DE102019200917A1 - MEMS-Sensor sowie Verfahren zum Betreiben eines MEMS-Sensors - Google Patents

MEMS-Sensor sowie Verfahren zum Betreiben eines MEMS-Sensors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen MEMS-Sensor, umfassend eine auslenkbar angeordnete Funktionsschicht, eine Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung einer Auslenkung der Funktionsschicht in ein elektrisches Signal, wobei die Umwandlungseinrichtung zumindest ein elektrisches Element umfasst, wobei das zumindest eine elektrische Element mit einem ersten Bereich zumindest teilweise elektrisch verbunden ist und wobei der erste Bereich mit einem zweiten Bereich zumindest teilweise elektrisch verbunden und wobei erster und zweiter Bereich und/oder erster Bereich und das zumindest eine elektrische Element in einer Sperr- und einer Durchlassrichtung elektrisch betreibbar sind und eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, das zumindest eine elektrische Element und den ersten Bereich und/oder den ersten Bereich und den zweiten Bereich in Durchlassrichtung zumindest teilweise zum Bereitstellen von Wärmeenergie zu betreiben.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen MEMS Sensor, umfassend eine auslenkbar angeordnete Funktionsschicht.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben eines MEMS-Sensors.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige MEMS-Sensoren mit auslenkbar angeordneter Funktionsschicht anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung anhand von MEMS-Drucksensoren beschrieben.
  • Stand der Technik
  • Mikrosystemtechnisch hergestellte Drucksensoren weisen üblicherweise eine Membran aus Silizium auf, die bei Änderung des Druckes auf der Membranoberfläche mit einer Auslenkung der Membran reagieren. Diese Auslenkung beziehungsweise der dadurch verursachte mechanische Stress an der Membrankante kann mittels piezoresistiver Widerstände in ein elektrisches Signal überführt werden. Um negative Einflüsse auf die Sensorperformance bei niedrigen Temperaturen, zum Beispiel aufgrund Ausdehnungskoeffizienten im Gesamtaufbau, zu vermeiden, sind Drucksensoren mit integriertem Heizer bekannt geworden, welche die Temperatur des Sensors auf ein gewisses Mindestniveau erhöhen können. Bei diesen werden in einer Metallleiterbahn oder auch in einer eindiffundierten Halbleiter-Leiterbahn, die über zusätzliche Bondpads angeschlossen wird, über elektrischen Strom Joule'sche Wärme erzeugt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung einen MEMS-Sensor bereit, umfassend eine auslenkbar angeordnete Funktionsschicht, eine Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung einer Auslenkung der Funktionsschicht in ein elektrisches Signal, wobei die Umwandlungseinrichtung zumindest ein elektrisches Element umfasst, wobei das zumindest eine elektrische Element mit einem ersten Bereich zumindest teilweise elektrisch verbunden ist und wobei der erste Bereich mit einem zweiten Bereich zumindest teilweise elektrisch verbunden und wobei erster und zweiter Bereich und/oder erster Bereich und das zumindest eine elektrische Element in einer Sperr- und einer Durchlassrichtung elektrisch betreibbar sind und eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, das zumindest eine elektrische Element und den ersten Bereich und/oder den ersten Bereich und den zweiten Bereich in Durchlassrichtung zumindest teilweise zum Bereitstellen von Wärmeenergie zu betreiben.
  • Die ersten und zweiten Bereiche können Teil des Substrats sein, indem das Substrat dotiert wird. Dadurch können oberflächennahe erste und zweite Bereiche entstehen, aber auch tiefergehende Wannen. Alternativ kann auch das Aufbringen von entsprechend dotierten Flächen auf dem Substrat diese ersten und zweiten Bereiche definieren. Durch eine geeignete Dotierung kann nachfolgend in einen oder in beide Bereiche/Wannen wenigstens eine elektrische und/oder elektronische Komponenten eingebracht werden. So ist denkbar, in eine n-dotierte Wanne ein p-dotierten Piezowiderstand einzubringen. Hierdurch wird verhindert, dass der durch eine Verbiegung erzeugte Strom in dem Piezowiderstand ungehindert in das Substrat abwandert.
  • In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines MEMS-Sensors gemäß einem der Ansprüche 1-11 bereit, wobei mittels der Steuereinrichtung der erste und zweite Bereich in Durchlassrichtung zumindest teilweise zum Bereitstellen von Wärmeenergie betrieben wird.
  • Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass dadurch eine separate Heizeinrichtung entfallen und damit der Bauraum insgesamt gesenkt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass damit die Herstellungskosten reduziert werden können.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Sperr- und Durchlassrichtung von erstem Bereich und zumindest einem elektrischen Element einerseits und von erstem Bereich und zweitem Bereich andererseits entgegengesetzt. Vorteil hiervon ist, dass damit entweder ein Stromfluss von dem ersten Bereich zu dem zweiten Bereich oder von dem ersten Bereich zu dem zumindest einen elektrischen Element erfolgt, was ein einfaches Betreiben zum Auslesen von Signalen einerseits und zum Heizen andererseits ermöglicht.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Umwandlungseinrichtung eine Wheatstone-Brückenschaltung mit zumindest vier elektrischen Elementen in Form von Widerständen. Damit kann auf einfache Weise eine Umwandlungseinrichtung zur Bereitstellung eines elektrischen Signals für die Auslenkung der Funktionsschicht bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die elektrischen Widerstände implantierte oder eindiffundierte piezoresistive Widerstände. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit die Widerstände direkt mit der Membran interagieren können und Auslenkungen der Membran direkt mittels den Widerständen detektierbar sind.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, den ersten und zweiten Bereich temporär in Sperrrichtung und temporär in Durchlassrichtung zu betreiben. Damit kann auf einfache Weise einerseits gezielt das elektrische Signal für eine Auslenkung der Funktionsschicht ausgelesen werden, andererseits kann in Durchlassrichtung ein hoher Strom durch den MEMS-Sensor geleitet werden, sodass der MEMS-Sensor sich aufheizt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Bereich in Form einer Wanne ausgebildet, in der das zumindest eine elektrische Element angeordnet ist, insbesondere wobei Wanne und das zumindest eine elektrische Element unterschiedliche Dotierung aufweisen. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass Strom von dem zumindest einen elektrischen Element abfließt anstatt durch die Umwandlungseinrichtung zu fließen. Dies verbessert die Effizienz und die Sensorperformance. Unter einer „Wanne“ ist insbesondere ein im Wesentlichen dreidimensionales Volumen mit abgerundeten Ecken zu verstehen, wobei das Volumen durch ein erstes Material bis auf eine Seitenfläche begrenzt ist und ansonsten mit einem zweiten Material vollständig aufgefüllt ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind der erste und/oder der zweite Bereich mittels jeweils einer Mehrzahl von Kontaktierungen, insbesondere Durchkontaktierungen mit einer Spannung beaufschlagbar. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit der Strom auf eine große Querschnittsfläche des Übergangs zwischen den beiden Bereichen verteilt werden kann, was einen hohen gleichmäßigen Stromdurchfluss ermöglicht und eine hohe Erwärmung sicherstellen kann, da der Widerstand beim Übergang zwischen den beiden Bereichen geringgehalten werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die auslenkbar angeordnete Funktionsschicht im ersten Bereich angeordnet. Auf diese Weise kann mittels des zumindest einen elektrischen Elements direkt die Auslenkung der Funktionsschicht in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Insoweit wird der Bauraum verkleinert.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest ein zusätzliches Umgebungselement, insbesondere in Form einer Wanne, angeordnet, wobei das zumindest eine zusätzliche Umgebungselement so ausgebildet ist, dass es den ersten Bereich und den zweiten Bereich zumindest teilweise umgibt. Damit wird die Bereitstellung von noch mehr Wärmeenergie ermöglicht.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest eine zusätzliche Kontaktierung für zumindest einen der Bereiche angeordnet und die Steuereinrichtung ist ausgebildet, Wärmeenergie mittels Betreiben von erstem und zweitem Bereich in Durchlassrichtung bereitzustellen und zeitlich parallel die Umwandlungsrichtung so zu betreiben, dass ein elektrisches Signal von der Umwandlungseinrichtung bereitstellbar ist. Auf diese Weise wird die Sensorperformance weiter verbessert.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist ein Temperaturmesselement, insbesondere eine Diode, angeordnet und die Steuereinrichtung ist ausgebildet, das Temperaturmesselement zum Bereitstellen von Wärmeenergie zu betreiben. Damit wird eine genaue Kontrolle beziehungsweise Steuerung der Abgabe der Wärmeenergie ermöglicht.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
  • Figurenliste
  • Dabei zeigt
    • 1 einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 3 einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Im Detail ist in 1 ein MEMS-Sensor 1 in Draufsicht gezeigt. Der MEMS-Sensor 1 umfasst dabei ein Substrat (ohne Bezugszeichen). Auf dem Substrat sind ein erster Bereich 10 und ein zweiter Bereich 11 angeordnet. Der erste und/oder zweite Bereich kann dabei direkt im Substrat als dotierter oberflächennaher Bereich oder als tiefergehende dotierte Wanne vorgesehen sein. Hierbei ist besonders vorgesehen, dass beide Bereiche unterschiedlich dotiert sind. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass mittels üblicher mikromechanischer Verfahren, wie der Verwendung von Maskierungen und Dotierungen, erste und zweite Flächen zur Definition der ersten und zweiten Bereiche auf dem Substrat aufgebracht werden. Weiter ist eine Umwandlungseinrichtung 2 angeordnet, die ihrerseits eine Wheatstone-Brückenschaltung 16 mit piezoresistiven Widerständen 9 im ersten Bereich 10 und entsprechenden elektrischen Kontaktierungen 4a, 4b, 6a, 6b, im zweiten Bereich 11 aufweist. Im zweiten Bereich 11 ist weiter eine elektrische Kontaktierung 7 für eine Temperatursensordiode 8 angeordnet. Weiterhin sind die Kontaktierungen 4a, 4b der Wheatstone-Brückenschaltung 16 mit einer Steuereinrichtung 5 verbunden. Des Weiteren sind in dem zweiten Bereich 11, der im wesentlichen L-förmig auf einer im wesentlichen quadratischen Fläche ausgebildet ist, zwei Kontaktierungen 6a und 6b angeordnet. Die Kontaktierungen 4a, 4b, 6a, 6b sind hierbei über entsprechende Metallisierungsbahnen mit den piezoresistiven Widerständen 9, erstem und zweitem Bereich 10, 11 und dergleichen verbunden.
  • Zwischen den beiden Schenkeln des L-förmigen zweiten Bereichs 11 ist der erste Bereich 10 angeordnet. In dem ersten Bereich 10 ist, wie vorstehend ausgeführt, die Wheatstone-Brückenschaltung 16 mit vier piezoresistiven p-dotierten Widerständen 9 angeordnet. Diese sind einerseits mit den Kontaktierungen 6a, 6b zum Abgreifen eines elektrischen Signals, angeordnet im zweiten Bereich 11, verbunden, andererseits mit den beiden Kontaktierungen 4a, 4b, ebenfalls angeordnet im zweiten Bereich 11, zwischen den eine Spannung mittels der Steuereinrichtung 5 angelegt werden kann. Der erste Bereich 10 ist hier als Wanne ausgebildet und n-dotiert. Der zweite Bereich 11 ist hingegen p-dotiert. Weiterhin sind die piezoresistiven p-dotierten Widerstände 9 mit einer auslenkbaren Membran 3 des MEMS-Sensors 1 verbunden, beispielsweise in diese eingebunden oder implantiert. Die Membrankante ist mit Bezugszeichen 3a bezeichnet. Wird die Membran 3 beispielsweise durch eine Druckänderung ausgelenkt, ändert sich der jeweilige piezoresistive Widerstand 9 und es wird ein entsprechend verändertes elektrisches Signal über die Kontaktierungen 6a, 6b bereitgestellt zur Messung des Drucks beziehungsweise der Änderung desselben.
  • Um zu vermeiden, dass bei einer Beaufschlagung der Kontaktierungen 4a, 4b der Strom von den piezoresistiven Widerständen 9 ins Substrat abfließt statt durch die komplette Wheatstone-Brückenschaltung 16 zu fließen, sind diese Piezowiderstände 9 in dem ersten Bereich 10, der die Form einer Wanne aufweist, angelegt beziehungsweise in dieser angeordnet, bei p-dotierten piezoresistiven Widerständen 9 beispielsweise in eine n-dotierten Wanne 10. Bei p-dotierten Piezowiderständen 9 müssen diese stets auf einem niedrigeren elektrischen Potential als die n-dotierte Wanne 10 liegen, damit einerseits die p-dotierten Piezowiderstände 9 zur n-dotierten Wanne 10, anderseits die n-dotierte Wanne 10 zum zweiten, ebenfalls p-dotierten Bereich 11 in Sperrrichtung verschaltet sind.
  • Die Steuereinrichtung 5 betreibt nun n-dotierte Wanne 10 und die p-dotierten Piezowiderstände 9 abwechselnd einerseits gezielt in Sperrrichtung, um das Drucksignal durch die Auslenkung der Membran 3 auslesen zu können und andererseits gezielt in Durchlassrichtung, um einen hohen Strom durch den MEMS-Sensor 1 leiten zu können, welcher den MEMS-Sensor 1 aufheizt. Hierbei kann der höchste Widerstand in der Abfolge beziehungsweise Kette: Kontaktierung 4a, 4b - „höheres elektrisches Potential“ - zu Kontaktierung 4b, 4a - „niedriges elektrisches Potential“ - die in Durchlassrichtung betriebene und durch die beiden Bereiche 10,11, also p-Bereich 11/n-Wanne 10 gebildete Diode sein oder aber auch ein Widerstand aus einer Metallleiterbahn oder einer Halbleiterleiterbahn. Auch kann umgekehrt bei n-dotierten Widerständen 9 eine p-dotierte Wanne 10 verwendet werden.
  • Um einen höheren Heizstrom zu erreichen, können statt den p-dotierten Piezowiderständen 9 auch die p-dotierten Wannen 11 verwendet werden. Zusätzlich ist eine hohe Zahl an dicht angeordneten Durchkontaktierungen 60a, 60b dargestellt, die es ermöglichen, den Strom auf eine große Querschnittsfläche des p/n-Übergangs der beiden Bereiche 10, 11 zu verteilen. Um beispielsweise ein MEMS-Drucksensorpackage mit üblicher Wärmeankopplung um 15 °C zu erwärmen, wird ein Heizwiderstand auf dem MEMS-Sensor 1 von ≤100 Ohm bei einer Versorgungsspannung von 1,6 V benötigt, so dass sich ein Stromfluss von 16 mA und eine Leistungsabgabe von 32 mW ergibt. Eine bei bereits bekannten Drucksensoren üblicherweise verwendete Temperaturdiode leitet bei 0,8 V circa 1 mA Strom. Nimmt man für die in 1 dargestellte p/n-Bereichsdiode 10, 11 ein gleiches Verhalten an, so wird lediglich die 16-fache Querschnittsfläche benötigt, um den erforderlichen Strom leiten zu können. Diese Querschnittsfläche ist mit den um die Membran 3 angelegten Bereiche 10, 11 erreichbar. Dabei wird die Hälfte der Heizleistung in der Diode, 0,8 V, und die andere Hälfte in Metall- oder Halbleiterleiterbahnen, 0,8 V, abgegeben, so dass durch geeignetes Platzieren letzterer Leiterbahnen ein geringer Temperaturgradient über die Chip-Oberfläche realisiert werden kann.
  • In 1 sind vorteilhafterweise die Kontaktierungen 4a, 4b zur Spannungsversorgung und nicht für die Signalleitungen der Wheatstone-Brückenschaltung 16 über entsprechende Metallleiterbahnen beziehungsweise Metallisierungen an eine hohe Zahl der Vias beziehungsweise Durchkontaktierungen 60a, 60b angeschlossen, damit im Drucksensorsignal-Auslesemodus, wobei die Bereiche 10, 11 in Sperrrichtung betrieben werden, ein möglicher Leckstrom durch die Sperrschicht der Bereiche 10, 11 keinen Einfluss auf das Sensorsignal hat: Bei externer Spannungsregelung der Wheatstone-Brückenschaltung 16 beziehungsweise ihrer Kontaktierungen 4a, 4b ändert sich der Strom durch die Wheatstone-Brückenschaltung 16 auch bei einem sich verändernden Leckstrom nicht signifikant.
  • Zum Auslesen des elektrischen Signals wird die erste Kontaktierung 4a geerdet und die zweite Kontaktierung 4b mit einer Spannung VDD beaufschlagt. Damit ist der zweite Bereich 11 auf einem niedrigeren Potenzial als der erste Bereich 10 und die so zwischen den beiden Bereichen 10, 11 gebildete Diode wird in Sperrrichtung betrieben; der Strom fließt durch die Wheatstone-Brückenschaltung 16. Zum Bereitstellen von Wärmeenergie wird nun die Kontaktierung 4b geerdet und die Kontaktierung 4a mit einer Spannung VDD beaufschlagt mittels der Steuereinrichtung 5. Damit weist der zweite Bereich 11 ein höheres elektrisches Potenzial auf als der erste Bereich 10 und die zwischen den beiden Bereichen 10, 11 gebildete Diode wird somit in Durchlassrichtung betrieben. Der Strom fließt in Richtung 50 vom zweiten Bereich 11 zum ersten Bereich 10, wobei der durch die Diode gebildete Widerstand der Heizwiderstand ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Abstand zwischen den Durchkontaktierungen 60b im ersten Bereich 10 gegenüber den Durchkontaktierungen 60a im zweiten Bereich 11 erhöht werden. In einerweiteren alternativen Ausführungsform können die Durchkontaktierungen 60a, 60b, anders als in 1 dargestellt, nicht an die Kontaktierungen 4a, 4b angeschlossen werden, sondern zumindest teilweise, insbesondere vollständig an die Signalleitungen, die mit den Kontaktierungen 6a, 6b verbunden sind.
  • 2 zeigt einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 2 ist im Wesentlichen ein MEMS-Sensor 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zum MEMS-Sensor 1 gemäß 1 sind beim MEMS-Sensor 1 gemäß 2 nun zwei zusätzliche unterschiedlich dotierte Wannen 14, 15 angeordnet, sodass sich im Wesentlichen von innen nach außen folgende Anordnung ergibt: Im Inneren ist eine n-dotierte Wanne 10 angeordnet, welche die Wheatstone-Brückenschaltung 16 mit den piezo-resistiven Widerständen 9, welche p-dotiert sind, umfasst. Diese n-dotierte Wanne 10 ist von einer zweiten Wanne 11 umgeben, die p-dotiert ist und die dem zweiten Bereich 11 entspricht mit Kontaktierungen 4a, 4b, 6a, 6b für die Wheatstone-Brückenschaltung 16. Zusätzlich ist nun eine weitere n-dotierte Wanne 14 angeordnet, die die beiden Wannen 10, 11 umfasst und die wiederum in einer p-dotierten Wanne 15 angeordnet ist. Das Betreiben zum Auslesen von elektrischen Signalen der Wheatstone-Brückenschaltung 16 und zum Bereitstellen von Wärmeenergie ist hierbei wiederum wie folgt, wobei hier der Stromfluss 50 im Heizmodus von der Wanne 10 zur zusätzlichen Wanne 14 erfolgt. Der Stromfluss 50 im Heizmodus erfolgt hierbei im Wesentlichen von innen nach außen. Weiterhin ist eine zusätzliche Kontaktierung 12 angeordnet, die auf dem gleichen Potential wie die Kontaktierung 4b liegt und für eine gleichmäßige Beaufschlagung der Durchkontaktierungen 60a mit elektrischer Spannung sorgt.
  • 3 zeigt einen MEMS-Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Im Detail ist in 3 ein MEMS-Sensor 1 gemäß 2 gezeigt. Im Unterschied zum MEMS-Sensor 1 gemäß 2 beim MEMS-Sensor 1 gemäß 3 nun eine zusätzliche Kontaktierung 13 angeordnet, die es ermöglicht, unabhängig von der jeweiligen Spannungsbeaufschlagung der Kontaktierungen 4a, 4b, parallel zu heizen und zu messen: Hierzu kann beispielsweise eine Versorgungsspannung VDD an die Kontaktierung 4a angelegt werden und die Kontaktierung 4b geerdet werden und an die zusätzliche Kontaktierung 13 kann die negative Versorgungsspannung -VDD angelegt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann anstelle oder zusätzlich zur durch die Bereiche 10, 11, 14, 15 gebildeten Dioden eine separate Temperatursensordiode 8 oder auch ein Temperatur-Sensor-MOSFET verwendet werden. Diese kann bei niedrigen Strömen als Temperatursensor verwendet werden und bei hohen Strömen können diese als alternatives oder zusätzliches Heizelement betrieben werden.
  • Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
    • • Kleiner Bauraum.
    • • Reduzierte Kosten.
    • • Kleinere Chipfläche für den MEMS-Sensor.
    • • Einfache Implementierung.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Claims (12)

  1. MEMS-Sensor (1), umfassend eine auslenkbar angeordnete Funktionsschicht (3), eine Umwandlungseinrichtung (2) zur Umwandlung einer Auslenkung der Funktionsschicht (3) in ein elektrisches Signal, wobei die Umwandlungseinrichtung (2) zumindest ein elektrisches Element umfasst, wobei das zumindest eine elektrische Element (9) mit einem ersten Bereich (10) zumindest teilweise elektrisch verbunden ist und wobei der erste Bereich (10) mit einem zweiten Bereich (11) zumindest teilweise elektrisch verbunden und wobei erster und zweiter Bereich (10, 11) und/oder erster Bereich (10) und das zumindest eine elektrische Element (9) in einer Sperr- und einer Durchlassrichtung elektrisch betreibbar sind und eine Steuereinrichtung (5), wobei die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, das zumindest eine elektrische Element (9) und den ersten Bereich (10) und/oder den ersten Bereich (10) und den zweiten Bereich (11) in Durchlassrichtung zumindest teilweise zum Bereitstellen von Wärmeenergie zu betreiben.
  2. MEMS-Sensor gemäß Anspruch 1, wobei die Sperr- und Durchlassrichtung von erstem Bereich (10) und zumindest einem elektrischen Element (9) einerseits und von erstem Bereich (10) und zweitem Bereich (11) andererseits entgegengesetzt sind.
  3. MEMS-Sensor gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei die Umwandlungseinrichtung (2) eine Wheatstone-Brückenschaltung mit zumindest vier elektrischen Elementen in Form von Widerständen (9) umfasst.
  4. MEMS-Sensor gemäß Anspruch 3, wobei die elektrischen Widerstände (9) implantierte oder eindiffundierte piezo-resistive Widerstände sind.
  5. MEMS-Sensor gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-4, wobei die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, den ersten und zweiten Bereich (10, 11) temporär in Sperrrichtung und temporär in Durchlassrichtung zu betreiben.
  6. MEMS-Sensor gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Bereich (10) in Form einer Wanne ausgebildet ist, in der das zumindest eine elektrische Element (9) angeordnet ist, insbesondere wobei Wanne (10) und das zumindest eine elektrische Element (9) unterschiedliche Dotierung aufweisen.
  7. MEMS-Sensor gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei der erste und/oder der zweite Bereich (10, 11) mittels jeweils einer Mehrzahl von Kontaktierungen, insbesondere Durchkontaktierungen (60a, 60b) mit einer Spannung beaufschlagbar ist.
  8. MEMS-Sensor gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei die auslenkbar angeordnete Funktionsschicht (3) im ersten Bereich (10) angeordnet ist.
  9. MEMS-Sensor gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei zumindest ein zusätzliches Umgebungselement (14, 15), insbesondere in Form einer zusätzlichen Wanne, angeordnet ist und wobei das zumindest eine zusätzliche Umgebungselement (14, 15) so ausgebildet ist, dass es den ersten Bereich (10) und den zweiten Bereich (11) zumindest teilweise umgibt.
  10. MEMS-Sensor gemäß einem der Ansprüche 1-9, wobei zumindest eine zusätzliche Kontaktierung (12, 13) angeordnet ist und die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, Wärmeenergie mittels Betreiben des ersten und zweiten Bereichs (10, 11) in Durchlassrichtung bereitzustellen und zeitlich parallel die Umwandlungsrichtung (2) so zu betreiben, dass ein elektrisches Signal von der Umwandlungseinrichtung (2) bereitstellbar ist.
  11. MEMS-Sensor gemäß einem der Ansprüche 1-10, wobei ein Temperaturmesselement (8), insbesondere eine Diode (8) angeordnet ist, und die Steuereinrichtung (5) ausgebildet ist, das Temperaturmesselement (8) zum Bereitstellen von Wärmeenergie zu betreiben.
  12. Verfahren zum Betreiben eines MEMS-Sensors (1) gemäß einem der Ansprüche 1-11, wobei mittels der Steuereinrichtung (5) der erste und zweite Bereich (10, 11) in Durchlassrichtung zumindest teilweise zum Bereitstellen von Wärmeenergie betrieben wird.
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