DE10062637A1

DE10062637A1 - Differential pressure sensor produced using bulk micro-machining using CMOS or bipolar production technology so that an analysis circuit is readily integrated with it, reducing production costs

Info

Publication number: DE10062637A1
Application number: DE10062637A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kolb; Wolfgang Werner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2020-12-16
Also published as: DE10062637B4

Abstract

Micro-machined differential pressure sensor comprises a substrate (1) with a hollow space (3) on one side of a main surface (2). The space is delimited by a movable membrane (4), a doped silicon wall (6) and an isolating layer (5). An opening (12), which is connected to a medium at a second pressure, connects to a channel (13) linking it to the hollow space. The hollow space, movable membrane and doped wall form a capacitor that is used to measure differential pressure. An analysis circuit is formed on the main surface of the pressure sensor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mikromechani sche Differenzdrucksensor zur Messung einer Druckdifferenz in zwei voneinander getrennten Räumen oder Medien.The present invention relates to a micromechanical device cal differential pressure sensor for measuring a pressure difference in two separate rooms or media.

Für Drucksensoren gibt es ein weites Anwendungsspektrum im Bereich der Industrie, Medizin, Haushalt und Verkehrswe sen. Der Bedarf wird durch die zunehmende Automatisierung in der Industrie sowie durch die Implementierung neuer Funktio nen in Kraftfahrzeugen stark zunehmen. Dieser Bedarf kann je doch nur mit kostengünstigen Sensoren gedeckt werden. Die je weiligen technischen Anwendungen erfordern hohe Genauigkeiten und eine hohe Flexibilität der Produkte.There is a wide range of applications for pressure sensors in the field of industry, medicine, household and traffic sen. The need is met by increasing automation in industry as well as through the implementation of new functions increase in motor vehicles. This need can vary but can only be covered with inexpensive sensors. The ever technical applications require high accuracy and high flexibility of the products.

Für viele Anwendungen von Drucksensoren ist dabei die Messung von Differenzdrücken, d. h. eines Unterschiedes zwi schen den herrschenden Drücken in zwei voneinander getrennten Räumen oder Medien, von großer Bedeutung. Dabei ist es im allgemeinen nicht ausreichend, zwei Drücke p₁ und p₂ mit zwei separaten Drucksensoren absolut zu messen und die gewonnenen Meßwerte danach voneinander zu subtrahieren. Der Grund hier für liegt in der zu geringen Meßgenauigkeit der allgemein zur Verfügung stehenden Absolutdruckmessvorrichtungen, die insbe sondere bei großen Druckbereichen bzw. hohen Absolutdrücken aber kleinen Differenzdrücken nicht genügt, die Druckdiffe renz Δp = p₂- p₁ hinreichend genau zu liefern.For many applications of pressure sensors, the measurement of differential pressures, ie a difference between the prevailing pressures in two separate rooms or media, is of great importance. It is generally not sufficient to measure two pressures p ₁ and p ₂ absolutely with two separate pressure sensors and then to subtract the measured values from each other. The reason for this is that the measuring accuracy of the generally available absolute pressure measuring devices is too low, which is not sufficient in particular for large pressure ranges or high absolute pressures but small differential pressures to provide the pressure difference Δp = p ₂ - p _{1 with} sufficient accuracy.

Die Messung eines Differenzdruckes Δp = p₂- p₁ durch die Verwendung zweier unabhängiger Absolutdrucksensoren führt bei kleinen Differenzdrücken (bezogen auf den Messbereich des Absolutdrucksensoren) zu erheblichen Meßfehlern. Bei einem Meßfehler der Absolutdrucksensoren von z. B. 1% ergibt sich bei einem Differenzdruck Δp von z. B. 5% des Meßbereiches be reits ein Fehler von 28%. The measurement of a differential pressure Δp = p ₂ - p ₁ by using two independent absolute pressure sensors leads to considerable measurement errors at small differential pressures (based on the measuring range of the absolute pressure sensors). In the event of a measurement error in the absolute pressure sensors of e.g. B. 1% results at a differential pressure Δp of z. B. 5% of the measuring range is already an error of 28%.

Zur Lösung dieses Problems wurden Halbleiter- Differenzdrucksensoren vorgeschlagen, bei denen eine einzige druckempfindliche Membran von der einen Seite mit dem ersten Druck pl und von der anderen Seite mit dem zweiten Druck p₂ beaufschlagt wird. Folglich wird bei einer derartigen Anord nung die Membran entsprechend der Druckdifferenz Δp = p₂- p₁ ausgelenkt und ermöglicht damit eine entsprechende Messung dieses Wertes. Die Meßgenauigkeit eines derartigen Differenz drucksensors ist abhängig von der Auslegung des Sensors, d. h. der Membran, der Abtastung der Membranauslenkung und der elektrischen bzw. elektronischen Auswertung etc..To solve this problem, semiconductor differential pressure sensors have been proposed in which a single pressure-sensitive membrane is acted upon by the first pressure p _{1 on} one side and the second pressure p ₂ on the other side. Consequently, in such an arrangement, the membrane is deflected in accordance with the pressure difference .DELTA.p = p ₂ -p ₁ and thus enables a corresponding measurement of this value. The measuring accuracy of such a differential pressure sensor depends on the design of the sensor, ie the membrane, the scanning of the membrane deflection and the electrical or electronic evaluation etc.

Bisher wurden derartige Halbleiter- Differenzdrucksensoren in einer sogenannten "Volumen- Mikromechanik-Technologie" (bulk micromachining) hergestellt, bei der das Substratmaterial unterhalb der Membran vollstän dig entfernt (z. B. durch Ätzen) werden muß. Die entsprechen den Produktionsprozesse sind jedoch im allgemeinen nicht kom patibel mit modernen CMOS- oder Bipolar-Halbleiterprozessen. Demzufolge ist es schwierig, zusätzlich zu der Drucksensor vorrichtung eine komplexe Auswerteschaltung direkt auf dem selben Halbleiterchip zu integrieren.So far, such semiconductor Differential pressure sensors in a so-called "volume Micromechanical technology "(bulk micromachining), where the substrate material is completely below the membrane dig must be removed (e.g. by etching). The correspond the production processes are generally not com compatible with modern CMOS or bipolar semiconductor processes. As a result, it is difficult to add to the pressure sensor device a complex evaluation circuit directly on the integrate the same semiconductor chip.

Ein weiterer prinzipieller Nachteil der mit einer Volu men-Mikromechanik-Technologie hergestellten Differenzdruck sensoren besteht darin, daß diese Differenzdrucksensoren aus gesprochen empfindlich auf die Montage- bzw. Gehäusebedingun gen reagieren. Gewöhnlich wird dieses Problem durch einen Wa fer-Bond-Prozess, d. h. durch das Verbinden zweier Wafer ge löst, bei dem der Systemwafer, welcher die eigentliche Druck sensorvorrichtung trägt, mit einem Trägerwafer verbunden wird. Solche Trägerwafer können ihrerseits aus einem Halblei termaterial oder aber auch aus thermisch angepaßten Gläsern oder Keramiken bestehen. Jeder Trägerwafer muß entweder vor oder nach dem Verbindungsprozeß mit dem Systemwafer struktu riert werden, damit eine Druckankopplung an die Membranunterseite erfolgen kann. Diese Strukturierung führt jedoch auch zu Justierproblemen, wenn sie vor dem Wafer-Bonden erfolgt. Erfolgt die Strukturierung dagegen nach dem Wafer-Bonden, so muß sie mit größter Vorsicht vorgenommen werden, da die emp findlichen Membranen sehr leicht beschädigt werden können, was entweder die Produktionsausbeute drastisch reduziert oder aber möglicherweise die Zuverlässigkeit und/oder Langzeitsta bilität der Drucksensoren beeinträchtigen kann.Another fundamental disadvantage of having a Volu men micromechanics technology produced differential pressure sensors is that these differential pressure sensors spoken sensitive to the mounting or housing conditions react. Usually a Wa fer bond process, d. H. by connecting two wafers triggers the system wafer, which is the actual pressure sensor device carries, connected to a carrier wafer becomes. Such carrier wafers can in turn consist of a semi-lead term material or also from thermally adapted glasses or ceramics. Each carrier wafer must either before or structure after the connection process with the system wafer be so that a pressure coupling to the underside of the membrane can be done. However, this structuring also leads alignment problems if it occurs before wafer bonding. If, on the other hand, the structuring takes place after wafer bonding, then it must be done with great care, since the emp sensitive membranes can be damaged very easily, which either drastically reduces the production yield or but possibly reliability and / or long-term sta balance of the pressure sensors can impair.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ei nen Differenzdrucksensor bereitzustellen, der die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet oder mindert. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Differenzdrucksensor bereitzustellen, der mit modernen CMOS- oder Bipolar-Halbleiterprozessen herstellbar ist.It is therefore the object of the present invention NEN differential pressure sensor to provide the above Avoids or reduces disadvantages of the prior art. In particular, it is an object of the present invention to provide a differential pressure sensor that works with modern CMOS or bipolar semiconductor processes can be produced.

Diese Aufgabe wird von dem Differenzdrucksensor gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsfor men, Ausgestaltungen und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.This task is performed by the differential pressure sensor Claim 1 solved. Further advantageous embodiments men, configurations and aspects of the present invention result from the subclaims of the description and the enclosed drawings.

Erfindungsgemäß wird ein Differenzdrucksensor zur Mes sung einer Druckdifferenz in zwei voneinander getrennten Räu men oder Medien bereitgestellt. Der erfindungsgemäße Diffe renzdrucksensor umfaßt die Merkmale:
According to the invention, a differential pressure sensor for measuring a pressure difference in two separate spaces or media is provided. The differential pressure sensor according to the invention comprises the features:

- A substrate with at least one on a main surface surface of the substrate arranged on a Side is bounded by a movable membrane; where with the moving membrane starting from the main Apply a first pressure to the surface of the substrate can be hit;
- at least one opening in the main surface of the sub strats, which are subjected to a second pressure can;
- At least one on the main surface of the substrate ordered channel that ver the cavity with the opening binds.

Der erfindungsgemäße Differenzdrucksensor besitzt den Vorteil, daß insbesondere bei großen Druckbereichen bzw. ho hen Absolutdrücken auch kleine Differenzdrücke Δp = p₂- p₁ hinreichend genau bestimmt werden können. Die hohe erzielbare Genauigkeit wird durch die Bildung des Differenzdrucks direkt an der beweglichen Membran gewährleistet. Daher kann der er findungsgemäße Differenzdrucksensor auf die Höhe des maxima len Differenzdrucks (z. B. 10⁴ Pa) ausgelegt werden während bei der Bestimmmung eines Differenzdrucks mit Hilfe von zwei Ab solutdrucksensoren die beiden Absolutdrucksensoren jeweils auf den maximalen Absolutdruck (z. B. 10⁶ Pa) ausgelegt werden müssen.The differential pressure sensor according to the invention has the advantage that, in particular in the case of large pressure ranges or high absolute pressures, small differential pressures .DELTA.p = p ₂ -p ₁ can be determined with sufficient accuracy. The high achievable accuracy is guaranteed by the formation of the differential pressure directly on the movable membrane. Therefore, he differential pressure sensor according to the invention can be designed for the level of the maximum differential pressure (e.g. 10 ⁴ Pa) while when determining a differential pressure with the aid of two absolute pressure sensors, the two absolute pressure sensors each have the maximum absolute pressure (e.g. 10 ⁶ Pa) must be designed.

Da sowohl der Hohlraum als auch der Kanal an der Ober fläche des Substrats angeordnet sind, können gängige Verfah ren der Oberflächenmikromechanik eingesetzt werden, um den erfindungsgemäßen Differenzdrucksensor herzustellen. Insbe sondere können solche Verfahren der Oberflächenmikromechanik eingesetzt werden, die mit Standard CMOS- bzw. Bipolar- Prozessen kompatibel sind. Dementsprechend kann auf die bis her eingesetzten Verfahren der Volumen-Mikromechanik mit ih ren Prozeß- bzw. Montage-Schwierigkeiten verzichtet werden.Since both the cavity and the channel on the upper surface of the substrate are arranged, common procedure Ren of the surface micromechanics are used to the to produce differential pressure sensor according to the invention. in particular In particular, such methods of surface micromechanics can used with standard CMOS or bipolar Processes are compatible. Accordingly, up to volume micromechanics with ih Ren process or assembly difficulties can be dispensed with.

Der erfindungsgemäße Differenzdrucksensor besitzt dar über hinaus den Vorteil, daß er mit weiteren Komponenten auf einem einzigen Substrat (Chip) integriert werden kann. Dabei weist der erfindungsgemäße Differenzdrucksensor einen sehr geringen Flächenbedarf auf, da zur Bildung des Differenz drucks nur eine einzige Membran benötigt wird. Daraus ergeben sich Vorteile hinsichtlich des Preises bzw. hinsichtlich der zur Verfügung stehenden Fläche. The differential pressure sensor according to the invention has furthermore the advantage that it has additional components can be integrated into a single substrate (chip). there the differential pressure sensor according to the invention has a very low space requirement, because to form the difference pressure only a single membrane is needed. Resulting from it advantages in terms of price or in terms of available space.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bilden die be wegliche Membran und die der Membran gegenüber liegende Seite des Hohlraums einen Kondensator. Die durch eine Druckdiffe renz ausgelösten Kapazitätsänderungen werden somit als Maß für die Druckdifferenz ausgewertet.According to a preferred embodiment, the be movable membrane and the side opposite the membrane of the cavity a capacitor. That through a pressure difference Capacity changes triggered are therefore a measure evaluated for the pressure difference.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ei ne an der Hauptoberfläche des Substrats angeordnete Auswerte schaltung vorgesehen. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Auswerteschaltung einen Sigma/Delta-Signalwandler umfaßt. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn eine an der Haupt oberfläche des Substrats angeordnete Strom/Spannungs versorgung vorgesehen ist.According to a further preferred embodiment, ei ne evaluations arranged on the main surface of the substrate circuit provided. It is particularly preferred if the evaluation circuit a sigma / delta signal converter includes. Furthermore, it is preferred if one is on the main Current / voltage arranged on the surface of the substrate supply is provided.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der beweglichen Membran ein Stempel angeordnet. Durch einen Stempel wird der Bereich, über den sich der erfindungsgemäße Differenzdrucksensor linear verhält, deutlich erweitert. Wei terhin ist es bevorzugt, wenn die bewegliche Membran aus Po lysilizium aufgebaut ist.According to a further preferred embodiment, is on a stamp is arranged on the movable membrane. Through a Stamp is the area over which the invention Differential pressure sensor behaves linearly, significantly expanded. Wei furthermore, it is preferred if the movable membrane is made of Po lysilicon is built.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zu mindest eine Druckanschlußeinheit vorgesehen, über die die bewegliche Membran und/oder die Öffnung mit dem ersten bzw. zweiten Druck beaufschlagt wird. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Druckanschlußeinheit eine zylinderförmige Leitung aufweist, die auf die Hauptoberfläche des Substrats geklebt ist.According to a further preferred embodiment, is closed at least one pressure connection unit is provided, via which the movable membrane and / or the opening with the first or second pressure is applied. It is special preferred if the pressure connection unit is cylindrical Has line that on the main surface of the substrate is glued.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Hohlraum und der Kanal gleichzeitig mit Hilfe einer Opferschicht gebildet wer den.It is further preferred if the cavity and the Channel formed simultaneously with the help of a sacrificial layer the.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnungen näher dargestellt. Es zeigen:The invention is described below with reference to the figures of the Drawings shown in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematischen Querschnitt durch eine Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Differenzdrucksen sors, Fig. 1 is a schematic cross section through an exporting approximate shape of the differential haw invention sors,

Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf den Kanal und den Hohlraum aus Fig. 1, Fig. 2 is a schematic plan view of the channel and the cavity of Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Aufsicht auf einen erfindungsge mäßen Differenzdrucksensor, und Fig. 3 is a schematic plan view of an inventive differential pressure sensor, and

Fig. 4 eine schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Differenz drucksensors. Fig. 4 is a schematic cross section through a further embodiment of the differential pressure sensor according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors. Dabei zeigt Fig. 1 den Ausschnitt eines größeren Halbleiter chips 1 (Substrat), in dem die eigentliche Diffrenzdruckmes sung vorgenommen wird. Dazu ist an der Hauptoberfläche 2 des Halbleiterchips 1 ein Hohlraum 3 angeordnet, der mit einer beweglichen Membran 4, einer isolierenden Schicht 5 und einer Siliziumschicht 6 gebildet wird. Dabei ist die isolierenden Schicht 5 der übrig gebliebene Teil einer Opferschicht, die zur Herstellung des Hohlraums eingesetzt wird. Die Silizium schicht 6 ist z. B. ein Siliziumsubstrat oder eine auf einem Siliziumsubstrat aufgebrachte Silizium-Epitaxieschicht. Fig. 1 shows a schematic cross section through an embodiment of the differential pressure sensor of the invention. Here, FIG. 1 shows a section of a larger semiconductor chips 1 (substrate) in which the actual Diffrenzdruckmes is made solution. For this purpose, the semiconductor chip 1 is disposed a cavity 3 at the main surface 2 which is formed with a movable diaphragm 4, an insulating layer 5 and a silicon layer. 6 The insulating layer 5 is the remaining part of a sacrificial layer that is used to produce the cavity. The silicon layer 6 is z. B. a silicon substrate or a silicon epitaxial layer applied to a silicon substrate.

In dieser Siliziumschicht 6 gegenüber der beweglichen Membran 4 ist ein dotiertes Gebiet, ein sogenannte "doped well", ausgebildet. Das Dotiergebiet ist beispielsweise mit tels Implantation und/oder Diffusion hergestellt. Das Dotier gebiet bildet somit eine Elektrode des Kondensators, der durch den Hohlraum 3 gebildet ist. Die andere Elektrode des Kondensators wird durch die bewegliche Membran 4 gebildet, die in dem vorliegenden Beispiel aus dotiertem Polysilizium aufgebaut ist. A doped area, a so-called "doped well", is formed in this silicon layer 6 opposite the movable membrane 4 . The doping region is produced, for example, by means of implantation and / or diffusion. The doping area thus forms an electrode of the capacitor, which is formed by the cavity 3 . The other electrode of the capacitor is formed by the movable membrane 4 , which in the present example is made of doped polysilicon.

Über der beweglichen Membran 4 ist eine Isolationschicht 8 angeordnet, die im vorliegenden Beispiel aus Siliziumoxid aufgebaut ist. Je nach Herstellungsprozeß kann die Isolation schicht 8 auch aus mehreren Isolationsschichten bestehen. Weiterhin ist über der Isolationschicht 8 eine Passivierungs schicht 9 angeordnet, die im vorliegenden Beispiel aus Sili ziumnitrid aufgebaut ist. Die Isolationschicht 8 sowie die Passivierungsschicht 9 wurden strukturiert, so daß über dem Randbereich der beweglichen Membran ein Graben 10, ein soge nannter "Kragen", und über dem zentralen Bereich der bewegli chen Membran 4 ein Stempel 11 entsteht. Durch den Stempel 11 wird der Bereich, über den sich der erfindungsgemäße Diffe renzdrucksensor linear verhält, deutlich erweitert. Gleich zeitig kann durch die Breite des Grabens 10 die Beweglichkeit der Membran 4 eingestellt werden. Ausgehend von der Haupto berfläche des Halbleiterchips 1 (Substrat) kann die bewegli chen Membran 4 somit mit einem ersten Druck beaufschlagt wer den.An insulating layer 8 is arranged above the movable membrane 4 , which is constructed from silicon oxide in the present example. Depending on the manufacturing process, the insulation layer 8 can also consist of several insulation layers. Furthermore, a passivation layer 9 is arranged above the insulation layer 8 , which is constructed in the present example from silicon nitride. The insulation layer 8 and the passivation layer 9 were structured so that a trench 10 , a so-called "collar", and above the central region of the movable membrane 4, a stamp 11 is formed over the edge region of the movable membrane. By the stamp 11 , the area over which the differential pressure sensor according to the invention behaves linearly is significantly expanded. At the same time, the mobility of the membrane 4 can be adjusted by the width of the trench 10 . Starting from the main surface of the semiconductor chip 1 (substrate), the movable membrane 4 can thus be pressurized with a first pressure.

In der Hauptoberfläche 2 des Halbleiterchips 1 (Sub strat) ist weiterhin eine Öffnung 12 vorgesehen, die mit ei nem zweiten Druck beaufschlagt werden kann. Die Öffnung 12 reicht von Hauptoberfläche 2 des Halbleiterchips 1 (Substrat) durch die Passivierungsschicht 9 sowie die Isolationschichten 8a bis 8c bis zum einem Kanal 13. Der Kanal 13 verbindet die Öffnung 12 mit dem Hohlraum 3, so daß die Unterseite der be weglichen Membran mit dem zweiten Druck beaufschlagt werden kann. Der Kanal 13 wurde dabei in der gleichen Opferschicht 5 erzeugt, die auch bei der Herstellung des Hohlraums einge setzt wurde. Eine schematische Aufsicht auf den Kanal 13 und den Hohlraum 3 ist in Fig. 2 gezeigt.In the main surface 2 of the semiconductor chip 1 (sub strat), an opening 12 is also provided, which can be acted upon by a second pressure. The opening 12 extends from the main surface 2 of the semiconductor chip 1 (substrate) through the passivation layer 9 and the insulation layers 8 a to 8 c to a channel 13 . The channel 13 connects the opening 12 with the cavity 3 , so that the underside of the movable membrane can be subjected to the second pressure. The channel 13 was generated in the same sacrificial layer 5 , which was also used in the manufacture of the cavity. A schematic top view of the channel 13 and the cavity 3 is shown in FIG. 2.

Die bewegliche Membran 4 wird nun in Abhängigkeit des Differenzdrucks Δp = p₂- p₁ entweder nach oben oder unten ausgelenkt, was sich in einer Kapazitätsänderung des durch die bewegliche Membran 4 und den dotierten Bereich 7 gebildeten Kondensator widerspiegelt. Der erfindungsgemäße Diffe renzdrucksensor besitzt den Vorteil, daß insbesondere bei großen Druckbereichen bzw. hohen Absolutdrücken auch kleine Differenzdrücke Δp = p₂- p₁ hinreichend genau bestimmt wer den können. Die hohe erzielbare Genauigkeit wird durch die Bildung des Differenzdrucks direkt an der beweglichen Membran gewährleistet. Daher kann der erfindungsgemäße Differenz drucksensor auf die Höhe des maximalen Differenzdrucks (z. B. 10⁴ Pa) ausgelegt werden während bei der Bestimmmung eines Differenzdrucks mit Hilfe von zwei Absolutdrucksensoren die beiden Absolutdrucksensoren jeweils auf den maximalen Abso lutdruck (z. B. 10⁶ Pa) ausgelegt werden müssen.The movable membrane 4 is now deflected depending on the differential pressure Δp = p ₂ - p ₁ either upwards or downwards, which is reflected in a change in capacitance of the capacitor formed by the movable membrane 4 and the doped region 7 . The differential pressure sensor according to the invention has the advantage that, in particular in the case of large pressure ranges or high absolute pressures, even small differential pressures .DELTA.p = p ₂ -p _{1 are determined with} sufficient accuracy who can. The high achievable accuracy is guaranteed by the formation of the differential pressure directly on the movable membrane. Therefore, the differential pressure sensor according to the invention can be designed for the level of the maximum differential pressure (e.g. 10 ⁴ Pa) while when determining a differential pressure with the help of two absolute pressure sensors, the two absolute pressure sensors each have the maximum absolute pressure (e.g. 10 ⁶ Pa) must be interpreted.

Fig. 3 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen erfin dungsgemäßen Differenzdrucksensor. Neben dem eigentlichen Druckmessbereich 14 sind auf dem erfindungsgemäßen Differenz drucksensor weiteren Komponenten, insbesondere eine Auswerte schaltung 15, eine Strom/Spannungsversorgung 16, eine Schal tung zur Erzeugung eines Zeitsignals 17, eine Kalibrations schaltung 18 und eine Schnittstelle 19 vorgesehen. All diese weiteren Komponenten sind auf einem einzigen Substrat (Chip) integriert. Fig. 3 shows a schematic plan view of an inventive differential pressure sensor. In addition to the actual pressure measuring range 14 , further components, in particular an evaluation circuit 15 , a current / voltage supply 16 , a circuit device for generating a time signal 17, a calibration circuit 18 and an interface 19 are provided on the differential pressure sensor according to the invention. All these other components are integrated on a single substrate (chip).

Da zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Differenzdruck sensor solche Verfahren der Oberflächenmikromechanik einge setzt werden können, die mit Standard CMOS- bzw. Bipolar- Prozessen kompatibel sind, können diese weiteren Komponenten aus Standardkomponenten ausgewählt werden, wie sie in soge nannten "Librarys" gespeichert sind. Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Differenzdrucksensor einen sehr geringen Flächenbedarf auf, da zur Bildung des Differenzdrucks nur ei ne einzige Membran benötigt wird. Dementsprechend kann mehr Chipfläche für die übrigen Komponenten, z. B. eine Auswerte schaltung und/oder eine Strom/Spannungsversorgung, verwendet werden. Since to generate the differential pressure according to the invention Sensor such methods of surface micromechanics turned can be set using standard CMOS or bipolar These additional components can be compatible with processes can be selected from standard components as described in so-called called "libraries" are stored. In addition, the differential pressure sensor according to the invention a very low Space requirement, since only ei ne only membrane is needed. Accordingly, more can be done Chip area for the other components, e.g. B. an evaluation circuit and / or a current / voltage supply used become.

Fig. 4 zeigt eine schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Differenzdruck sensors. Dabei ist über der beweglichen Membran 4 und über der Öffnung 12 jeweils eine Druckanschlußeinheit 20, z. B. ein Kunststoffkamin oder ein Kunststoff-Schlauchanschluß als eine zylinderförmige Leitung, gasdicht auf Passivierungs schicht 9 geklebt. Mittels dieser Druckanschlußeinheiten 20 können auf einfache Weise die zu messenden Drücke getrennt voneinander der Membran 4 bzw. der Öffnung 12 zugeführt wer den. Fig. 4 shows a schematic cross section through a further embodiment of the differential pressure sensor according to the invention. It is to the movable diaphragm 4 and the opening 12 each have a pressure connection unit 20 z. B. a plastic fireplace or a plastic hose connection as a cylindrical line, gas-tight on passivation layer 9 glued. By means of this pressure connection units 20 , the pressures to be measured can be supplied separately from the membrane 4 or the opening 12 in a simple manner.

Claims

1. Micromechanical differential pressure sensor for measuring a pressure difference in two separate rooms or media with:
a substrate ( 1 ) with at least one on a main surface ( 2 ) of the substrate ( 1 ) arranged cavity ( 3 ), which is delimited on one side by a movable membrane ( 4 ); wherein the movable membrane ( 4 ), starting from the main surface ( 2 ) of the substrate ( 1 ), can be subjected to a first pressure;
at least one opening ( 12 ) in the main surface ( 2 ) of the substrate ( 1 ) which can be subjected to a second pressure;
at least one on the main surface ( 2 ) of the sub strate ( 1 ) arranged channel ( 13 ) which connects the cavity ( 3 ) with the opening ( 12 ).

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the movable membrane ( 4 ) and that of the membrane ( 4 ) form a capacitor against the opposite side of the cavity ( 3 ).

3. Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that a on the main surface ( 2 ) of the substrate ( 1 ) angeord designated evaluation circuit ( 15 ) is provided.

4. Sensor according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit ( 15 ) comprises a sigma / delta signal converter.

5. Sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that a current / voltage supply ( 16 ) is provided on the main surface ( 2 ) of the substrate ( 1 ).

6. Sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that on the movable membrane ( 4 ) a stamp ( 11 ) is angeord net.

7. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the movable membrane ( 4 ) is made of polysilicon.

8. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one pressure connection unit ( 20 ) is provided, via which the movable membrane ( 4 ) and / or the opening ( 12 ) is acted upon by the first or second pressure.

9. Sensor according to claim 8, characterized in that the pressure connection unit ( 20 ) has a cylindrical line which is glued to the main surface ( 2 ) of the substrate ( 1 ).

10. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity ( 3 ) and the channel ( 13 ) are formed simultaneously with the aid of a sacrificial layer ( 5 ).