1.本公开的实施例涉及一种电容性压力传感器装置，例如用于实现差分电容性压力传感器构思的电容性mems压力装置（mems=微机电系统）。更具体地，实施例涉及全差分电容性压力传感器构思。
2.本传感器构思涉及一种电容性压力传感器装置，其在所产生的压力灵敏度、压力非线性和所需占用面积方面示出改进的技术特性。传感器装置包括以形成电桥配置的方式互连的压敏电容器或由其组成。此外，读出电路可被用于感测电容随压力和温度的变化。
背景技术：3.在移动设备、家庭自动化（例如智能家庭）和汽车部门内的适当传感器的实现中，利用了基于mems的设备感测环境大气中的环境参数（例如压力、声音、温度等）变得越来越重要。
4.用于mems电容性压力感测中的当前架构是基于由两个传感电容器和两个参考电容器组成的电容性电桥的，其中，传感电容器和参考电容器并排布置在电路板上。其输出信号与传感器电容变化成比例（相对地）。每个电容器（传感电容器和参考电容器）由导电膜和导电反电极组成，它们被腔分离。与对所施加的压力灵敏的传感器膜相反，参考膜是用附加层材料加固的，以示出对外部压力可忽略的灵敏度。共模信号与传感电容器和参考电容器之间的电容差成比例。
5.然而，在电容性压力传感器装置的这种架构设计下，参考电容器占了面积但却对信号输出没有贡献。
6.因此，在压力传感器领域中需要实现一种电容性压力传感器装置，其与当前压力传感器相比时，具有改进的特性，例如，面积减小、相对灵敏度增加和/或压力非线性减小。
7.这种需要可以通过根据本发明的电容性mems压力传感器装置来解决。
8.此外，在实施例中限定了电容性mems压力传感器装置的具体实现。
技术实现要素：9.根据一个实施例，电容性压力传感器装置包括在基板上的第一mems压力感测部分和第二mems压力感测部分，每个包括相对于该基板固定的第一刚性电极、第二刚性电极和可偏转膜结构，其中，第二刚性电极夹在第一刚性电极和可偏转膜结构之间，并且其中，第一刚性电极、第二刚性电极和可偏转膜结构以垂直间隔配置来布置，并且，其中，所述第一mems压力感测部分的第一和第二刚性电极形成所述第一mems压力感测部分的参考电容器，并且其中，所述第一mems压力感测部分的第二刚性电极和可偏转膜结构形成所述第一mems压力感测部分的感测电容器，并且，其中，所述第二mems压力感测部分的第一和第二刚性电极形成所述第二mems压力感测部分的参考电容器，并且其中，所述第二mems压力感测部分的第二刚性电极和可偏转膜结构形成所述第二mems压力感测部分的感测电容器。
10.根据另一实施例，电容性压力传感器装置包括在基板上的第一mems压力感测部分和第二mems压力感测部分，每个包括：以垂直间隔配置的刚性电极结构、第一可偏转膜结构和第二可偏转膜结构，其中，所述刚性电极结构夹在所述第一可偏转膜结构和所述第二可偏转膜结构之间，并且，其中，所述第一mems压力感测部分的第一可偏转膜结构包括可偏转部分，并且所述第一mems压力感测部分的第二可偏转膜结构包括可偏转部分，并且其中，所述第一mems压力感测部分的第一和第二膜结构的可偏转部分彼此机械耦合，并且与刚性电极结构机械解耦，其中，所述第二mems压力感测部分的第一可偏转膜结构包括可偏转部分，并且所述第二mems压力感测部分的第二可偏转膜结构包括可偏转部分，并且其中，所述第二mems压力感测部分的第一和第二膜结构的可偏转部分彼此机械耦合，并且与刚性电极结构机械解耦，其中，所述第一mems压力感测部分的第一可偏转膜结构和刚性电极结构形成第一感测电容器，其中，所述第一mems压力感测部分的第一刚性电极结构和第二可偏转膜结构形成第二感测电容器，并且，其中，所述第二mems压力感测部分的第一可偏转膜结构和刚性电极结构形成第三感测电容器，其中，所述第二mems压力感测部分的第一刚性电极结构和第二可偏转膜结构形成第四感测电容器。
11.根据另一实施例，电容性压力传感器装置包括以垂直间隔配置的第一刚性电极结构、第二刚性电极结构、第一可偏转膜结构、第二可偏转膜结构和第三可偏转膜结构，其中，所述第一刚性电极结构夹在第一和第二可偏转膜结构之间，其中，所述第二刚性电极结构夹在第二和第三可偏转膜结构之间，其中，第一、第二和第三可偏转膜结构各自包括可偏转部分，其中，第一、第二和第三可偏转膜元件的可偏转部分彼此机械耦合，并且与第一和第二刚性电极结构机械解耦，并且，其中，所述第一可偏转膜结构和所述第一刚性电极结构形成第一感测电容器，其中，所述第一刚性电极结构和所述第二可偏转膜结构形成第二感测电容器，其中，所述第二可偏转膜结构和所述第二刚性电极结构形成第三感测电容器，并且其中，所述第二刚性电极结构和所述第三可偏转膜结构形成第四感测电容器。
12.用于实现电容性mems压力传感器装置（用于前侧感测）的本构思是基于这样的发现，即：传感电容器堆叠在参考电容器的顶部上，并且低压力腔在（传感电容器的）底部电极下方延伸。
13.根据一个实施例，可以提供顶部膜电极与底部膜电极的机械链接，以便形成双膜。
14.根据另一实施例，可在腔内提供顶部膜电极、底部膜电极及中间膜电极的机械链接。
附图说明
15.下面，参考附图更详细地描述本公开的实施例，其中：图1a-e示出根据一个实施例的电容性mems压力传感器装置的示意性截面图、该电容性mems压力传感器装置的所得参数的列表、该电容性mems压力传感器装置的可能的技术
实现、以及采用电桥电路（惠斯通电桥）形式的等效电路；图2a-d示出根据另一实施例的电容性mems压力传感器装置的示意性截面图、该电容性mems压力传感器装置的所得参数的列表、该电容性mems压力传感器装置的可能的技术实现、以及采用电桥电路（惠斯通电桥）形式的等效电路；以及图3a-c示出根据另一实施例的电容性mems压力传感器装置的示意性截面图、该电容性mems压力传感器装置的所得参数的列表、以及采用电桥电路（惠斯通电桥）形式的等效电路。
16.在以下描述中，使用附图进一步详细讨论实施例，其中，在附图和说明书中，相同的要素和具有相同功能和/或相同技术或物理效果的要素被标有相同的附图标记或用相同的名称来标识。因此，在不同实施例中示出的这些要素及其功能的描述是相互可交换的，或者可以在不同实施例中应用于彼此。
具体实施方式
17.在以下描述中，详细论述实施例，然而，应当理解，实施例提供了可在广泛多种半导体装置中实施的许多适用构思。所讨论的具体实施例仅仅是对制造和使用本构思的具体方式的说明，而不是限制实施例的范围。在以下对实施例的描述中，具有相同功能的相同或相似要素具有与其相关联的相同附图标记或相同名称，并且将不针对每个实施例重复对这种要素的描述。此外，除非另外特别指出，否则下文描述的不同实施例的特征可以彼此组合。
18.应当理解，当一个要素被称为“连接”或“耦合”到另一要素时，它可以直接连接或耦合到另一要素，或者可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接”连接（“连接”或“耦合”）到另一要素时，不存在中间要素。用于描述要素之间的关系的其他术语应当以类似的方式来解释（例如，“在
……
之间”对“直接在
……
之间”、“相邻于”对“直接相邻于”、以及“在
……
上”与“直接在
……
上”等）。
19.为了便于描述不同的实施例，一些附图包括了笛卡尔坐标系x、y、z，其中，x-y平面对应于即平行于基板的第一主表面区（=参考平面=x-y平面），其中，相对于参考平面（x-y平面）垂直向上的方向对应于“+z”方向，并且其中，相对于参考平面（x-y平面）垂直向下的方向对应于
“‑
z”方向。在以下描述中，术语“横向”意指平行于x和/或y方向的方向或平行于x-y平面（或在x-y平面中）的方向，其中，术语“垂直”意指平行于z方向的方向。
20.图1a示出了根据一个实施例的电容性（mems）压力传感器装置100的示意性截面图。图1b示出了电容性mems压力传感器装置100的所得参数（技术参数）的列表。图1c-d示出了电容性mems压力传感器装置100的不同的可能技术实现。图1e示出了电容性mems压力传感器装置100的采用电桥电路（惠斯通电桥）形式的等效电路。
21.图1a、c和d中的压力传感器装置100的示意性截面图平行于x-z平面（=垂直平面）。
22.根据图1a-e所示的一个实施例，电容性压力传感器装置100（电容性mems压力传感器装置-mems=微机电系统）包括在基板160上的第一mems压力感测部分120和第二mems压力感测部分140。如图1a（以及图1c-d）所示，第一和第二mems压力感测部分120、140可以在基板160上彼此横向分离且间隔布置。
23.第一mems压力感测部分120包括相对于子集160（例如相对于基板160的第一主表
面区160-a）固定的第一刚性电极122（以导电层或层结构的形式）、第二刚性电极124（以导电层或层结构的形式）和可偏转膜结构126（以可偏转导电层或层结构的形式）。可偏转膜结构126可以暴露于环境大气、即外部压力p
ext
。第二刚性电极124夹在第一刚性电极122与可偏转膜结构126之间，其中，第一刚性电极122、第二刚性电极124和可偏转膜结构126布置成垂直地间隔配置，例如布置成垂直地分离且间隔（堆叠）配置。
24.第二mems压力感测部分140还包括相对于子集160（例如相对于基板160的第一主表面区160-a）固定的第一刚性电极142（以导电层或层结构的形式）、第二刚性电极144（以导电层或层结构的形式）以及可偏转膜结构146（以可偏转导电层或层结构的形式）。可偏转膜结构146可以暴露于环境大气、即外部压力p
ext
。第二刚性电极144夹在第一刚性电极142和可偏转膜结构146之间，其中，第一刚性电极142、第二刚性电极144和可偏转膜结构146布置成垂直地间隔配置，例如布置成垂直地分离且间隔（堆叠）配置。
25.因此，根据图1a的实施例，第一和第二mems压力感测部分120、140中的每一个包括相对于基板160固定的第一刚性电极122、142、第二刚性电极124、144和可偏转膜结构126、146，其中，第二刚性电极124、144夹在第一刚性电极122、142和可偏转膜结构126、146之间，并且其中，第一刚性电极122、142、第二刚性电极124、144和可偏转膜结构126、146布置成垂直地间隔配置。
26.第一mems压力感测部分120的第一和第二刚性电极122、124形成了第一mems压力感测部分120的参考电容器c
ref1
（第一参考电容器c
ref1
），其中，第一mems压力感测部分120的第二刚性电极124和可偏转膜结构126形成了第一mems压力感测压力部分120的感测电容器c
sense1
（第一感测电容器c
sense1
）。
27.第二mems压力感测部分140的第一和第二刚性电极142、144形成了第二mems压力感测部分140的参考电容器c
ref2
（第二参考电容器c
ref2
），其中，第二mems压力感测部分140的第二刚性电极144和可偏转膜结构146形成了第二mems压力感测部分140的感测电容器c
sense2
（第二感测电容器c
sense2
）。
28.根据图1a中的电容性mems压力传感器装置100的实施例，通过在相关联的参考电容器c
ref1
、c
ref2
的顶部上堆叠传感电容器c
sense1
、c
sense2
，可以减小电容性mems压力传感器装置100在基板160上的必要面积（覆盖区）而不损害性能。在这种构思下，例如在低压力腔180（pcav）内引入附加的中间电极124、144。这样，参考电容器c
ref1
、c
ref2
不再暴露于环境压力p
ext
，并且在整个压力范围内提供恒定电容。因此，该构思有助于节省面积，而不会影响或损害所得的（相对）压力灵敏度和压力非线性。图1b示出了根据一个实施例的电容性mems压力传感器装置的所得参数和相关联的按比例缩小因子的列表。改变的按比例缩小因子（与因子=1相比）指示了电容性mems压力传感器装置100的等效改进的技术参数（工作参数）。
29.图1c分别示出了根据电容性mems压力传感器装置100的技术实现的第一和第二mems压力感测部分120、140的示意性截面图。
30.如图1c所示，第一/第二mems压力感测部分120、140包括第一刚性电极122、142、第二刚性电极124、144和可偏转膜结构126、146。术语“电极”和“结构”旨在说明刚性电极和膜结构分别可以包括导电或半导电材料或层，或者替代地可以包括具有多个不同层的层序列或层堆叠，其中，至少一个层是半导电或导电的。第一和第二mems压力感测部分120、140的电极和膜结构122、124、126和142、144、146分别可以包括导电金属层和导电半导体层（例
如，导电多晶硅层）中的至少一个。
31.如图1c中示例性地示出的，第一/第二mems压力感测部分120、140的层布置可以定位在载体基板160上，其中，第一/第二mems压力感测部分120、140的第一刚性电极122、142和第二刚性电极124、144以及膜结构126、146通过绝缘材料结构150彼此分离和间隔开，该绝缘材料结构150将相应层的边界区与载体基板160机械地耦合（或夹持）。膜结构126、146的非夹持区被称为可偏转膜结构126、146的可偏转或可移动区126-1、146-1。
32.如图1c中示例性地示出的，另一绝缘层152（例如，氧化物或氮化物层）可以布置在第一/第二mems压力感测部分120、140的第一刚性电极结构122、142与载体基板160之间。该另一绝缘层152可以包括与绝缘材料结构150相同的绝缘材料。
33.顶部腔（在第二刚性电极124、144与膜结构126、146之间）在底部腔（在第一刚性电极122、142与第二刚性电极124、144之间）的顶部上的布置以及底部腔（在第一刚性电极122、142与第二刚性电极124、144之间）在其中没有柱170的布置可以使传感电容器c
sense1
、c
sense2
与参考电容器c
ref1
、c
ref2
的电容实现良好的匹配。传感电容器c
sense1
、c
sense2
和参考电容器c
ref1
、c
ref2
（传感和参考装置）可以以类似的响应对机械应力作出反应，因此可以（至少）部分地消除机械应力的影响。
34.根据图1a的实施例，第一和第二mems压力感测部分120、140的第一刚性电极122、142可以（可选地）通过绝缘柱（或柱状物）170（或多个绝缘柱或柱状物170）分别机械耦合到第一和第二mems压力感测部分120、140的第二刚性电极124、144。如图1a所示，第一和第二mems压力感测部分120、140的膜结构126、146的可偏转部分126-1、146-1与第一和第二mems压力感测部分120、140的第一和第二刚性电极122、124、142、144机械解耦。
35.图1d分别示出了根据电容性mems压力传感器装置100的另一技术实现的第一和第二mems压力感测部分120、140的示意性截面图。当与图1c的技术实现相比时，图1d的第一、第二mems压力感测部分120、140另外包括（一个或多个）绝缘柱或柱状物170，以机械地耦合第一mems压力感测部分120的第一和第二刚性电极122、124以及第二mems压力感测部分140的相应的第一和第二刚性电极142、144。如图1d中示例性地示出的，绝缘柱170可以包括与绝缘材料结构150相同的绝缘材料150，以用于将第一和第二刚性电极122、124、142、144的边界区以及可偏转膜结构126、146的边界区机械地耦合到载体基板160。
36.其中具有柱170的底部腔（在第一刚性电极122、142与第二刚性电极124、144之间）的布置将在所有负载情形下都使第二刚性电极124、144（=定子）不动。这可能潜在地导致电容性mems压力传感器装置100（压力装置）的温度系数减小。
37.根据一个实施例，第一mems压力感测部分120的可偏转膜126下方的腔180和第二mems压力感测部分140的可偏转膜146下方的腔180是对环境密封的。
38.因此，第一mems压力感测部分120和第二mems压力感测部分140的可偏转膜126、146与第一刚性电极122、142之间的腔180是对环境密封的。“密封腔”180是第一和第二mems压力感测部分120、140的顶侧处的可偏转膜126、146与底部刚性电极122、142之间的所有空间。换句话说，在每个mems压力感测部分120、140中，刚性电极122、124和142、142都被封闭在密封腔180中。
39.密封腔180形成为封装结构（或真空室），其封闭低大气压力p
cav
，例如低内部大气压力，例如接近真空条件。
40.因此，密封腔180可以包括减小的低大气压力（真空或接近真空），其中大气压力为大约或低于3毫巴或1毫巴。因此，腔室中的内部大气压力可以在3毫巴至0.1毫巴之间的范围内。真空室180中的减小的大气压力可基于在用于形成第一和第二mems压力感测部分120、140的不同层的沉积期间的处理压力来实现，使得腔室180具有所述减小的大气压力p
cav
。减小的大气压力p
cav
可在第二刚性电极124、144的方向上（垂直地）实现可偏转膜结构126、146的预弯曲或预张紧。
41.根据一个实施例，第一mems压力感测部分120的可偏转膜结构126和第二mems压力感测部分140的可偏转膜结构146被布置在同一平面上，例如相对于基板160的第一主表面区160-1（垂直地偏移且平行），其中，第一mems压力感测部分120的第一刚性电极122和第二mems压力感测部分140的第一刚性电极142被布置在同一平面上，例如相对于基板160的第一主表面区160-1（平行），并且其中，第一mems压力感测部分120的第二刚性电极124和第二mems压力感测部分140的第二刚性电极144被布置在同一平面上，例如相对于基板160的第一主表面区160-1（垂直地偏移且平行）。
42.基于根据本构思的电容性mems压力传感器装置100的所描述的结构和设置，用于制造电容性mems压力传感器装置100的mems制造工艺的费用（成本）和复杂性可以保持相对较低，并且制造可以容易地整合在现有的mems制造工艺中。
43.根据图1a所示的实施例，电容性mems压力传感器装置100可以包括具有布线元件190-1、190-2、190-3、190-4的布线（导线连接）190，其用于以电桥配置（即以差分电容性电桥设计）连接传感器装置100的电容器。如图1a中示例性地示出的，第一mems压力感测部分120的感测电容器c
sense1
和参考电容器c
ref1
与第二mems压力感测部分140的感测电容器c
sense2
和参考电容器c
ref2
以电桥配置（例如惠斯通电桥）连接。
44.图1e示出了根据一个实施例的电容性mems压力传感器装置100的采用电桥电路（惠斯通电桥）形式的等效电路。因此，图1a-e示出了用于电容性电桥实现的电容器堆叠构思。电容性电桥实现可以消除共模效应。第一和第二刚性电极（定子）122、124和142、144的布置可以使对地的寄生效应很小。
45.图2a示出了根据另一实施例的电容性（mems）压力传感器装置200的示意性截面图。图2b示出了电容性mems压力传感器装置200的所得参数（技术参数）的列表。图2c示出了电容性mems压力传感器装置200的可能的技术实现。图2d示出了电容性mems压力传感器装置200的采用电桥电路（惠斯通电桥）形式的等效电路。
46.图2a和2c中的压力传感器装置200的示意性截面图平行于x-y平面（=垂直平面）。
47.根据图2a-d所示的另一实施例，电容性压力传感器装置200（电容性mems压力传感器装置-mems=微机电系统）包括在基板260上的第一和第二mems压力感测部分220、240。如图2a（和图2c）所示，第一和第二mems压力感测部分220、240可以在基板260上彼此横向分离并间隔布置。
48.第一mems压力感测部分220包括以垂直地间隔（且分离）配置的刚性电极层222（以导电层或层结构的形式）、第一可偏转膜结构224（以导电层或层结构的形式）和第二可偏转膜结构226（以导电层或层结构的形式）。刚性电极层222（反电极）夹在第一可偏转膜结构224和第二可偏转膜结构226之间。第二可弯曲膜结构226可以暴露于环境大气、即外部压力p
ext
。刚性（硬的）电极层222、第一可偏转膜结构224和第二可偏转膜结构226布置成垂直间
隔，例如布置成垂直地分离且间隔（堆叠）配置。
49.第二mems压力感测部分222包括以垂直地间隔（且分离）配置的刚性电极层242（以导电层或层结构的形式）、第一可偏转膜结构244（以导电层或层结构的形式）和第二可偏转膜结构246（以导电层或层结构的形式）。刚性电极层242（反电极）夹在第一可偏转膜结构244和第二可偏转膜结构246之间。第二可偏转膜结构246可暴露于环境大气、即外部压力p
ext
。刚性（硬的）电极层242、第一可偏转膜结构244和第二可偏转膜结构246布置成垂直间隔，例如布置成垂直地分离且间隔（堆叠）配置。
50.因此，根据图2a中的电容性压力传感器装置200的实施例，在基板260上彼此横向间隔的第一和第二mems压力感测部分220、240中的每一个都包括以垂直间隔配置的刚性电极层222、242、第一可偏转膜结构224、244和第二可偏转膜结构226、246，其中，刚性电极层222、224夹在第一可偏转膜结构224、244与第二可偏转膜结构226、246之间。
51.根据图2a的实施例，第一mems压力感测部分220的第一可偏转膜结构224包括可偏转部分224-1，并且第一mems压力感测部分220的第二可偏转膜结构226包括可偏转部分226-1，并且其中，第一mems压力感测部分220的第一和第二膜结构224、226的可偏转部分224-1、226-1彼此机械耦合（例如，通过一个或多个绝缘柱270），并且与刚性电极结构222机械解耦。
52.根据图2a的实施例，第二mems压力感测部分240的第一可偏转膜结构244包括可偏转部分244-1，并且第二mems压力感测部分240的第二可偏转膜结构246包括可偏转部分246-1，并且其中，第二mems压力感测部分240的第一和第二膜结构244、246的可偏转部分244-1、246-1彼此机械耦合（例如，通过一个或多个绝缘柱270），并且与刚性电极结构242机械解耦。
53.根据图2a的实施例，第一mems压力感测部分220的第一可偏转膜结构224和第一刚性电极结构222形成了第一感测电容器c
sense1
，其中，第一mems压力感测部分220的第一刚性电极结构222和第二可偏转膜结构226形成了第二感测电容器c
sense2
。此外，第二mems压力感测部分240的第一可偏转膜结构244和第一刚性电极结构242形成了第三感测电容器c
sense3
，其中，第二mems压力感测部分240的第一刚性电极结构242和第二可偏转膜结构246形成了第四感测电容器c
sense4
。
54.根据图2a中的电容性mems压力传感器装置200的实施例，第一和第二mems压力感测部分220、240各自包括柱270，其延伸通过顶部腔（在刚性电极222和第二膜结构226之间）和中间腔（在刚性电极222和第一膜结构224之间），以机械地连接顶部膜226与底部膜224。顶部膜226和底部膜224之间的刚性电极222（定子）不连接到顶部膜226和底部膜224，因此它们可以相对于定子222弯曲。
55.根据图2a中的电容性mems压力传感器装置200的实施例，可以通过将第一mems压力感测部分220的传感电容器c
sense1
和c
sense2
堆叠在彼此的顶部上以及通过将第二mems压力感测部分240的传感电容器c
sense3
和c
sense4
堆叠在彼此的顶部上，来使电容性mems压力传感器装置200在基板260上的必要面积（覆盖区）保持为低（或者甚至可以减小），而不会损害性能。
56.根据图2a中的电容性mems压力传感器装置200的实施例，可以通过（1.）使压力腔280在底部电极（=第一可偏转膜结构224、244）下方延伸，以及（2.）通过机械地链接顶部膜
电极（第二可偏转膜结构226、246）与底部电极（第一可偏转膜结构224、244）以便形成第一和第二mems压力感测部分220、240的双膜（双膜布置），来进一步增加压力（=要检测的外部压力p
ext
）上的（相对）灵敏度。
57.在此情况下，由于底部电极（第一可偏转膜结构224、244）变为可移动，因此“参考电容器c
ref”（=现在为感测电容器c
sense1
、c
sense3
）将在压力改变上不再恒定，而是也将以180
°
相位差而变化（当与感测电容器c
sense2
、c
sense4
在压力改变上相比时）。因此，用于电容性压力传感器装置200的本构思用两个附加感测电容器（=图2a中的c
sense1
、c
sense3
）替换图1a-e的两个参考电容器c
ref1
、c
ref2
，以提供电容性压力传感器装置200的四个感测电容器c
sense1
、c
sense2
、c
sense3
和c
sense4
。这将理想地使电容性压力传感器装置200在要感测的压力p
ext
上的总灵敏度加倍。
58.附加的益处是，由于可以应用于传感器装置200的全差分方法，现在可以显著地减小（减小到1/5）所得的电容性压力传感器装置200的固有静电非线性。
59.因此，图2a示出了具有全差分感测的有效电容器堆叠构思。
60.因此，根据图2a的电容性压力传感器装置的构思有助于节省面积并且另外改进所得的（相对压力）灵敏度和压力非线性。图2b示出了根据另一实施例的电容性mems压力传感器装置200的所得参数（技术参数）和相关联的按比例缩小因子的列表。改变的按比例缩小因子（与因子=1相比）指示了电容性mems压力传感器装置200的等效改进的工作参数。
61.图2c分别示出了根据电容性mems压力传感器装置200的技术实现的第一、第二mems压力感测部分220、240的示意性截面图。
62.如图2c所示，第一、第二mems压力传感器部分220、240包括以垂直间隔配置的刚性电极层222、242、第一可偏转膜结构224、244和第二可偏转膜结构226、246。术语“层”和“结构”旨在说明刚性电极和可偏转膜结构分别可以包括导电或半导电材料或层，或者替代地可以包括具有多个不同层的层序列或层堆叠，其中，至少一个层是半导电或导电的。第一和第二mems压力感测部分220、240的相应层和结构可以包括导电金属层和导电半导体层（例如导电多晶硅层）中的至少一个。
63.如图2c中示例性地示出的，第一、第二mems压力感测部分220、240的层布置可以定位在载体基板260上，其中，第一、第二mems压力感测部分220、240的刚性层（刚性电极）122、222以及第一和第二可偏转膜结构224、244和226、246通过绝缘材料结构250彼此分离并间隔开，所述绝缘材料结构将相应层的边界区彼此机械耦合（或夹持）并且机械耦合到载体基板260。可偏转膜结构224、226和244、246的非夹持区被称为可偏转膜结构224、244和226、246的可偏转或可移动区224-1、226-1和244-1、246-1。绝缘材料结构250可以包括氧化物或氮化物材料。
64.根据一个实施例，第一和第二mems压力感测部分220、240的第一和第二可偏转膜结构224、226和244、246通过绝缘柱或柱状物270（或多个绝缘柱或柱状物270）彼此机械地耦合。如图2a和图2c所示，第一、第二mems压力感测部分220、240的刚性电极层222、242与第一、第二mems压力感测部分220、240的第一和第二可偏转膜结构224、226和244、246的可偏转部分224-1、226-1和244-1、246-1机械解耦。如图2c中示例性地示出的，（一个或多个）绝缘柱和柱状物270可以包括与绝缘材料结构250相同的绝缘材料，以用于将刚性电极层222和242以及可偏转膜结构224、226和244、246的边界区机械耦合到载体基板260。
65.根据一个实施例，第一mems压力感测部分220的第二可偏转膜226下方的腔280和第二mems压力感测部分240的第二可偏转膜246下方的腔280是对环境密封的。因此，第一、第二mems压力感测部分220、240的可偏转膜226、246与基板之间的腔280是对环境密封的。“密封腔”是顶部处的可偏转膜226、246和底部处的基板260之间的所有空间。换句话说，在每个mems压力感测部分220、240中，第一刚性电极和第一可偏转膜两者都被封闭在密封腔中。
66.密封腔280形成为封装结构（或真空室），其封闭低大气压力p
cav
，例如低内部大气压力，例如接近真空条件。
67.因此，密封腔280可以包括减小的低大气压力（真空或接近真空），其中大气压力为大约或低于3毫巴或1毫巴。因此，腔室中的内部大气压力可以在3毫巴至0.1毫巴之间的范围内。真空室280中的减小的大气压力可基于在用于形成第一和第二mems压力感测部分220、240的不同层的沉积期间的处理压力来实现，使得腔室180具有所述减小的大气压力p
cav
。
68.减小的大气压力p
cav
可以实现第一和第二可偏转膜结构226、246（垂直地）在基板260的方向上的预弯曲或预张紧。
69.根据一个实施例，第一mems压力感测部分220的第一可偏转膜结构224和第二mems压力感测部分240的第一可偏转膜结构244被布置在同一平面上，例如相对于基板的第一主表面区（垂直地偏移和平行），其中，第一mems压力感测部分220的第二可偏转膜结构226和第二mems压力感测部分246的第二可偏转膜结构246被布置在同一平面上，例如相对于基板的第一主表面区（垂直地偏移和平行），并且其中，第一mems压力感测部分220的刚性电极222和第二mems压力感测部分240的刚性电极242被布置在同一平面上，例如相对于基板260的第一主表面区260-a（垂直地偏移和平行）。
70.基于根据本构思的电容性mems压力传感器装置200的所描述结构和设置，用于制造电容性mems压力传感器装置200的mems制造工艺的费用（成本）和复杂性可以保持相对较低，并且制造可以容易地整合在现有的mems制造工艺中。
71.根据图2a所示的一个实施例，电容性mems压力传感器装置200可以包括具有布线元件290-1、290-2、290-3、290-4的布线（导线连接）290，其用于以电桥配置（即，利用差分电容性电桥设计）连接传感器装置200的电容器。
72.根据一个实施例，第一感测电容器c
sense1
、第二感测电容器c
sense2
、第三感测电容器c
sense3
和第四感测电容器c
sense4
以电桥配置（例如，惠斯通电桥）连接。根据一个实施例，第一到第四感测电容器c
sense1
、c
sense2
、c
sense3
、c
sense4
以全差分感测配置而连接。
73.图2d示出了根据一个实施例的电容性mems压力传感器装置200的采用电桥电路（惠斯通电桥）形式的等效电路。
74.图3a示出了根据另一实施例的电容性（mems）压力传感器装置300的示意性截面图。图3b示出了电容性mems压力传感器装置300的所得参数（技术参数）的列表。图3c示出了电容性mems压力传感器装置200的采用电桥电路（惠斯通电桥）形式的等效电路。图3a-c示出了用于面积或灵敏度改进的具有全差分压力感测的优化电容器堆叠构思。
75.图3a中的压力传感器装置300的示意性截面图平行于x-y平面（=垂直平面）。
76.根据图3a-c所示的另一实施例，电容性（mems）压力传感器装置300包括以垂直间
隔配置（例如，以垂直地分离且间隔（堆叠）配置）的第一刚性电极结构310、第二刚性电极结构312、第一可偏转膜结构320、第二可偏转膜结构322和第三可偏转膜结构324。第一可偏转膜结构320可以暴露于环境大气、即外部压力p
ext
。
77.第一刚性电极结构310夹在第一和第二可偏转膜结构320、322之间，其中，第二刚性电极结构312夹在第二和第三可偏转膜结构322、324之间。第一可偏转膜结构320包括可偏转部分320-1，第二可偏转膜结构322包括可偏转部分322-1，第三可偏转膜结构324包括可偏转部分324-1。因此，第一、第二和第三可偏转膜结构320、322、324各自包括可偏转部分320-1、322-1、324-1，其中，第一、第二和第三可偏转膜元件320、322、324的可偏转部分320-1、322-1、324-1例如通过绝缘柱370彼此机械耦合，并且与第一和第二刚性电极结构310、312机械解耦。
78.第一可偏转膜结构320和第一刚性电极结构310形成了第一感测电容器（电容性元件）c
sense1
，其中，第一刚性电极结构310和第二可偏转膜结构322形成了第二感测电容器c
sense2
，其中，第二可偏转膜结构322和第二刚性电极结构312形成了第三感测电容器c
sense3
，并且其中，第二刚性电极结构312和第三可偏转膜结构324形成了第四感测电容器c
sense4
。
79.根据图3a中的电容性mems压力传感器装置300的实施例，柱370在第一膜结构320和第三膜结构324之间的腔380中延伸，以将第一、第二和第三膜结构（的相应的可偏转部分320-1、320-2、320-3）彼此机械连接，其中，第一和第二刚性电极310、312（定子）不连接至膜结构320、322、324（的相应的可偏转部分320-1、320-2、320-3），因此它们可以相对于定子310、312弯曲。
80.根据图3a中的电容性mems压力传感器装置300的实施例，通过将传感电容器c
sense1
…csense4
堆叠在彼此的顶部上，电容性mems压力传感器装置300在基板360上的必要面积（覆盖区）可以保持较低（或者甚至可以减小），而不会损害性能。
81.根据图3a中的电容性mems压力传感器装置200的实施例，可以通过（1.）在底部电极（=第三可偏转膜结构324）下方延伸压力腔380，以及（2.）通过机械地链接膜电极320、322、324以便形成三膜（三膜布置），来进一步增加压力（=要检测的外部压力p
ext
）上的（相对）灵敏度。
82.在这种情况下，电容性压力传感器装置300的本构思提供了四个感测电容器c
sense1
、c
sense2
、c
sense3
和c
sense4
。这将增加电容性压力传感器装置300在要感测的压力p
ext
上的总灵敏度。附加的益处在于，由于可以应用于传感器装置300的全差分方法，可以显著地减少（减少到1/5）所得的电容性压力传感器装置300的固有静电非线性。因此，图3a示出了具有全差分感测的有效电容器堆叠构思。
83.因此，根据图3a的电容性压力传感器装置的构思有助于节省面积并且另外改进所得的（相对压力）灵敏度和压力非线性。图3b示出了根据另一实施例的电容性mems压力传感器装置300的所得参数（技术参数）和相关联的按比例缩小因子的列表。改变的按比例缩小因子（与因子=1相比）指示了电容性mems压力传感器装置300的等效改进的工作参数。
84.如果如图3a所示在腔380内引入了2个附加电极，则可实现相对于图2a-d的传感器装置200的进一步改进。
85.在这种情况下，存在2种可能的改进，如图3b所示：1. 假设与图2a-d构思中的相同的面积，压力灵敏度可以理想地增加到2倍以上
（与现有技术相比4倍以上），以及2. 假设相同的压力灵敏度，与图2a-d的构思相比，面积可以减少一半。
86.根据一个实施例，第一可偏转膜320下方的腔380是对环境密封的。因此，第一可偏转膜320和基板360之间的腔380是对环境密封的。
87.密封腔380形成为封装结构（或真空室），其封闭低大气压力p
cav
，例如低内部大气压力，例如接近真空条件。
88.因此，密封腔380可以包括减小的低大气压力（真空或接近真空），其中大气压力为大约或低于3毫巴或1毫巴。因此，腔室中的内部大气压力可以在3毫巴至0.1毫巴之间的范围内。真空室380中的减小的大气压力可基于在用于形成传感器装置300的不同层的沉积期间的处理压力来实现，使得腔室180具有所述减小的大气压力p
cav
。减小的大气压力p
cav
可以实现第一至第三可偏转膜结构320、322、324（垂直地）在基板360的方向上的预弯曲或预张紧。
89.根据图3a所示的一个实施例，电容性mems压力传感器装置300可以包括具有布线元件390-1、390-2、390-3、390-4的布线（导线连接）390，其用于以电桥配置（即，利用差分电容性电桥设计）连接传感器装置300的电容器。
90.根据一个实施例，第一感测电容器c
sense1
、第二感测电容器c
sense2
、第三感测电容器c
sense3
和第四感测电容器c
sense4
以电桥配置（例如，惠斯通电桥）连接。
91.根据一个实施例，第一到第四感测电容器c
sense1
、c
sense2
、c
sense3
、c
sense4
以全差分感测配置而连接。
92.图3c示出了根据一个实施例的具有第一至第四感测电容器c
sense1
、c
sense2
、c
sense3
、c
sense4
和布线390的电容性mems压力传感器装置300的采用电桥电路（惠斯通电桥）形式的等效电路。
93.在下文中，总结了电容性（mems）压力传感器装置100、200、300的上述实施例的一些（共同）技术方面和效果。
94.在不同实施例的描述的上下文中，术语“刚性”通常指元件（例如刚性层或层结构）的机械刚性、不可弯曲或硬属性（材料属性），其中，术语“可偏转”通常指元件（例如相对于层或层结构的垂直偏转）的机械可偏转、可移动、柔性、弹性或可弯曲属性（材料属性）。
95.不同mems电容器层的典型尺寸：可偏转膜结构可具有约50至1000μm的横向尺寸和约0.2至1μm的厚度，刚性电极可具有约50至1000μm的横向尺寸和约0.2至1μm的厚度，对置层（刚性电极-可偏转膜）之间的垂直间隙（在静止（=未偏转）条件下的间隔）可为约150至300nm。可偏转“顶部”膜（p
ext
）是其他层和电极的1.5到3倍或大约2倍那么厚。
96.核心思想电容性（mems）压力传感器装置100、200、300（用于前侧感测）可以描述如下：1. 在参考电容器的顶部上堆叠传感电容器；以及2. 在底部电极下方延伸压力腔；以及3. a顶部膜与底部电极的机械链接以便形成双膜，或者b腔内的顶部膜、底部电极和中间电极的机械链接。
97.本传感器构思涉及一种电容性压力传感器，其在压力灵敏度、压力非线性以及实现此的必要面积方面示出了优势。传感器包括以形成电桥的方式互连的压敏电容器或由其
组成。此外，读出电路被用于感测电容随压力和温度的变化。
98.整体压力传感器性能可以受益于以下参数和/或特性：1. 相对灵敏度，定义为相对电容变化与标称电容的比率；2. 特别是电容对压力响应的传感器传递函数的线性度；3. 降低尤其是灵敏度对温度的共模效应的电容性电桥的全差分设计；4. 实现电容性电桥的全差分设计所需的总面积。
99.上述参数和系统性能中的相关联益处列于下表中：。
100.描述了可以单独使用或与本文描述的特征和功能组合使用的附加实施例和方面。
101.根据一个实施例，电容性压力传感器装置包括在基板上的第一mems压力感测部分和第二mems压力感测部分，每个包括：相对于所述基板固定的第一刚性电极、第二刚性电极和可偏转膜结构，其中，所述第二刚性电极夹在所述第一刚性电极和所述可偏转膜结构之间，并且其中，所述第一刚性电极、所述第二刚性电极和所述可偏转膜结构布置成垂直间隔配置，并且其中，所述第一mems压力感测部分的第一和第二刚性电极形成所述第一mems压力感测部分的参考电容器，并且其中，所述第一mems压力感测部分的所述第二刚性电极和所述可偏转膜结构形成所述第一mems压力感测部分的感测电容器，并且其中，所述第二mems压力感测部分的第一和第二刚性电极形成所述第二mems压力感测部分的参考电容器，并且其中，所述第二mems压力感测部分的所述第二刚性电极和所述可偏转膜结构形成所述第二mems压力感测部分的感测电容器。
102.根据一个实施例，第一刚性电极通过绝缘柱机械地耦合到第二刚性电极。
103.根据一个实施例，第一mems压力感测部分的可偏转膜下方的腔和第二mems压力感测部分的可偏转膜下方的腔是对环境密封的。
104.根据一个实施例，第一mems压力感测部分的可偏转膜结构和第二mems压力感测部分的可偏转膜结构被布置在同一平面上，其中，第一mems压力感测部分的第一刚性电极和第二mems压力感测部分的第一刚性电极被布置在同一平面上，并且其中，第一mems压力感测部分的第二刚性电极和第二mems压力感测部分的第二刚性电极被布置在同一平面上。
105.根据一个实施例，第一mems压力感测部分的感测电容器和参考电容器以及第二mems压力感测部分的感测电容器和参考电容器以电桥配置而连接。
106.根据一个实施例，电容性压力传感器装置包括在基板上的第一mems压力感测部分和第二mems压力感测部分，每个包括：以垂直间隔配置的刚性电极结构、第一可偏转膜结构和第二可偏转膜结构，其中，所述刚性电极结构夹在所述第一可偏转膜结构和所述第二可偏转膜结构之间，并且其中，所述第一mems压力感测部分的所述第一可偏转膜结构包括可偏转部分，并且所述第一mems压力感测部分的所述第二可偏转膜结构包括可偏转部分，并且其中，所述第一mems压力感测部分的第一和第二膜结构的可偏转部分彼此机械耦合，并且与刚性电极结构机械解耦，其中，所述第二mems压力感测部分的第一可偏转膜结构包括可偏转部分，并且所述第二mems压力感测部分的第二可偏转膜结构包括可偏转部分，并且其中，所述第二mems压力感测部分的第一和第二膜结构的可偏转部分彼此机械耦合，并且与刚性电极结构机械解耦，其中，所述第一mems压力感测部分的第一可偏转膜结构和刚性电极结构形成第一感测电容器，其中，所述第一mems压力感测部分的第一刚性电极结构和第二可偏转膜结构形成第二感测电容器，并且，其中，所述第二mems压力感测部分的第一可偏转膜结构和刚性电极结构形成第三感测电容器，其中，所述第二mems压力感测部分的第一刚性电极结构和第二可偏转膜结构形成第四感测电容器。
107.根据一个实施例，第一mems压力感测部分的第二可偏转膜下方的腔和第二mems压力感测部分的第二可偏转膜下方的腔是对环境密封的。
108.根据一个实施例，所述第一mems压力感测部分的第一可偏转膜结构和所述第二mems压力感测部分的第一可偏转膜结构被布置在同一平面上。
109.根据一个实施例，所述第一mems压力感测部分的第二可偏转膜结构和所述第二mems压力感测部分的第二可偏转膜结构被布置在同一平面上，并且其中，所述第一mems压力感测部分的刚性电极和所述第二mems压力感测部分的刚性电极被布置在同一平面上。
110.根据一个实施例，第一感测电容器、第二感测电容器、第三感测电容器和第四感测电容器以电桥配置而连接。
111.根据一个实施例，第一至第四感测电容器以全差分感测配置而连接。
112.根据一个实施例，电容性压力传感器装置包括以垂直间隔配置的第一刚性电极结构、第二刚性电极结构、第一可偏转膜结构、第二可偏转膜结构和第三可偏转膜结构，其中，所述第一刚性电极结构夹在第一和第二可偏转膜结构之间，其中，所述第二刚性电极结构夹在第二和第三可偏转膜结构之间，其中，第一、第二和第三可偏转膜结构各自包括可偏转部分，其中，第一、第二和第三可偏转膜元件的可偏转部分彼此机械耦合，并且与第一和第二刚性电极结构机械解耦，并且，其中，所述第一可偏转膜结构和所述第一刚性电极结构形成第一感测电容器，其中，所述第一刚性电极结构和所述第二可偏转膜结构形成第二感测电容器，其中，所述第二可偏转膜结构和所述第二刚性电极结构形成第三感测电容器，并且其中，所述第二刚性电极结构和所述第三可偏转膜结构形成第四感测电容器。
113.根据一个实施例，第一可偏转膜下方的腔是对环境密封的。
114.根据一个实施例，第一感测电容器、第二感测电容器、第三感测电容器和第四感测电容器以电桥配置而连接。
115.根据一个实施例，第一至第四感测电容器以全差分感测配置而连接。
116.描述了可以单独使用或与本文描述的特征和功能组合使用的附加实施例和方面。
117.尽管已经在装置的上下文中将一些方面描述为特征，但清楚的是，这样的描述也可以被视为对方法的对应特征的描述。尽管已经在方法的上下文中将一些方面描述为特征，但清楚的是，这样的描述也可以被视为对装置的功能的对应特征的描述。
118.根据某些实现要求，控制电路的实施例可以以硬件或软件或至少部分以硬件或至少部分以软件来实现。通常，控制电路的实施例可以被实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码操作用于执行方法之一。程序代码例如可以存储在机器可读载体上。
119.在以上详细描述中，可以看出，为了使本公开流畅的目的，在示例中将各种特征分组在一起。公开的这种方法不应被解释为反映了所要求保护的示例需要比每个权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映的，主题可以在于少于单个公开示例的所有特征。因此，以下权利要求书由此并入到详细描述中，其中，每一权利要求可独立地作为单独的示例。虽然每个权利要求可以独立地作为单独的示例，但应当注意，尽管从属权利要求在权利要求书中可以涉及与一项或多项其他权利要求的特定组合，但是其他示例也可以包括该从属权利要求与每个其他从属权利要求的主题的组合或者每个特征与其他从属或独立权利要求的组合。除非说明不打算进行特定的组合，否则本文提出了这样的组合。此外，即使该权利要求不是直接从属于独立权利要求，也有将权利要求的特征包括到任何其他独立权利要求中的意图。
120.尽管本文已经说明和描述了具体实施例，但是本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实施例的范围的情况下，可以有各种替代和/或等效实现来替换所示出和描述的具体实施例。本技术旨在覆盖这里讨论的具体实施例的任何修改或变化。因此，意图是实施例仅由权利要求及其等同物来限制。