Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Drucksensor, mit einem ersten Grundkörper, der zwei elektrisch leitfähige Schichten und eine zwischen den beiden Schichten angeordnete, die beiden Schichten elektrisch gegeneinander isolierende Isolationsschicht aufweist, einer unter Einschluss einer Druckkammer auf dem ersten Grundkörper angeordneten, mit einem zu messenden Druck beaufschlagbaren elektrisch leitfähigen Messmembran, und einer in der membran-zugewandte Schicht vorgesehenen, von der Messmembran beabstandeten Elektrode, die zusammen mit der Messmembran einen Kondensator mit einer in Abhängigkeit von dem auf die Messmembran einwirkenden Druck veränderlichen Kapazität bildet, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Kapazitive Drucksensoren werden in der industriellen Messtechnik zur Messung von Drücken eingesetzt. Als Drucksensoren werden z.B. als Halbleitersensoren oder

Sensor-Chips bezeichnete Drucksensoren eingesetzt, die unter Verwendung von aus der Halbleitertechnologie bekannten Prozessen kostengünstig im Waferverband hergestellt werden können. Als Absolut- oder Relativdrucksensoren ausgebildete Drucksensoren weisen regelmäßig eine unter Einschluss einer Druckkammer auf einem Grundkörper aufgebrachte Messmembran auf, deren Außenseite im

Messbetrieb mit einem zu messenden Druck beaufschlagt wird.

Absolutdrucksensoren messen den auf die Messmembran einwirkenden Druck gegenüber einem in der Druckkammer herrschenden Vakuum. Relativdrucksensoren messen den Druck bezogen auf einen der Druckkammer zugeführten Referenzdruck, z.B. dem aktuellen Atmosphärendruck.

Als Differenzdrucksensoren ausgebildete Drucksensoren weisen regelmäßig zwei Grundkörper auf, zwischen denen die Messmembran angeordnet ist. Auch bei diesen Sensoren ist in jedem der beiden Grundkörper jeweils eine unter der

Messmembran eingeschlossene Druckkammer vorgesehen. Im Messbetrieb wird die erste Seite der Messmembran über eine Ausnehmung im ersten Grundkörper mit dem ersten und die zweite Seite der Messmembran über eine Ausnehmung im zweiten Grundkörper mit dem zweiten Druck beaufschlagt. Kapazitive Drucksensoren umfassen mindestens einen kapazitiven

elektromechanischen Wandler, der eine vom auf die Messmembran einwirkenden Druck abhängige Auslenkung der Messmembran erfasst, und in ein den zu messenden Druck wiedergebendes elektrisches Signal umwandelt. Halbleitersensoren weisen regelmäßig eine leitfähige Messmembran auf, die zusammen mit einer im Grundkörper integrierten und elektrisch gegenüber der Messmembran isolierten Elektrode einen Kondensator mit einer vom zu messenden Druck abhängigen Kapazität bilden.

Ein als kapazitiver Differenzdrucksensor ausgebildeter Differenzdrucksensor ist in der DE 103 93 943 B3 beschrieben. Dieser umfasst eine zwischen einem ersten und einem zweiten Grundkörper eingespannten, mit jedem der Grundkörper jeweils unter Einschluss einer Druckkammer druckdicht verbundene Messmembran, deren erste Seite über eine Ausnehmung im ersten Grundkörper mit einem ersten und deren zweite Seite über eine Ausnehmung im zweiten Grundkörper mit einem zweiten Druck beaufschlagbar ist. Die Grundkörper umfassen jeweils eine membran- abgewandte und eine membran-zugewandte elektrisch leifähige Schicht und eine zwischen den beiden Schichten angeordnete, die beiden Schichten gegeneinander isolierende Isolationsschicht. In der membran-zugewandten Schicht der Grundkörper ist jeweils eine von der Messmembran beabstandete Elektrode vorgesehen, die zusammen mit der Messmembran einen Kondensator mit einer in Abhängigkeit von dem auf die Messmembran einwirkenden Druck veränderlichen Kapazität bildet. Die Elektroden sind hierzu durch einen Graben gegenüber einem äußeren mit der Messmembran verbundenen Randbereich der jeweiligen membran-zugewandten Schicht elektrisch isoliert.

Grundsätzlich kann der Differenzdruck anhand jeder der beiden gemessenen Kapazitäten C1 , C2 bestimmt werden. Vorzugweise erfolgt die

Differenzdruckbestimmung jedoch nicht anhand der einzelnen gemessenen

Kapazitäten, sondern anhand einer differentiellen Änderung f der beiden Kapazitäten C1 , C2. Die differentielle Änderung f kann z.B. als ein Produkt aus einer Konstanten k und einer Differenz der Kehrwerte der Kapazitäten C1 , C2 gemäß: f = k (1/C1- 1/C2) bestimmt werden, und weist ein linearere Abhängigkeit vom zu messenden Differenzdruck auf.

Bei kapazitiven Drucksensoren besteht das Problem, dass nicht nur zwischen dem sich druckabhängig verformenden Bereich der Messmembran und den diesem gegenüberliegenden Elektroden jeweils eine kapazitive Kopplung besteht, sondern auch zwischen den Elektroden und deren Umfeld und zwischen der Messmembran und deren Umfeld. Entsprechend umfasst eine zwischen der Messmembran und einer der Elektroden gemessene Kapazität neben der druckabhängig veränderlichen Kapazität, auch durch die kapazitiven Kopplungen gegenüber der Umgebung bedingte parasitäre Kapazitäten. Je größer die parasitären Kapazitäten im Vergleich zu den messtechnisch zu erfassenden von der druckabhängigen Durchbiegung der Messmembran abhängigen Kapazitätsänderungen der druckabhängigen Kapazität sind, umso geringer ist der Messeffekt, und damit auch die erzielbare

Messgenauigkeit.

Außerdem führen parasitäre Kapazitäten zu nicht linearen Effekten, die die

Bestimmung des zu messenden Drucks anhand der gemessenen Kapazitäten erschweren. Insb. bewirken parasitäre Kapazitäten bei Differenzdrucksensoren von deren Größe abhängige nicht-lineare Abhängigkeiten der differentiellen Änderung f vom zu messenden Differenzdruck. Darüber hinaus können nicht reproduzierbare Änderungen parasitärer Kapazitäten zu einer Verfälschung der

Kapazitätsmesssignale führen.

Zur Reduktion der negativen Einflüsse parasitärer Kapazitäten ist in der DE 103 93 943 B3 beschrieben, die in den Grundkörpern integrierten Elektroden jeweils durch die membran-abgewandte Schicht und die Isolationsschicht des jeweiligen

Grundkörpers hindurch zu kontaktieren, und die Elektroden gegenüber der

Umgebung des Differenzdrucksensors abzuschirmen, indem an die Messmembran, die Randbereiche der membran-zugewandten Schichten, und die membran- abgewandten Schichten über eine auf der Außenseite des Differenzdrucksensors aufgebrachte elektrisch leifähige Beschichtung ein Bezugspotential angelegt wird. Die Beschichtung ist hierzu vorzugsweise geerdet. Alternativ ist eine an die vorgenannten Bauteile angeschlossene elektrische Schaltung beschrieben, die diese Bauteile alle auf einem Massepotential oder einem Bezugspotential der

angeschlossenen Schaltung hält. Eine Beschichtung von Außenseiten von im Waferverband hergestellten Drucksensoren ist jedoch nur nachträglich, nach dem Vereinzeln der Drucksensoren möglich. Das Beschichten jedes einzelnen

Drucksensors ist aufwendig, und im Vergleich zu kostengünstig im Waferverband ausführbaren Prozessen weniger präzise.

Indem die genannten Bauteile auf das gleiche elektrische Potential gelegt werden, wird ähnlich wie bei einem Faraday-Käfig eine Abschirmung der Elektroden des Drucksensors gegenüber der Umgebung des Drucksensors bewirkt, und es werden die Potentialverhältnisse in der unmittelbaren Umgebung der Elektrode im Inneren des Drucksensors stabil gehalten. Das hat jedoch zwangsläufig zur Folge, dass die Elektroden und deren über den jeweiligen Grundkörper verlaufenden

Anschlussleitungen auf einem sich zeitlich in Abhängigkeit vom zu messenden Druck verändernden Elektrodenpotential liegen, dass sich von dem Potential der sie umgebenden Bauteile unterscheidet und sich diesem gegenüber verändert. Aufgrund der zwischen den Elektroden und deren Anschlussleitungen gegenüber den diese umgebenden Bauteilen innerhalb des Differenzdrucksensors bestehenden kapazitiven Kopplungen bewirkt jede Veränderung des Elektrodenpotentials

Ladungsverschiebungen in der unmittelbaren Umgebung der Elektroden und deren Anschlussleitungen, die unmittelbar auf ein über die Elektrodenanschlüsse abgegriffenes Messsignal zurückwirken. Sie führen somit zu einer Verfälschung des Messsignals, und beeinträchtigen damit die Messgenauigkeit.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hochgenauen Drucksensor, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Drucksensor, mit

- einem ersten Grundkörper,

- der zwei elektrisch leitfähige Schichten und eine zwischen den beiden Schichten angeordnete, die beiden Schichten elektrisch gegeneinander isolierende

Isolationsschicht aufweist,

- einer unter Einschluss einer Druckkammer auf dem ersten Grundkörper

angeordneten, mit einem zu messenden Druck beaufschlagbaren elektrisch leitfähigen Messmembran, und

- einer in der membran-zugewandten Schicht vorgesehenen, von der Messmembran beabstandeten Elektrode, die zusammen mit der Messmembran einen

Kondensator mit einer in Abhängigkeit von dem auf die Messmembran

einwirkenden Druck veränderlichen Kapazität bildet,

der sich dadurch auszeichnet, dass der Drucksensor

- einen Messmembrananschluss aufweist, über den an die Messmembran ein

Bezugspotential anlegbar ist,

- einen Elektrodenanschluss aufweist, über den ein Elektrodenpotential der Elektrode abgreifbar ist, und

- einen Schirmanschluss aufweist, über den an die membran-abgewandte Schicht ein unabhängig vom Bezugspotential vorgebbares Schirmpotential, insb. ein dem Elektrodenpotential entsprechendes Schirmpotential, anlegbar ist.

Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass eine eingangsseitig an den Elektrodenanschluss und ausgangsseitig an den Schirmanschluss angeschlossene Schaltung, insb. eine einen Pufferverstärker, insb. einen Impedanzwandler, aufweisende Schaltung, vorgesehen ist, die im Messbetrieb - über den eingangsseitig an sie angeschlossenen Elektrodenanschluss das

Elektrodenpotential abgreift,

- ein dem abgegriffenen Elektrodenpotential entsprechendes Schirmpotential erzeugt, und

- das Schirmpotential an den ausgangsseitig an sie angeschlossenen

Schirmanschluss anlegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Bezugspotential Masse oder ein Referenzpotential einer an den Elektrodenanschluss, insb. an den

Elektrodenanschluss und den Schirmanschluss, angeschlossenen Schaltung.

Eine erste Variante zeichnet sich dadurch aus, dass

- die membran-zugewandte Schicht einen gegenüber der Elektrode elektrisch isolierten, mit der Messmembran verbundenen, äußeren Randbereich aufweist, - zwischen dem Randbereich und der Messmembran eine den Randbereich

gegenüber der Messmembran elektrisch isolierende weitere Isolationsschicht vorgesehen ist, und

- der Randbereich über eine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem

Schirmanschluss verbunden ist.

Eine zweite Variante zeichnet sich dadurch aus, dass

- die membran-zugewandte Schicht einen gegenüber der Elektrode elektrisch isolierten mit der Messmembran verbundenen äußeren Randbereich aufweist, und

- der Randbereich über eine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem

Membrananschluss verbunden ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass

- der Membrananschluss eine Membrananschlussleitung umfasst, die sich entlang einer Mantelfläche einer im ersten Grundkörper vorgesehenen Ausnehmung, insb. einer an einem Rand des ersten Grundkörpers vorgesehenen Ausnehmung, von einer membran-abgewandten Stirnseite der membran-abgewandten Schicht bis zur Messmembran erstreckt und in elektrisch leitfähiger Verbindung zur Messmembran steht, und

- der Schirmanschluss eine Schirmanschlussleitung, insb. eine sich über eine

Mantelfläche einer im ersten im Grundkörper vorgesehenen Ausnehmung erstreckende Schirmanschlussleitung, aufweist, die in elektrisch leitfähiger Verbindung zur membran-abgewandten Schicht steht.

Eine weitere Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass - die membran-zugewandte Schicht einen gegenüber der Elektrode elektrisch isolierten, mit der Messmembran verbundenen, äußeren Randbereich aufweist, und

- der Elektrodenanschluss eine Elektrodenanschlussleitung umfasst, die sich entlang einer Mantelfläche einer im ersten Grundkörper vorgesehenen Ausnehmung von einer membran-abgewandten Stirnseite der membran-abgewandten Schicht bis zur Elektrode erstreckt und gegenüber der membran-abgewandten Schicht durch eine zwischen der Elektrodenanschlussleitung und der membran-abgewandten Schicht angeordnete Isolationsschicht elektrisch isoliert ist.

Eine Weiterbildung der ersten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass

- der erste Grundkörper eine sich durch die membran-abgewandte Schicht und die zwischen der membran-abgewandten Schicht und der membran-zugewandten Schicht angeordnete Isolationsschicht hindurch bis zum Randbereich der membran-zugewandten Schicht erstreckende erste Ausnehmung aufweist, und

- der Schirmanschluss eine Schirmleitung umfasst, die entlang einer Mantelfläche der ersten Ausnehmung verläuft, und dort die in elektrisch leitfähiger Verbindung zu der membran-abgewandten Schicht und dem Randbereich der membran- zugewandten Schicht steht,

- der erste Grundkörper eine sich durch die membran-abgewandte Schicht, die

Isolationsschicht, den Randbereich der membran-zugewandten Schicht und die weitere Isolationsschicht hindurch bis zur Messmembran erstreckende zweite Ausnehmung aufweist,

- der Membrananschluss eine Membrananschlussleitung umfasst,

- die entlang einer Mantelfläche der zweiten Ausnehmung durch die membran- abgewandte Schicht, die Isolationsschicht und den Randbereich der membran- zugewandten Schicht hindurch zur Messmembran verläuft,

- die durch eine zwischen der Membrananschlussleitung und der Mantelfläche angeordnete Isolationsschicht gegenüber der membran-abgewandten Schicht und dem Randbereich der membran-zugewandten Schicht elektrisch isoliert ist, und

- die in elektrisch leitfähigem Kontakt zu einem durch die Ausnehmung hindurch zugänglichen Bereich der Messmembran steht.

Eine Weiterbildung der zweiten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass

- der Schirmanschluss eine Schirmleitung umfasst, die sich über eine Mantelfläche der membran-abgewandten Schicht erstreckt,

- wobei die Mantelfläche insb. eine Mantelfläche einer im ersten Grundkörper vorgesehenen ersten Ausnehmung umfasst, die von einer membran-abgewandten Stirnseite her in den ersten Grund körper führt, und sich maximal bis zur

Isolationsschicht erstreckt,

- der Randbereich über eine weitere Isolationsschicht elektrisch isoliert gegenüber der Messmembran mit der Messmembran verbunden ist,

- der erste Grundkörper eine sich von der membran-abgewandten Stirnseite des ersten Grundkörpers durch die membran-abgewandte Schicht, die

Isolationsschicht, den Randbereich der membran-zugewandten Schicht und die weitere Isolationsschicht hindurch bis zur Messmembran erstreckende zweite Ausnehmung aufweist, und

- der Membrananschluss eine Membrananschlussleitung umfasst,

- die entlang einer Mantelfläche der zweiten Ausnehmung durch die membran- abgewandte Schicht, die Isolationsschicht und den Randbereich der membranzugewandten Schicht hindurch zur Messmembran verläuft,

- die durch eine zwischen der Membrananschlussleitung und der Mantelfläche angeordnete Isolationsschicht gegenüber der membran- abgewandten Schicht elektrisch isoliert ist, und

- die in elektrisch leitfähigem Kontakt zu dem Randbereich der membranzugewandten Schicht und zu einem durch die Ausnehmung hindurch zugänglichen Bereich der Messmembran steht.

Weiter umfasst die Erfindung einen erfindungsgemäßen Drucksensor, der sich dadurch auszeichnet, dass

- auf einer dem ersten Grundkörper gegenüberliegenden Seite der Messmembran ein unter Einschluss einer Druckkammer mit der Messmembran verbundener zweiter Grundkörper vorgesehen ist,

- eine erste Seite Messmembran über eine in der Druckkammer des ersten

Grundkörpers mündende Ausnehmung im ersten Grundkörper mit einem ersten Druck, und eine zweite Seite der Messmembran über eine in der Druckkammer des zweiten Grundkörpers mündende Ausnehmung im zweiten Grundkörper mit einem zweiten Druck beaufschlagbar ist, und

- der zweite Grundkörper

- zwei elektrisch leitfähige Schichten und eine zwischen dessen beiden Schichten angeordnete, die beiden Schichten gegeneinander isolierende Isolationsschicht aufweist,

- eine in dessen membran-zugewandten Schicht vorgesehene, von der

Messmembran beabstandete Elektrode aufweist, die zusammen mit der

Messmembran einen Kondensator mit einer in Abhängigkeit von dem auf die Messmembran einwirkenden Druck veränderlichen Kapazität bildet, - einen Elektrodenanschluss aufweist, über den ein Elektrodenpotential, auf dem dessen Elektrode liegt, abgreifbar ist, und

- einen Schirmanschluss aufweist, über den an dessen membran-abgewandte Schicht ein Schirmpotential, insb. ein dem Elektrodenpotential von dessen Elektrode entsprechendes Schirmpotential, anlegbar ist.

Eine Weiterbildung des letztgenannten Drucksensors zeichnet sich dadurch aus, dass

- die membran-zugewandte Schicht des zweiten Grundkörpers einen gegenüber der Elektrode elektrisch isolierten mit der Messmembran verbundenen äußeren

Randbereich aufweist,

- der gegenüber der Messmembran elektrisch isoliert ist, und über eine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem Schirmanschluss des zweiten Grundkörpers verbunden ist, oder

- der über eine elektrisch leitfähige Verbindung mit einem über den zweiten

Grundkörper verlaufenden Membrananschluss verbunden ist.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Drucksensors, das sich dadurch auszeichnet, dass

- die Messmembran mit einem zu messenden Druck beaufschlagt wird,

- von dem auf die Messmembran einwirkenden Druck abhängige Kapazitäten von mindestens einem durch eine in einem der Grundkörper vorgesehene Elektrode und die Messmembran gebildeten Kondensator gemessen werden,

- während der Messung der jeweiligen Kapazität an der Messmembran ein

Bezugspotential, insb. Masse oder ein Bezugspotential einer an den Drucksensor angeschlossenen Schaltung, insb. einer eine Kapazitätsmessschaltung umfassenden Schaltung, angelegt wird, und

- während der Messung der jeweiligen Kapazität an die membran-abgewandte

Schicht des die Elektrode (17) dieses Kondensators aufweisenden Grundkörpers ein Schirmpotential angelegt wird, das dem Elektrodenpotential der Elektrode dieses Kondensators entspricht.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Druck- oder Differenzdrucksensoren gemäß der bevorzugten Weiterbildung, das sich dadurch auszeichnet, dass

- die Herstellung im Waferverband erfolgt, - die Grundkörper aus einem eine leitfähige Trägerschicht, eine darauf angeordnete Isolationsschicht, und eine auf dessen Isolationsschicht angeordnete leitfähige Deckschicht aufweisenden Wafer, insb. einem SOI-Wafer, gefertigt werden, wobei

- die membran-abgewandten Schichten der Grundkörper aus der Trägerschicht, die Isolationsschichten der Grundkörper aus der Isolationsschicht des Wafers, und die membran-zugewandten Schichten aus der Deckschicht des Wafers erzeugt werden,

- die in den Grundkörpern vorzusehenden Ausnehmungen durch in den

entsprechenden Schichten des Wafers erzeugte Aussparungen, insb. durch Ätzverfahren erzeugte Aussparungen, erzeugt werden,

- bei der Herstellung von einen Membrananschluss aufweisenden Grundkörpern Isolationsschichten zwischen den Membrananschlussleitungen und den membran- abgewandten Schichten, oder zwischen den Membrananschlussleitung und den membran-abgewandten und den membran-zugewandten Schichten aufgebracht werden, insb. durch Oxidationsverfahren aufgebracht werden, und

- die Schirmleitungen und bei der Herstellung von einen Membrananschluss aufweisenden Grundkörpern auch die Membrananschlussleitungen als metallische Beschichtungen aufgebracht, insb. aufgesputtert, werden. Eine Weiterbildung dieses Verfahrens zur Herstellung von Differenzdrucksensoren zeichnet sich dadurch aus, dass

- erste und zweite Grundkörper im Waferverband durch das erfindungsgemäße

Verfahren erzeugt werden,

- auf den membran-zugewandten Schichten der ersten und zweiten Grundkörper weitere Isolationsschichten erzeugt werden, die in den fertigen Drucksensoren eine Isolation eines mit der Messmembran verbundenen äußeren Randbereichs der membran-zugewandten Schichten gegenüber der jeweiligen Messmembran bewirken,

- die mit den weiteren Isolationsschichten versehenen ersten Grundkörper im

Waferverband mit einem eine leitfähige Deckschicht aufweisenden zweiten Wafer derart verbunden werden, insb. durch Silizium Direktbonden (Silicon Fusion Bonding) verbunden werden, dass die Deckschicht des zweiten Wafers auf den Isolationsschichten aufliegt,

- der zweite Wafer bis auf dessen die Messmembranen bildende Deckschicht entfernt wird, und

- die mit den weiteren Isolationsschichten versehenen zweiten Grundkörper im

Waferverband mit der die Messmembranen bildenden Deckschicht derart verbunden werden, insb. durch Silizium Direktbonden (Silicon Fusion Bonding) verbunden werden, dass sich die auf die ersten und zweiten Grundkörper aufgebrachten Isolationsschichten gegenüber liegen.

Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt: eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Drucksensor; Fig. 2-4 zeigen: Schnittzeichnungen des Drucksensor von Fig. 1 ;

Fig. 5 zeigt: eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Drucksensors und eine daran angeschlossene Schaltung; Fig. 6-8 zeigen: Schnittzeichnungen einer alternativen Ausführungsform des

Drucksensor von Fig. 1 ;

Fig. 9 zeigt: Verfahrensschritte zur Herstellung eines Drucksensors gemäß Fig. 1-4. Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen, hier als

Differenzdrucksensor ausgebildeten, Drucksensor. Die Figuren 2-4 zeigen

Schnittzeichnungen dieses Drucksensors entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittebenen A-A', B-B', C-C Der Drucksensor umfasst eine zwischen einem ersten und einem zweiten

Grundkörper 1 , 3 angeordnete druckempfindliche, elektrisch leitfähige Messmembran 5, deren erste Seite über eine Ausnehmung 7 im ersten Grundkörper 1 mit einem ersten Druck p-ι, und deren zweite Seite über eine Ausnehmung 7 im zweiten Grundkörper 3 mit einem zweiten Druck p ₂ beaufschlagbar ist. Hierzu ist in jedem der beiden Grundkörper 1 , 3 eine unter der Messmembran 5 eingeschlossene

Druckkammer 9 vorgesehen, der über die Ausnehmung 7 im jeweiligen Grundkörper 1 , 3 der erste bzw. der zweiten Druck p-ι, p ₂ zuführbar ist.

Der erste Grundkörper 1 umfasst zwei elektrisch leitfähige Schichten 1 1 , 13 zwischen denen eine, die beiden Schichten 1 1 , 13 gegeneinander elektrisch isolierende Isolationsschicht 15 angeordnet ist. Die membran-zugewandte Schicht 1 1 umfasst eine innen liegende von der Messmembran 5 beabstandete Elektrode 17, die von einem äußeren Randbereich 19 der membran-zugewandten Schicht 1 1 umgeben ist, der mit einem äußeren Rand der Messmembran 5 verbunden ist. Elektrode 17 und Randbereich 19 sind gegeneinander durch einen in der membranzugewandten Schicht 1 1 vorgesehenen bis zur Isolationsschicht 15 führenden Graben 21 elektrisch isoliert. Die Position des Grabens 21 ist in der Draufsicht von Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet.

Vorzugsweise weist auch der zweite Grundkörper 3 zwei elektrisch leitfähige Schichten 1 1 , 13 auf, die durch eine zwischen den beiden Schichten 1 1 , 13 angeordnete Isolationsschicht 15 gegeneinander isoliert sind. Weiterhin ist auch im zweiten Grundkörper 3 vorzugsweise

mindestens eine innen liegende von der Messmembran 5 beabstandete Elektrode 17 vorgesehen, die vorzugsweise ebenfalls durch einen inneren Bereich der membranzugewandten Schicht 1 1 gebildet ist, der durch einen Graben 21 gegenüber einer äußeren mit einem äußeren Rand der Messmembran 5 verbundenen Randbereich 19 der membran-zugewandten Schicht 1 1 elektrisch isoliert ist.

Jede der beiden Elektroden 17 bildet zusammen mit der leitfähigen Messmembran 5 einen Kondensator mit einer in Abhängigkeit von einem auf die Messmembran 5 einwirkenden Differenzdruck Δρ veränderlichen Kapazität.

Erfindungsgemäß weist der Drucksensor einen elektrisch leitend mit der

Messmembran 5 verbundenen Membrananschluss 23 auf, und jeder eine Elektrode 17 aufweisende Grundkörper 1 , 3 weist einen elektrisch leitend mit der jeweiligen Elektrode 17 verbundenen Elektrodenanschluss 25 und einen elektrisch leitend mit der membran-abgewandten Schicht 13 des jeweiligen Grundkörpers 1 , 3

verbundenen Schirmanschluss 27 auf. Über die Elektrodenanschlüsse 25 sind die veränderlichen Elektrodenpotentiale E1 , E2, auf denen die Elektroden 17 liegen, abgreifbar. Darüber hinaus erfolgt über die Elektrodenanschlüsse 25 jeweils auch die Übertragung eines Messsignals, anhand dessen die druckabhängige Kapazität C1 , C2 des durch die jeweilige Elektrode 17 und die Messmembran 5 gebildeten

Kondensators ermittelt wird. Demgegenüber dient der Membrananschluss 23 dazu, ein Bezugspotential U ₀ an die Messmembran 5 anzulegen. Das Bezugspotential U ₀ , ist vorzugsweise ein zeitlich möglichst unveränderliches, stabil vorgebbares

Potential, wie zum Beispiel Masse oder ein Referenzpotential einer an den

Drucksensor angeschlossenen Schaltung. Die Schirmanschlüsse 27 dienen dazu, an die membran-abgewandte Schicht 13 des jeweiligen Grundkörpers 1 , 3 ein

Schirmpotential UEI , UE2 anzulegen. Die Schirmpotentiale UEI , UE2 können somit unabhängig von dem an der Messmembran 5 anliegenden Bezugspotential U ₀ vorgegeben werden. Im Messbetrieb wird an die membran-abgewandte Schicht 13 jedes mit einer Elektrode 15 ausgestatteten Grundkörpers 1 , 3 ein Schirmpotential U _E i , U _E 2 angelegt, das dem über den Elektrodenanschluss 25 des jeweiligen Grundkörpers 1 , 3 abgegriffenen Elektrodenpotential E1 , E2 der in dem jeweiligen Grundkörper 1 , 3 vorgesehenen Elektrode 17 entspricht.

Vorzugsweise wird das jeweilige Schirmpotential UEI , UE2 nicht nur an die membran- abgewandte Schicht 13, sondern parallel dazu auch an den die jeweilige Elektrode 17 umgebenden Randbereich 19 des jeweiligen Grundkörpers 1 , 3 angelegt. Dies wird in dem in den Figuren 2-4 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch bewirkt, dass zwischen den Randbereichen 19 und der Messmembran 5 jeweils eine Isolationsschicht 29 vorgesehen ist, und die elektrisch leitend mit den membran- abgewandten Schichten 13 verbundenen Schirmanschlüsse 27 über die jeweilige membran-abgewandte Schicht 13 durch die weitere Isolationsschicht 29 hindurch bis zu dem Randbereichen 19 des jeweiligen Grundkörpers 1 , 3 fortgeführt sind, wo sie elektrisch leitend mit dem jeweiligen Randbereich 19 verbunden sind. Alternativ können die äußeren Randbereiche 19 jeweils über separate elektrisch leitend damit verbundene Schirmanschlüsse kontaktiert, und auf dem dem jeweiligen

Elektrodenpotential E1 , E2 entsprechenden Schirmpotential UEI , UE2 gehalten werden.

Durch das Anlegen des dem jeweiligen Elektrodenpotential E1 , E2 entsprechenden Schirmpotentials U _E i , U _E 2 an die membran-abgewandten Schichten 13 wird erreicht, dass die membran-abgewandte Schicht 13 während der Messung auf dem gleichen Potential liegt, wie die Elektrode 17 und deren Elektrodenanschluss 25. Hierdurch werden in jedem der Grundkörper 1 , 3 die parasitären Kapazitäten zwischen dessen Elektrode 17 und dessen membran-abgewandter Schicht 13, sowie zwischen dessen Elektrodenanschluss 25 und dessen membran-abgewandter Schicht 13

kurzgeschlossen. Das gilt natürlich entsprechend auch bezüglich der Randbereiche 19, sofern diese über die Schirmanschlüsse 27 ebenfalls auf dem jeweiligen Schirmpotential U _E i , U _E 2 gehalten werden.

Fig. 5 zeigt eine Prinzipskizze des Drucksensors von Fig. 1 bis 4 in Verbindung mit einem Blockschaltbild einer an die Anschlüsse des Drucksensors angeschlossenen Schaltung. Die Schaltung umfasst für jeden eine Elektrode 17 aufweisenden

Grundkörper 1 , 3 jeweils eine Kapazitätsmessschaltung und eine Schaltung, die das dem jeweiligen Elektrodenpotential E1 , E2 entsprechende Schirmpotential UEI , UE2 erzeugt. Als Kapazitätsmessschaltung wird vorzugsweise eine nach dem Prinzip der Ladungsumschichtung arbeitende Kapazitätsmessschaltung eingesetzt, wie sie beispielsweise in der DE 101 34 680 A1 beschrieben ist. Derartige

Kapazitätsmessschaltungen umfassen jeweils einen ersten Pufferverstärker 0V1 , 0V2 insb. einen Impedanzwandler, der eingangsseitig an den Elektrodenanschluss 25 der jeweiligen Elektrode 17 angeschlossen ist, und ausgangsseitig eine getaktete und zyklisch aktualisierte dem Elektrodenpotential E1 , E2 der jeweiligen Elektrode 17 entsprechende Signalspannung Usi , Us2 liefert. Darüber hinaus weisen sie jeweils einen Referenzkondensator K1 , K2 mit bekannter Kapazität C _re n, C _re f2 auf, dessen erste Seite über einen ersten Schalter S1 mit einer Spannungsquelle verbunden ist, die eine vorzugsweise auf das an der Messmembran 5 anliegende Bezugspotential Uo bezogene Ladespannung U|_ erzeugt. Die zweite Seite des jeweiligen

Referenzkondensators K1 , K2 ist mit dem Ausgang des ersten Pufferverstärker OV1 , OV2 verbunden, Hier liegt somit permanent die dem jeweiligen Elektrodenpotential E1 , E2 entsprechende Signalspannung U _S i , U _S 2 an. Die Elektrodenanschlüsse 25 sind jeweils über einen zweiten Schalter S2 an das Bezugspotential Uo

angeschlossen, und über einen dritten Schalter S3 mit einem zwischen dem ersten Schalter S1 und der ersten Seite des jeweiligen Referenzkondensators K1 , K2 angeordneten Verbindungspunkt verbunden, der mit der ersten Seite des jeweiligen Referenzkondensators K1 , K2 verbunden ist. Die Kapazitätsmessung erfolgt in Messzyklen, in denen in einer ersten Phase die durch die jeweilige Elektrode 17 und die Messmembran 5 gebildeten Kondensatoren entladen, und die zugehörigen Referenzkondensator K1 , K2 mit einer definierten Referenzladung beladen werden. Während des Entladens der durch die jeweilige Elektrode 17 und die Messmembran 5 gebildeten druckabhängigen Kondensatoren sind die zweiten Schalter S2 geschlossen und die dritten Schalter S3 geöffnet. Während des Beiadens der

Referenzkondensatoren K1 , K2 sind die ersten Schalter S1 geschlossen und die dritten Schalter S3 geöffnet, so dass an der ersten Seite der Referenzkondensatoren K1 , K2 jeweils die Ladespannung U|_ und an der zweiten Seite der

Referenzkondensatoren K1 , K2 jeweils die Signalspannung U _S i , U _S 2 anliegt. Im Anschluss erfolgt eine Ladungsumschichtung, bei der die Referenzladungen auf die mit dem jeweiligen Referenzkondensator K1 , K2 verbundenen durch die jeweilige Elektrode 17 und die Messmembran 5 gebildeten Kondensatoren umgeladen werden. Während dieser Phase der Messzyklen sind die ersten und zweiten Schalter S1 , S2 geöffnet, und die dritten Schalter S3 geschlossen, so dass die Referenzladungen über die durch die geschlossenen dritten Schalter S3 bestehende Verbindung zwischen den ersten Seiten der Referenzkondensatoren K1 , K2 zur jeweiligen Elektrode 17 abfließen. Aufgrund der Ladungsumschichtung stellt sich an den Elektroden 17 jeweils ein Elektrodenpotential E1 , E2 ein, dass dem Verhältnis der jeweiligen Referenzkapazität K1 , K2 zu der zu messenden Kapazität C1 , C2 entspricht. Die am Ausgang der Pufferverstärker 0V1 , 0V2 zur Verfügung stehenden Signalspannungen U _S i , U _S 2 sind somit proportional zum Kehrwert der jeweiligen zu messenden Kapazität C1 , C2 und werden einer ausgangsseitig an die

Pufferverstärker OV1 , OV2 angeschlossenen Auswerteelektronik 31 zugeführt, die anhand der Signalspannungen Usi , Us2 den zu messenden Differenzdruck Δρ bestimmt.

Derartige nach dem Prinzip der Ladungsumschichtung arbeitende

Kapazitätsmessschaltungen bieten den Vorteil, dass die generierten

Signalspannungen U _S i , U _S 2 den Elektrodenpotentialen E1 , E2 entsprechen, und somit unmittelbar als Schirmpotential verwendet werden können, indem die

Pufferverstärker OV1 , OV2 ausgangsseitig an die jeweiligen Schirmanschlüsse 27 angeschlossen werden. Erforderlichenfalls können die Ausgangssignale der Pufferverstärker OV1 , OV2 zur weiteren Verstärkung jeweils einem diesen nachgeschalteten weiteren Pufferverstärker OV3, OV4, z.B. einem

Impedanzwandler, zugeführt werden, der dann ausgangseitig den jeweiligen Schirmanschluss 27 speist.

Alternativ können andere aus dem Stand der Technik bekannt

Kapazitätsmessschaltungen eingesetzt werden. Sofern die verwendeten

Kapazitätsmessschaltungen keine Teilschaltung umfassen, die ein dem jeweiligen Elektrodenpotential E1 , E2 entsprechendes Signal generiert, sind zur Erzeugung der Schirmpotentiale zusätzliche Schaltungen vorzusehen. Hierzu eignen z.B.

eingangsseitig an den jeweiligen Elektrodenanschluss 25 anzuschließende

Pufferverstärker, z.B. Impedanzwandler, die ausgangsseitig an den jeweiligen Schirmanschluss 27 angeschlossen werden.

Indem die membran-abgewandten Schichten 13 und vorzugsweise auch die

Randbereiche 19 der Grundkörper 1 ,3 auf dem dem jeweiligen Elektrodenpotential E1 , E2 entsprechenden Schirmpotential UEI , UE2 gehalten werden, werden auf die parasitäre kapazitive Kopplung zwischen der jeweiligen Elektrode 17 und der zum selben Grundkörper 1 , 3 gehörenden membran-abgewandten Schicht 13, sowie zwischen der jeweiligen Elektrode 17 und dem zum selben Grundkörper 1 , 3 gehörenden Randbereich 19 jedes Grundkörpers 1 , 3 zurückzuführende

Ladungsverschiebungen innerhalb dieser Bereiche des Drucksensors vermieden. Das bietet den Vorteil, dass die über die Elektrodenanschlüsse 25 abzunehmenden Messsignale vor nicht vom zu messenden Druck abhängigen, die Messsignale aber dennoch verändernden Ladungsverschiebungen geschützt sind. Hierdurch verbessert sich die mit den erfindungsgemäßen Drucksensoren erzielbare

Messgenauigkeit.

Darüber hinaus bewirkt das Anlegen des Schirmpotentials UEI , UE2 genau wie beim eingangs genannten Stand der Technik auch, ein Abschirmung der jeweiligen

Elektrode 17 gegenüber der äußeren Umgebung des Drucksensors. Hierdurch ist der Drucksensor somit sowohl vor von außen darauf einwirkenden Störsignalen, als auch vor vom Einbau des Drucksensors an einem Einsatzort abhängigen kapazitiven Kopplungen, z.B. zwischen den Elektroden 17 und einem den Drucksensor umgebenden metallischen Gehäuse, geschützt.

Die Figuren 6 bis 8 zeigen eine alternative Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen hier ebenfalls als Differenzdrucksensor ausgebildeten

Drucksensors. Sie unterscheidet sich von dem in den Figuren 2-4 dargestellten Differenzdrucksensor dadurch, dass die Randbereiche 1 9 der eine Elektrode 17 aufweisenden Grundkörper 1 , 3 hier nicht auf dem zugehörigen Schirmpotential U _E i, UE2, sondern auf dem an der Messmembran 5 anliegenden Bezugspotential U ₀ gehalten werden. Hierzu sind die Schirmanschlüsse 27' des in den Figuren 6-8 dargestellten Differenzdrucksensors entsprechend verkürzt, so dass nur die membran-abgewandten Schichten 13 in elektrisch leitender Verbindung zum jeweiligen Schirmanschluss 27' stehen. Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist hier jeder der beiden Grundkörper 1 , 3 mit einem

Membrananschluss 23' auszustatten, der sich elektrisch isoliert gegenüber der jeweiligen membran-abgewandten Schicht 13 über den jeweiligen Randbereich 19 hinweg zur Messmembran 5 erstreckt, und in elektrisch leitender Verbindung zum jeweiligen Randbereich 19 und der Messmembran 5 steht. Alternativ hierzu können die äußeren Randbereiche 1 9 natürlich auch hier jeweils über separate elektrisch leitend damit verbundene Anschlüsse kontaktiert, und auf dem Bezugspotential U _o gehalten werden, öder es kann einer der Randbereiche 19 auf die in Fig. 8 dargestellte Weise über den Membrananschluss 23' kontaktiert werden, während der andere über einen separaten Anschluss kontaktiert und auf dem Bezugspotential U ₀ gehalten wird. Abgesehen von den genannten Unterschieden stimmt der in den Figuren 6 bis 8 dargestellte Differenzdrucksensor mit dem in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass insoweit auf die obige

Beschreibung hierzu verwiesen wird. Da die Randbereiche 19 bei diesen

Ausführungsformen auf dem gleichen Bezugspotential U ₀ gehalten werden, wie die Messmembran 5, ist eine Isolation der Messmembran 5 gegenüber den

Randbereichen 19 durch die Isolationsschicht 29 nicht erforderlich. Sie kann jedoch - wie hier dargestellt- zur Erzielung der Abstände zwischen der Messmembran 5 und den beiden Elektroden 17 eingesetzt werden. Alternativ können die

Isolationsschichten 29 natürlich auch entfallen, und die Abstände zwischen der Messmembran 5 und beiden Elektroden 17 auf andere Weise bewirkt werden, z.B. in dem unmittelbar mit der Messmembran 5 verbundene Randbereiche eingesetzt werden, die eine Bauhöhe aufweisen, die größer als die der Elektroden ist.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Differenzdrucksensoren beschränkt, sondern kann völlig analog in Verbindung mit Abwandlungen der Ausgestaltungen der hier dargestellten Drucksensoren eingesetzt werden. Als

Beispiel seien Differenzdrucksensoren genannt, die sich von den hier dargestellten Ausführungsbeispielen dadurch unterscheiden, dass nur einer der beiden

Grundkörper eine Elektrode aufweist, oder dass mindestens einer der beiden Grundkörper zwei oder mehr Elektroden aufweist. Ein weiteres Beispiel sind Relativdrucksensoren, die nur einen Grundkörper aufweisen, auf dem die

Messmembran unter Einschluss einer Druckammer angeordnet ist. In dem Fall entfällt der in den beschriebenen Differenzdrucksensoren vorgesehene zweite Grundkörper 3. Im Messbetrieb wird dann die Außenseite der Messmembran 5 mit dem zu messenden Druck p beaufschlagt, während an deren Innenseite ein der Druckkammer 9 über die Ausnehmung 7 im ersten Grundkörper 1 zugeführter Referenzdruck anliegt. Völlig analog zu diesen Relativdrucksensoren können natürlich auch Absolutdrucksensoren aufgebaut werden, indem die Druckkammer 9 der beschriebenen Relativdrucksensoren evakuiert wird. Auch bei

Absolutdrucksensoren wird die im Grundkörper 1 integrierte Elektrode 15 vorzugsweise durch die membran-abgewandte Schicht des Grundkörpers hindurch kontaktiert, wobei die evakuierte Druckkammer gegenüber der entsprechenden Ausnehmung in der membran-abgewandten Schicht 13 durch die Elektrode 15 verschlossen ist.

Die Membrananschlüsse 23, 23' und die Schirmanschlüsse 27, 27' der

erfindungsgemäßen Drucksensoren weisen vorzugsweise jeweils eine Schirm- bzw. Membrananschlussleitung 33, 35, 33', 35' auf, die auf Mantelflächen von an den entsprechenden Stellen im jeweiligen Grundkörper 1 , 3 vorgesehenen

Ausnehmungen 37, 39, 37', 39' aufgebracht sind.

Bei dem in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Aufführungsbeispiel weisen die Grundkörper 1 , 3 hierzu jeweils eine erste am Rand des jeweiligen Grundkörpers 1 ,3 vorgesehene Ausnehmung 37 auf, die durch die jeweilige membran-abgewandte Schicht 13 und die Isolationsschicht 15 hindurch bis zur membran-zugewandten Schicht 1 1 führt. Die Schirmanschlüsse 27 umfassen hierzu jeweils eine auf einer Mantelfläche der jeweiligen Ausnehmung 37 angeordnete Schirmleitung 33, die sich von einem durch die Ausnehmung 37 frei gelegten Bereich der membran- abgewandten Seite des Randbereichs 19 bis zu einer membran-abgewandten Stirnseite der jeweiligen membran-abgewandten Schicht 13 erstrecken. Die

Schirmleitungen 33 sind z.B. metallische Beschichtungen, die unmittelbar auf die entsprechenden Mantelflächen der Ausnehmungen 37 und die membran- abgewandte Stirnseite der jeweiligen membran-abgewandten Schicht 13 aufgebracht werden, wo sie in elektrisch leitendem Kontakt zu der jeweiligen membran- abgewandten Schicht 13 und dem jeweiligen Randbereich 19 stehen.

Zusätzlich weist zumindest der erste Grundkörper 1 eine zweite am Rand des ersten Grundkörpers 1 vorgesehene Ausnehmung 39 auf, die sich durch die jeweilige membran-abgewandte Schicht 13, die Isolationsschicht 15 und den Randbereich 19 der membran-zugewandten Schicht 1 1 hindurch bis zur Messmembran 5 erstreckt. Auch der Membrananschluss 23 umfasst eine auf einer Mantelfläche dieser

Ausnehmung 39 angeordnete Anschlussleitung 35, die sich von einem durch die Ausnehmung 39 frei gelegten Bereich der Messmembran 5 entlang einer

Außenfläche des Randbereichs 19 und der membran-abgewandten Schicht 13 bis zu einer membran-abgewandten Stirnseite der jeweiligen membran-abgewandten Schicht 13 erstreckt. Diese Anschlussleitung 35 steht in unmittelbarem elektrisch leitenden Kontakt zur Messmembran 5, und ist gegenüber dem Randbereich 19 und der membran-abgewandten Schicht 13 durch eine zwischen der Anschlussleitung 35 und den Außenflächen des Randbereichs 19 und der membran-abgewandten Schicht 13, über die sich erstreckt, angeordnete Isolationsschicht 41 elektrisch isoliert.

Nach dem gleichen Grundprinzip sind auch die Schirmanschlüsse 27' und die beiden Membrananschlüsse 23' des in den Figuren 6-8 dargestellten Differenzdrucksensors aufgebaut. Im Unterschied zu dem in den Figuren 2-4 dargestellten

Ausführungsbeispiel erstrecken sich die hier für die Schirmanschlüsse 27' am Rand der Grundkörper 1 , 3 vorgesehenen Ausnehmungen 37' in den Grundkörpern 1 , 3 jedoch nur bis zur Isolationsschicht 15 des jeweiligen Grundkörpers 1 , 3, so dass die Schirmanschlüsse 27' hier durch die Isolationsschichten 15 gegenüber dem

Randbereich 19 des jeweiligen Grundkörpers 1 , 3 elektrisch isoliert sind. Alternativ können die Schirmanschlüsse bei dieser Ausführungsform auch

Schirmanschlussleitungen oder auch nur Schirmanschlusskontakte aufweisen, die sich lediglich über einen Bereich der membran-abgewandten Stirnseiten der membran-abgewandten Schichten 13 erstrecken. In dem Fall entfallen die

Ausnehmungen 37'.

Die für die beiden Membrananschlüsse 23' am Rand der Grundkörper 1 , 3 vorgesehenen Ausnehmungen 39' erstrecken sich bei dem in den Figuren 6-8 dargestellten Drucksensor genau wie bei dem in den Figuren 2-4 dargestellten Drucksensor durch die jeweilige membran-abgewandte Schicht 13, die

Isolationsschicht 15 und den Randbereich 19 der membran-zugewandten Schicht 1 1 hindurch bis zur Messmembran 5 des jeweiligen Grundkörpers 1 , 3. Im Unterschied zu dem in den Figuren 2-4 dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die

Membrananschlussleitungen 35' hier in unmittelbarem elektrisch leitendem Kontakt zur Messmembran 5 und dem jeweiligen Randbereich 19, und sind gegenüber der jeweiligen membran-abgewandten Schicht 13 durch eine zwischen der

Anschlussleitung 35' und der Außenfläche der jeweiligen membran-abgewandt Schicht 13, über die sich erstrecken, angeordnete Isolationsschicht 41 ' elektrisch isoliert.

Bei beiden Ausführungsformen erfolgt auch der Anschluss der Elektroden 17 vorzugsweise durch entsprechende in den Grundkörpern 1 , 3 vorgesehene

Ausnehmungen. Hierzu werden vorzugsweise die ohnehin für die

Druckbeaufschlagung der Druckkammern 9 vorhandenen Ausnehmungen 7 genutzt. Diese weisen hierzu in deren von der Messmembran 5 abgewandten Seite her unmittelbar an die jeweilige Elektroden 17 angrenzenden Bereich einen größeren Innendurchmesser auf, als in deren durch die jeweilige Elektrode 17 hindurch führenden Bereich. Hierdurch ist ein Teilbereich der membran-abgewandten Seite der jeweiligen Elektrode 17 durch die Ausnehmung 7 hindurch frei zugänglich.

Entsprechend weisen die Elektrodenanschlüsse 25 jeweils eine sich von dem durch die Ausnehmung 7 frei gelegten Teilbereich der jeweiligen Elektrode 17 bis zu einer membran-abgewandten Rückseite der jeweiligen membran-abgewandten Schicht 13 erstreckende Elektrodenanschlussleitung 43 auf, die in unmittelbarem elektrisch leitfähigen Kontakt zum Teilbereich steht, und gegenüber der membran- abgewandten Schicht 13 durch eine zwischen der Elektrodenanschlussleitung 43 und der Mantelfläche der membran-abgewandten Schicht 13, über die sie sich erstreckt, angeordnete Isolationsschicht 45 elektrisch isoliert ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Membrananschlüsse 23, 23' und der Schirmanschlüsse 27, 27' bietet gegenüber einer Kontaktierung der entsprechenden Bauteile auf der äußeren Mantelfläche des Drucksensors den Vorteil, dass sie unter Verwendung von im Waferverband ausführbaren MEMS Prozessen hochpräzise und kostengünstig herstellbar sind.

Ein entsprechendes im Waferverband ausführbares Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Drucksensoren ist nachfolgend am Beispiel des in den Figuren 2-4 dargestellten Differenzdrucksensors erläutert. Fig. 9 zeigt hierzu die einzelnen in den Verfahrensschritten a) -j) erzeugten Zwischenprodukte jeweils nebeneinander in den drei in Fig. 1 angezeigten Schnittebenen A-A', B-B', C-C. Zur Herstellung der Differenzdrucksensoren werden 3 SOI-Wafer verwendet, die jeweils eine elektrisch leitfähige Trägerschicht T aus Silizium, eine darauf angeordnete Isolationsschicht I aus Siliziumoxid, und eine auf der Isolationsschicht I angeordnete elektrisch leitfähige Deckschicht D aus Silizium aufweisen.

Zunächst werden aus einem ersten SOI-Wafer im Waferverband erste Grundkörper 1 erzeugt. Dabei werden aus der Trägerschicht T des Wafers die membran- abgewandten Schichten 13, aus dessen Deckschicht D die membran-zugewandten Schichten 1 1 , und aus dessen Isolationsschicht I die Isolationsschichten 15 der ersten Grundkörper 1 gefertigt. In einem ersten Verfahrensschritt a) werden hierzu in der Trägerschicht T an den für die Elektrodenanschlüsse 25, die Membrananschlüsse 23 und die Schirmanschlüsse 27 vorgesehenen Positionen bis zur Isolationsschicht I des Wafers reichende in Fig. 2 durch Pfeile markierte Aussparungen erzeugt, die im jeweiligen Grundkörper 1 , die in der membran-abgewandten Schicht 13 verlaufenden Teilbereich der für die Elektrodenanschlüsse 25, die Schirmanschlüsse 37 und die Membrananschlüsse 23 erforderlichen Ausnehmungen 7, 37, 39 bilden. Hierzu können in einem z.B. mit Kaliumhydroxid (KOH) ausgeführten Ätzverfahren an den entsprechenden Stellen die Aussparungen bildende Gruben in die Trägerschicht T geätzt werden. Im darauffolgenden Verfahrensschritt b) werden diejenigen in Fig. 2 erneut durch Pfeile markierten Teilbereiche der Isolationsschicht I des SOI-Wafers entfernt, die in den ersten Grundkörpern 1 die durch die Isolationsschicht 15 verlaufenden

Teilbereiche der für die Elektrodenanschlüsse 25, die Schirmanschlüsse 37 und die Membrananschlüsse 23 erforderlichen Ausnehmungen 7, 37, 39 bilden. Hierzu wird ein zur selektiven Entfernung von Siliziumoxid geeignetes Ätzverfahren, wie z. B. das Reaktive Ionen Ätzen (RIE), verwendet. Im nachfolgenden Verfahrensschritt c) wird auf der Ober- und Unterseite des Wafers unter Aussparung der für die elektrisch leitfähigen Verbindungen der

Schirmanschlüsse 27 mit den membran-abgewandten Schichten 13 und den Randbereichen 19 der membran-zugewandten Schichten 1 1 , und der für die elektrisch leitfähigen Verbindung der Elektrodenanschlüsse 25 mit den Elektroden 15, benötigten Oberflächen mit einer Isolationsschicht 47 versehen. Hierzu kann zum Beispiel ein Feuchtoxidationsverfahren eingesetzt werden, mit dem eine

Siliziumoxidschicht auf die entsprechenden Oberflächen aufgebracht wird. Nachfolgend wird in Verfahrensschritt d) die auf die Deckschicht D aufgebrachte

Isolationsschicht 47 bis auf die in den Drucksensoren später die Isolationsschicht 29 zwischen den Randbereichen 19 der membran-zugewandten Schichten 1 1 und der Messmembran 5 bildenden Bereiche entfernt. Dabei werden zugleich auch die Bereiche der Isolationsschicht 47 entfernt, die im Drucksensor die in der Ebene der Isolationsschicht 29 befindlichen hier durch einen Pfeil hervorgehobenen

Teilbereiche der für die Membrananschlussleitungen 23 vorgesehenen

Ausnehmungen 39 bilden. Dies kann zum Beispiel mittels eines

Trockenätzverfahrens erfolgen. Im Anschluss werden in Verfahrensschritt e) die membran-zugewandten Schichten 1 1 strukturiert, in dem die die Gräben 21 zwischen den Elektroden 15 und den Randbereichen 19 der membran-zugewandten Schichten 1 1 und die die durch die membran-zugewandten Schichten 1 1 verlaufenden Teilbereiche der für die

Membrananschlüsse 23 vorgesehenen Ausnehmungen 39 bildenden Bereiche der Deckschicht entfernt werden. Letztere sind in Fig. 9 d) erneut durch einen Pfeil hervorgehoben. Die Entfernung dieser Bereiche erfolgt zum Beispiel durch Reaktives lonentiefenätzen (DRIE).

Im Anschluss daran wird in Verfahrensschritt f) auf die Mantelflächen der membran- zugewandten Schichten 1 1 , die an die für die Membrananschlüsse 23

vorzusehenden Ausnehmungen 39 angrenzen, Isolationsschichten aufgebracht, die zusammen mit Teilbereichen der in Verfahrensschritt c) auf die Trägerschicht 13 aufgebrachten Isolationsschicht 47 im fertigen Drucksensor die Isolationsschicht 41 zwischen den Membrananschlussleitungen 35 und den Randbereichen 19 und zwischen den Membrananschlussleitungen 35 und den membran-abgewandten Schichten 13 bilden. Hierzu kann zum Beispiel ein Trockenoxidationsverfahren eingesetzt werden. Nachfolgend wird in Verfahrensschritt g) ein zweiter SOI Wafer mit dem gemäß den Verfahrensschritten a)-f) bearbeiteten ersten Wafer derart verbunden, dass die Deckschicht D des zweiten Wafers auf den weiteren Isolationsschichten 29 aufliegt. Anschließend werden in Verfahrensschritt h) die Trägerschicht T und die

Isolationsschicht I des zweiten SOI Wafers entfernt. Zum Entfernen der

Trägerschicht eignen sich Ätzverfahren, wie z.B. das Reaktive lonentiefenätzen (DRIE). Zum Entfernen der Isolationsschicht I eignen sich zum Beispiel

Trockenätzverfahren. Die verbleibende Deckschicht D des zweiten Wafers bildet die Messmembranen 5 der Drucksensoren.

Parallel zur Herstellung der ersten Grundkörper 1 aus dem ersten Wafer gemäß den Verfahrensschritten a)-f) werden aus einem dritten SOI Wafer die zugehörigen zweiten Grundkörper 3 gefertigt. Sofern auch die zweiten Grundkörper 3

Membrananschlüsse 23 aufweisen sollen, kann hierzu das anhand der

Verfahrensschritten a)-f) beschriebene Verfahren eingesetzt werden. Sofern die zweiten Grundkörper 3 keine Membrananschlüsse 23 aufweisen sollen, wird dieses Verfahren insoweit abgewandelt, als die zur Erzeugung der für die

Membrananschlüsse 23 benötigten Ausnehmungen 39 und der für die Isolation der Membrananschlussleitungen 35 gegenüber den membran-zugewandten Schichten 1 1 benötigten Isolationsschicht 41 dienenden Maßnahmen entfallen.

Wie in Verfahrensschritt i) gezeigt, werden die dritten auf diese Weise bearbeiteten SOI-Wafer anschließend, z.B. durch Silizium Direktbonden (Silicon Fusion Bonding), derart mit dem am Ende von Verfahrensschritt h) zur Verfügung stehenden Verbund verbunden, dass sich die auf die ersten und zweiten Grundkörper 1 , 3 aufgebrachten weiteren Isolationsschichten 29, und damit auch die Elektroden 17 jeweils gegenüberliegen.

Abschließend werden in Verfahrensschritt j) die Schirmanschlussleitungen 33, die Membrananschlussleitungen 35 und die Elektrodenanschlussleitungen 43 auf die entsprechenden Mantelflächen der Ausnehmungen 33, 35, 7 aufgebracht. Dies geschieht vorzugsweise, indem auf die entsprechenden Mantelflächen eine metallische Beschichtung aufgebracht, z.B. aufgesputtert wird. Abschließend werden die auf diese Weise hergestellten Differenzdrucksensoren durch Sägen entlang der äußeren Mantelflächen der einzelnen Differenzdrucksensoren vereinzelt. 1 erster Grundkörper

3 zweiter Grundkörper

5 Messmembran

7 Ausnehmung

9 Druckkammer

1 1 membran-zugewandte leitfähige Schicht

13 membran-abgewandte leitfähige Schicht

15 Isolationsschicht

17 Elektrode

19 Randbereich

21 Graben

23 Membrananschluss

23' Membrananschluss

25 Elektrodenanschluss

27 Schirmanschluss

27' Schirmanschluss

29 Isolationsschicht

31 Auswertelektronik

33 Schirmanschlussleitung

33' Schirmanschlussleitung

35 Membrananschlussleitung

35' Membrananschlussleitung

37 erste Ausnehmung

37' erste Ausnehmung

39 zweite Ausnehmung

39' zweite Ausnehmung

41 Isolationsschicht

43 Elektrodenanschlussleitung

45 Isolationsschicht

47 Isolationsschicht