元件1包括第一可运动地布置在衬底上的结构5和第二可运动地布置在衬底上的结构6。示例性地，第一可运动地布置的结构5构造为重的振动质量5。同样示例性地，第二可运动地布置的结构6构造为轻的振动质量6。然而，这也能够相反地适用。在以下描述中始终假设，第一结构5构造为重的质量5，并且第二结构6构造为轻的质量6。35.重的质量5和轻的质量6构造成可运动的。微机械传感器元件1能够替代地具有任意偶数数量的可运动的质量5、6。轻的质量6具有两个经由板条16而彼此连接的部段。板条16布置成跨越加速度传感器1的重心17。替代地可设想，轻的质量6的两个部段没有以跨越重心17的方式彼此连接。例如，轻的质量6能够具有两个单独的部段，所述部段没有经由板条16彼此连接。所述部段也不一定必须彼此连接。代替地，单独的部段能够例如一起承担轻的质量6的功能。重的质量5也包括两个部段，然而，所述部段没有以跨越重心17的方式彼此连接，而是代替地借助包围轻的质量6的框架来彼此连接。重的质量5和轻的质量6也能够具有其他数量的部段。然而，质量5、6的分割不是强制必要的。重的质量5也能够例如仅具有一个部段。36.重的质量5和轻的质量6通过四个示例性地构造为杠杆-弹簧-元件9的耦合元件9彼此耦合并且耦合到衬底上，由此两个质量5、6构造成相对于彼此并且相对于衬底能偏移。杠杆-弹簧-元件9因而设置为用于可运动的质量5、6的悬挂件。加速度传感器1也能够具有其他数量的耦合元件9。然而，轻的质量6和重的质量5至少通过两个耦合元件9而彼此可运动地耦合并且可运动地耦合到衬底上。杠杆-弹簧-元件9如此布置，使得至少一个第一杠杆-子元件10布置成在未偏移的状态下沿着第一方向2延伸并且至少一个第二杠杆-子元件10布置成在未偏移的状态下沿着第二方向3延伸。37.每个杠杆-弹簧-元件9都包括杠杆-子元件10、第一弹簧-子元件11、第二弹簧-子元件12和第三弹簧-子元件13。第一弹簧-子元件11示例性地布置在杠杆-子元件10的中心并且与这些杠杆-子元件连接。由此，杠杆-弹簧-元件9对称地构造。然而，这不是强制必要的。杠杆-弹簧-元件9通过以下方式使两个质量5、6耦合到彼此上并且耦合到衬底上：每个杠杆-子元件10都分别通过第一弹簧-子元件11并且经由锚固点7与衬底锚固或者说连接。第一弹簧-子元件11用作扭转弹簧和柔性弹簧。此外，在杠杆-子元件10的第一端部上布置有第二弹簧-子元件12，该第二弹簧-子元件与重的质量5耦合或者说连接。在杠杆-子元件10的第二端部上布置有第三弹簧-子元件13，该第三弹簧-子元件与轻的质量6耦合。第二和第三弹簧-子元件12、13也分别用作扭转弹簧和柔性弹簧。38.微机械传感器元件1具有固定于衬底的电极布置15，该电极布置具有至少一个用于探测轻的质量6和重的质量5沿着第一方向2的偏移的第一电极31并且可选地具有至少一个用于探测轻的质量6和重的质量5沿着第二方向3的偏移的第二电极32。由于根据图1的示例性实施方式的微机械传感器元件1总共具有四个耦合元件9，因此电极布置15相应地具有四个电极31、32、31′、32′，其中，第三电极31′设置用于探测轻的质量6和重的质量5沿着第一方向2的偏移，并且，第二电极32′设置用于探测轻的质量6和重的质量5沿着第二方向3的偏移。在该示例性实施方式中，电极31、31′、32、32′分别完全布置在杠杆-弹簧-元件9的区域中。由此，微机械传感器元件1特别紧凑地构造。然而，这不是强制必要的。电极31、31′、32、32′也能够例如分别至少区段地布置在弹簧-杠杆-元件9的区域中。39.第一电极31具有第一电极区段26和第二电极区段27。第二电极32具有第一电极区段28和第二电极区段29。第一电极31的第一电极区段26和第二电极区段27经由共同的第一锚固点33与衬底连接。第二电极32的第一电极区段28和第二电极区段29经由共同的第二锚固点34与衬底连接。第一电极区段26、28分别朝向重的质量5，并且第二电极区段27、29分别朝向轻的质量6。40.相应地，第三电极31′具有第一电极区段26′和第二电极区段27′。第四电极32′也具有第一电极区段28′和第二电极区段29′。第三电极31′的第一电极区段26′和第二电极区段27′经由共同的第三锚固点33′与衬底连接。第四电极32′的第一电极区段28′和第二电极区段29′经由共同的第四锚固点34′与衬底连接。第一电极区段26′、28′分别朝向重的质量5，并且第二电极区段27′、29′分别朝向轻的质量6。41.微机械传感器元件1示例性地具有多个对称轴线4、4′、8、8′。例如，电极布置15具有四个在由第一方向2和第二方向3撑开的平面之内延伸的对称轴线4、4′、8、8′。第一对称轴线4平行于第一方向2延伸并且通过加速度传感器1的重心17。第二对称轴线4′平行于第二方向3延伸并且通过加速度传感器17的重心7。第三对称轴线8以与第一和第二方向2、3呈45°的角度延伸并且通过重心17。第四对称轴线8′以与第一第二方向2、3呈45°的角度延伸通过重心17并且垂直于第三对称轴线8延伸。微机械传感器元件1的另一对称性在于：由两个质量5、6和电极布置15构成的布置关于第三和第四对称轴线8、8′对称。锚固点7、33、34、33′、34′的布置关于所有四个对称轴线4、4′、8、8′对称。然而，微机械传感器元件1不一定必须具有对称轴线4、4′、8、8′。42.图2示出微机械传感器元件1在杠杆-弹簧-元件9的区域中的部分的放大图示。示例性地，图2仅示出在图1中标识出的区域14，在该区域之内布置有第二电极32。从上述对称性观察中得出，微机械传感器元件1的在下文中描述的特征也针对其余杠杆-弹簧-元件9或者说电极31、31′、32′。43.第一和第二电极31、32的电极区段26、27、28、29分别具有多个基本上垂直于由第一方向2和第二方向3撑开的平面布置的电极面19。电极31、32的第一电极区段26、28的电极面19布置成基本上平行于电极31、32的第二电极区段27、29的电极面19延伸。重的质量5具有多个第一可运动的电极面20，并且轻的质量6具有多个第二可运动的电极面30。固定于衬底的电极布置15的电极面19和质量5、6的可运动的电极面20、30彼此接合并且布置成基本上彼此平行地延伸。在此，第一电极区段26、28的电极面19与重的质量5的第一可运动的电极面20一起形成电容。第二电极区段27、29的电极面19与轻的质量6的第二可运动的电极面30一起形成电容。44.相应地，电极区段26′、27′、28′、29′分别具有多个电极面19′。第一电极31和第三电极31′的电极面19、19′布置成基本上彼此平行地延伸。第二电极32和第四电极32′的电极面19、19′同样布置成基本上彼此平行地延伸。重的质量5具有多个第三可运动的电极面20′，并且轻的质量6具有多个第四可运动的电极面30′。固定于衬底的电极布置15的电极面19和质量5、6的可运动的电极面20′、30′彼此接合并且示例性地布置成基本上彼此平行地延伸。在此，第三和第四电极31′、32′的第一电极区段26′、28′的电极面19′与重的质量5的第三可运动的电极面20′一起形成电容。第三和第四电极31′、32′的第二电极区段27′、29′的电极面19′与轻的质量6的第四可运动的电极面30′一起形成电容。45.杠杆-弹簧-元件9如此构型，使得第一杠杆-子元件10在沿着第二方向3作用的加速度的情况下在由第一方向2和第二方向3撑开的平面中倾斜并且第二杠杆-子元件10在沿着第一方向2作用的加速度的情况下在所述平面中倾斜。图3示出微机械传感器元件1，其中，示例性地，加速度平行于第二方向3作用。由此，第一电极31和第三电极31′的杠杆-子元件10倾斜。46.一般而言，在加速衬底的情况下，运动经由第一弹簧-子元件11传递到杠杆-子元件10上并且经由杠杆-子元件10以及与其连接的第二弹簧-子元件12又传递到重的质量5上。重的质量5由于其惯性以阻力抵抗加速度，从而扭矩作用在杠杆-子元件10的构造在第一弹簧-子元件11与第二弹簧-子元件12之间的区段上。相反，轻的质量6也以阻力抵抗加速度并且因此在杠杆-子元件10的构造在第一弹簧-子元件11与第三弹簧-子元件13之间的区段上产生扭矩，该扭矩抵抗由重的质量5产生的扭矩并且与之相比更小。作用在第一连接点上的合成净扭矩导致杠杆-子元件10的倾斜。轻的质量6和重的质量5能够如此布置并且如此彼此耦合，使得在垂直于电极面19、19′作用的加速度的情况下，质量5、6的偏移幅度同样大，这不一定必须是这种情况。47.如在图3中示例性示出的，弹簧-杠杆-元件9如此构造，使得重的和轻的质量5、6在第一电极31的方向上和/或第二电极32的方向上的偏移的情况下远离第三电极31′和/或第四电极32′地运动。由于在图3中示出在平行于第二方向3作用的加速度的情况下的微机械传感器元件1，因此重的质量和轻的质量5、6在第二电极32的方向上、但是远离第四电极34′地运动。这导致，固定于衬底的第二电极32的电极面19与第一和第二可运动的电极面20、30之间的距离变小，而固定于衬底的第四电极32′的电极面19′与第三和第四可运动的电极面20′、30′之间的距离变大。由此，能够进行加速度传感器1的传感器信号的差分分析处理。然而，这不是强制必要的。弹簧-杠杆-元件9不必如此构造，使得重的和轻的质量5、6在第一电极31的方向上和/或第二电极32的方向上的偏移的情况下远离第三电极31′和/或第四电极32′地运动。48.微机械传感器元件1的衬底能够例如由于在制造微机械传感器元件1时的钎焊过程和/或由于外部影响而弯曲。由于振动质量5、6和电极31、31′、32、32′没有悬挂在衬底上的同一部位上，因此这种弯曲导致振动质量5、6相对于固定的电极31、31′、32、32′的位移，该位移无法与施加的加速度相区分。为了克服微机械传感器元件1在衬底弯曲情况下提供错误信号的缺点，重的质量5的可运动的电极面20、20′和轻的质量6的可运动的电极面30、30′分别布置在固定于衬底的电极布置15的电极面19、19′的与质量5、6背离的侧35上。49.图4示出第二电极32的区域14，其中，第二锚固点34示例性地沿着第二方向3相对于与第一弹簧-子元件11连接的锚固点7位移，这借助箭头18来表明。然而，以下描述也以类似的方式适用于其余电极31、31′、32′。50.由于第二电极32的电极区段28、29锚固在共同的第二锚固点34上，因此第二锚固点34相对于锚固点7的位移导致：第一电极区段28的电极面19与第一可运动的电极面20之间的距离变大，而第二电极区段29的电极面19与第二可运动的电极面30之间的距离变小。在经由第二电极32的电容和信号中，由此能够有利地求取由于衬底的弯曲而出现的错误信号的平均值(herausmitteln)。类似地，在其余电极31、31′、32′的电容和信号中也能够以这种方式求取由于衬底的弯曲而出现的错误信号的平均值。由此，微机械传感器元件1能够对衬底的弯曲不太敏感。对称的电极布置15和/或两个质量5、6结合电极布置15的对称布置和/或锚固点7、33、34、33′、34′的对称布置在此提供以下优点：能够附加地降低微机械传感器元件1的弯曲灵敏度。51.图5以示意性俯视图示出另一个微机械传感器元件1′。另一个微机械传感器元件1′与根据图1的微机械传感器元件1具有很大的相似性。在以下描述中，相同或者类似构造的元件设有相同的附图标记。下面仅阐述区别。52.不同于根据图1的微机械传感器元件1，另一个微机械传感器元件1′的轻的质量6的部段没有经由板条16彼此连接。此外，在该另一个微机械传感器元件1′中，锚固点7、33、33′、34、34′布置在重心17的周围。第一弹簧-子元件11分别远离重心17地在杠杆-子元件10的方向上延伸。通过将锚固点7、33、33′、34、34′布置成靠近另一个微机械传感器元件1′的重心17能够进一步降低该另一个微机械传感器元件的弯曲灵敏度，因为锚固点7、33、33′、34、34′相对于彼此的位移在衬底弯曲的情况下取决于锚固点7、33、33′、34、34′彼此之间的距离。