Mikrosensoren und insbesondere mikromechanische Sensoren für Druck oder Beschleunigung haben in integrierten elektroni- schen Schaltungen große technologische Bedeutung erlangt. Die bekannten Mikrosensoren sind als piezoresistive oder kapazi- tive Drucksensoren für Absolut-, Relativ-und Differenzdruck- messungen ausgebildet. Sie beruhen auf dem Prinzip, dass ein Verformungskörper aus einem Halbleitermaterial unter Einwir- kung einer Kraft verformt wird.

Aus der WO 95/09366 ist ein Beschleunigungssensor bekannt, der ein bewegliches Masseteil besitzt, welches über Federele- mente mit einer Aufhängung verbunden ist. Das bewegliche Ma- sseteil umfasst eine bewegliche Platte eines Kondensators.

Die andere, feststehende Platte des Kondensators ist mit dem Gehäuse verbunden. Auf das Masseteil wirkende Beschleunigun- gen führen zu einer Auslenkung des Masseteils und damit zu einer Änderung der Kapazität des Kondensators. Diese Kapazi- tätsänderung kann detektiert werden.

Ferner sind Drucksensoren bekannt, bei denen ein Verformungs- körper aus einem Halbleitermaterial in seinem Randbereich mit einem Grundkörper verbunden ist. Bei diesem Fall ist der Ver- formungskörper vorzugsweise als eine dünne Membran ausgebil- det. In den Bereichen der Membran, in denen eine besonders hohe mechanische Spannung auftritt, sind eine oder mehrere piezoresistive Widerstandsbahnen angeordnet. Hierdurch führt eine Auslenkung des Verformungskörpers zu einer detektierba- ren elektrischen Spannung.

Die bekannten Mikrosensoren haben sich zwar in der Praxis vielfältig bewährt, sie sind jedoch mit dem Nachteil verbun- den, dass für ein ausreichend großes elektrisches Signal eine entsprechend große Ausdehnung des Verformungskörpers mit ent- sprechend großen Abmessungen des Sensors erforderlich ist.

Eine beliebige Verkleinerung für eine Integrierbarkeit in in- tegrierte elektrische Schaltung ist nicht ohne weiteres mög- lich, da einerseits mikromechanische Grenzen bei der Ausbil- dung der Membran oder Cantilevers vorliegen oder Einschrän- kungen der Messgenauigkeit bzw. der erhaltenen Signalhöhe hinzunehmen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrich- tung mit einem oder mehreren Mikrosensoren mit geringen Ab- messungen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfü- gung zu stellen, die eine problemlose Integration in beste- hende monolithische Halbleiterschaltungen ermöglicht, und welche gleichwohl eine hohe Genauigkeit bzw. Signalauflösung bei der Erfassung der zu messenden physikalischen Größe, wie insbesondere Druck, Beschleunigung oder Temperatur gewährlei- stet.

Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 18 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung we- nigstens einen Mikrosensor mit jeweils wenigstens zwei durch wenigstens einen Kanal miteinander verbundenen Kammern auf- weist, welche Kammern mit einem Gas gefüllt sind und nach au- ßen abgeschlossen sind und eine Detektionseinrichtung zur Er- fassung des im wenigstens einen Kanal aufgrund verschiedener in den Kammern herrschender Drücke fließenden Gasstroms vor- gesehen ist.

Die Erfindung sieht also vor, einen Mikrosensor so auszustat- ten, dass er mehrere Hohlräume aufweist, wobei wenigstens ein

Teil dieser Hohlräume derartig miteinander verbunden ist, dass ein in den Hohlräumen enthaltenes Gas von einem Hohlraum in einen oder mehrere andere Hohlräume fließen kann. Die Hohlräume befinden sich hierbei beispielsweise innerhalb ei- nes Halbleitermaterials.

Dem Prinzip der Erfindung folgend wird normale Raumluft oder ein Gas wie Stickstoff als Füllgas eingesetzt. Um eine deut- liche Druckänderung und somit einen ausreichenden Gasstrom zu erzielen (beispielsweise durch Beschleunigung des gesamten Mikrosensors), ist es zweckmäßig, ein Gas mit einem möglichst hohen spezifischen Gewicht und hoher Wärmekapazität einzuset- zen.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Detektionseinrichtung durch ein ihr zugeordnetes Heiz- Kühl-Element auf eine von der Temperatur des Gases in den Kammern unterschiedliche Messtemperatur aufheizbar oder kühl- bar.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine aufgrund des zwischen den Kammern durch den Kanal fließenden Gasstroms erfolgende Änderung der Temperatur der Detektionseinrichtung erfasst wird und die Detektionsein- richtung als Reaktion hierauf ein der Änderung der Temperatur entsprechendes elektrisches Mess-Signal am Ausgang der Detek- tionseinrichtung liefert.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das mit der Detektionseinrichtung gekop- pelte Heiz-Kühl-Element durch einen elektrischen Heizwider- stand, einen Heiztransistor, eine Heizdiode oder ein Pel- tierelement ausgebildet ist.

Zweckmäßigerweise kann dabei in einer vorteilhaften Ausge- staltung der Erfindung die Detektionseinrichtung durch das Heiz-Kühl-Element selbst ausgebildet sein.

Eine konstruktiv besonders einfache und daher bevorzugte Aus- führung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die De- tektionseinrichtung durch ein Thermoelement ausgebildet ist.

In einer weiterhin besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein lediglich in einer Kammer mündender Referenzkanal vorhanden ist, dem eine Referenz-De- tektionseinrichtung mit vorbestimmten elektrischen Eigen- schaften zugeordnet ist. Vorteil hierbei ist, dass durch ei- nen Vergleich der Signale der Detektionseinrichtung und der Referenz-Detektionseinrichtung der Einfluss der Temperatur des Mikrosensors selbst schaltungstechnisch eliminiert werden kann.

Hierbei ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Detektionseinrichtung und die Referenz-Detektions- einrichtung in einer Messbrückenschaltung verschaltet sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass eine Zusatz-Detektionseinrichtung mit vorbestimmten elektrischen Eigenschaften der Detektionseinrichtung zugeord- net ist. Dabei wird die Zusatz-Detektionseinrichtung durch den erwärmten bzw. abgekühlten Gasstrom, welcher durch die auf der Messtemperatur befindliche Detektionseinrichtung in seiner Temperatur verändert wurde, im Falle der Gasstromrich- tung von der Detektionseinrichtung zur Zusatz-Detektionsein- richtung, erwärmt bzw. abgekühlt wird und als Reaktion hier- auf ein elektrisches Mess-Signal an ihrem Ausgang liefert bzw. im Falle einer Gasstromrichtung von der Zusatz-Detek- tionseinrichtung zur Detektionseinrichtung kein Mess-Signal an ihrem Ausgang liefert. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Gasstromrichtung detektiert werden kann.

Um den Gasstrom besonders gut erfassen zu können, ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass

die Detektionseinrichtung und/oder die Zusatz-Detektionsein- richtung innerhalb mindestens eines Kanals ausgebildet ist.

Sowohl die Detektionseinrichtung als auch die Referenz-De- tektionseinrichtung oder die Zusatz-Detektionseinrichtung ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in oder an einem Randbereich einer Wandung angeordnet oder aus der Wan- dung bestehend ausgebildet. Dem folgend besteht die Wandung in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung aus Halbleitermaterial.

Weiterhin bevorzugt sind die Kammern und die Kanäle und/oder der Referenzkanal des Mikrosensors in oder auf einem Halb- leitersubstrat ausgebildet. Der Vorteil dieser Ausführung liegt in der Integrierbarkeit der Messvorrichtung in einer in einem Halbleitersubstrat ausgebildeten integrierten Schal- tung.

Für die Erfassung eines äußeren Druckes bzw. einer Druckände- rung ist in einer Ausführungsform der Erfindung eine nach au- ßen abschließende elastische Membran vorgesehen.

Eine weiterhin bevorzugte vorteilhafte Ausgestaltung der Er- findung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Vielzahl von Mi- krosensoren in Zeilen und Spalten matrixförmig angeordnet sind und vermittels einer Ansteuerschaltung einzeln ansteuer- bar sind. Von Vorteil hierbei ist, dass vermittels des Sen- sors flächig Daten in hoher Auflösung, die erst durch die Kleinheit der Mikrosensoren möglich wird, erfasst werden kön- nen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines monolithisch in oder auf einem Substrat ausgebildeten Mikrosensors. Dabei ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Kam- mern mit wenigstens einem die Kammern verbindenden Kanal so- wie ein lediglich in eine Kammer mündender Referenzkanal aus- gebildet werden. Hiernach wird eine Detektionseinrichtung zur

Erfassung eines im wenigstens einen Kanal fließenden Gas- stroms, welcher Gasstrom aufgrund verschiedener in den Kam- mern herrschender Drücke zustande kommt, ausgebildet. Im nächsten Schritt werden die Kammern, die Kanäle und der Refe- renzkanal mit einem Gas aufgefüllt und nach außen gasdicht verschlossen.

Das Verschließen der Kammern und des wenigstens einen die Kammern verbindenden Kanals erfolgt in einem besonders bevor- zugten Verfahrensschritt durch das Verfließen eines Abdeckma- terials. Dabei ist das Abdeckmaterial bevorzugterweise so be- schaffen, dass die Kammern und die Kanäle sowie der Referenz- kanal nicht ausgefüllt werden. Hierbei erfolgt das Verfließen des Abdeckmaterials in einem weiterhin bevorzugten Verfah- rensschritt in Anwesenheit eines für die Füllung der Kammern bestimmten Gases.

Bei einem besonders bevorzugten Verfahren werden die Kammern, der mindestens eine die Kammern verbindende Kanal sowie der Referenzkanal in oder auf dem Substrat und die Detektionsein- richtung sowie die Referenz-und die Zusatz-Detektionsein- richtung durch die folgenden Prozess-Schritte gefertigt : -Beschichten des Substrats mit einer Opferschicht, die ins- besondere aus Si02 besteht, -Strukturierung der Detektionseinrichtung sowie der Refe- renz-und der Zusatz-Detektionseinrichtung mit deren Zulei- tungen auf der Opferschicht, insbesondere vermittels eines Ätzverfahrens, -Aufbringen einer zweiten Opferschicht, -Aufbringen einer ersten Abdeckschicht, insbesondere aus po- lykristallinem Silizium, -Versehen der Abdeckschicht mit Löchern wenigstens teilweise in den Bereichen, unter denen die Kammern und/oder Kanäle hergestellt werden sollen, und -Herausätzen der beiden Opferschichten durch die Löcher in der Abdeckschicht zur Herstellung der Kammern und/oder Kana- le.

Um eine Diffusion des Gases in das die Wandung bildende Halb- leitermaterial zu verhindern, ist es zweckmäßig, in einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt vor dem Verschließen der Kammern wenigstens einen Teil der den Kammern und/oder der dem Kanal zugewandten Flächen des Halbleitersubstrats mit einer Blockerschicht zu versehen. Von Vorteil hierbei ist auch, dass eine Reaktion des Füllgases mit den Oberflächen verhindert wird.

Die erfindungsgemäßen Mikrosensoren zeichnen sich neben ihren vorteilhaften Eigenschaften und ihrer leichten Herstellbar- keit auch durch ihre vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten aus.

So ist es möglich, einen erfindungsgemäßen Mikrosensor als Beschleunigungssensor, als Drucksensor oder als Temperatur- sensor einzusetzen.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbil- dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er- findung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungs- gemäßen Messvorrichtung mit einem Mikrosensor ; Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt eines Teilbereichs II aus Figur 1 ; und Figuren 3A bis 3C schematische Schnittansichten zur Erläute- rung eines Verfahrens zur Herstellung eines erfin- dungsgemäßen Mikrosensors.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung mit wenigstens einem Mi- krosensor kann sowohl als Beschleunigungssensor, als Druck-

sensor oder als Temperatursensor ausgestaltet sein. Bei jeder dieser Ausgestaltungen kann das gleiche Grundkonzept einge- setzt werden. Das Grundprinzip der Beschleunigungs-, Druck- oder Temperaturmessung beruht bei der erfindungsgemäßen Mess- vorrichtung auf der Detektion eines Gasstromes, der aufgrund der zu messenden Größe entstanden ist. Hierzu sind zwei gas- dicht abgeschlossene mit einem Gas gefüllte Kammern durch ei- nem Kanal miteinander verbunden. Durch diesen Kanal gleichen sich in den beiden Kammern herrschende Druckunterschiede durch einen sich einstellenden Gasstrom aus. Der Druckunter- schied kann hierbei durch eine Beschleunigung des in der Messvorrichtung integrierten Mikrosensors oder eine Tempera- turänderung des Gases in einer Kammer erreicht werden. Der Gasstrom wird vorzugsweise direkt im die Kammern verbindenden Kanal mit einer Detektionseinrichtung detektiert, und in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel einer er- findungsgemäßen Messvorrichtung umfasst wenigstens einen Mi- krosensor, der zwei mit einem Gas gefüllte Kammern 20,30 aufweist, wobei die Kammern 20,30 durch einen Kanal 40 mit- einander verbunden sind, die Kammern 20,30 im Obrigen gas- dicht nach außen abgeschlossen sind, und eine Detektionsein- richtung 70 zur Erfassung eines im Kanal 40 fließenden Gas- stroms vorgesehen ist, welcher Gasstrom aufgrund verschiede- ner in den Kammern herrschender Drücke zustande kommt. Der Detektionseinrichtung 70 ist ein Heiz-Kühl-Element zugeord- net, vermittels welchem die Detektionseinrichtung auf eine von der Temperatur des Gases in den Kammern 20,30 unter- schiedliche Messtemperatur aufheizbar oder kühlbar ist.

Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich die beiden Kammern 20 und 30 in einem Halbleitersubstrat 10. Die Kammern 20 und 30 weisen vorzugsweise Abmessungen im Millimeter-Bereich auf. Beispielsweise sind die Kammern 20 und 30 jeweils einen Millimeter breit, zwei Mikrometer hoch und drei Millimeter lang. Der die Kammern 20 und 30 miteinan-

der verbindende Kanal 40 weist eine Querschnittsfläche im Mi- krometer-Bereich, beispielsweise 1 bis 10 um2, auf. Vorzugs- weise ist die Lange des Kanals um einen Faktor 2 bis 10 grö- ßer als seine Breite. Im vorliegenden Fall beträgt die Lange des Kanals 40 ungefähr 10 um.

Zur Detektion des Gasstromes ist die durch einen Widerstand ausgebildete Detektionseinrichtung 70 im Kanal 40 angeordnet.

Der durch eine nicht dargestellte Heizung oder einen durch ihn geführten Strom auf Messtemperatur geheizte Widerstand 70 wird durch den durch den Kanal 40 führenden Gasstrom abge- kühlt.

Der Widerstand 70 besitzt vor dem Einsetzen eines Gasstromes eine bestimmte Messtemperatur, und ändert durch den Kühlef- fekt des an ihm vorbei streichenden Gasstromes entsprechend seinem Temperaturkoeffizienten seinen Widerstandswert ; auf diese Weise variiert der zu seiner Aufheizung durch ihn ge- führten Strom bzw. die an ihm abfallende Spannung. Das ent- sprechende elektrische Signal kann an den aus dem Mikrosensor herausführenden Leiterbahnen 71 und 73 bzw. den Ausgängen 72 und 74 abgegriffen werden. Bei einem linearen Temperatur- koeffizienten ist die Widerstandsänderung in erster Näherung proportional zu dem Gasstrom durch den Kanal 40. Die Richtung des Gasstroms und damit das Vorzeichen der zu messenden Größe kann durch eine durch einen ungeheizten Widerstand 80 ausge- bildete Zusatz-Detektionseinrichtung 80 detektiert werden.

Dieser ungeheizte Widerstand 80 ist in räumlicher Nähe zum geheizten Widerstand 70 angeordnet und erfährt durch einen vom Widerstand 70 in Richtung zum Widerstand 80 führenden Gasstrom eine Erwärmung, da der Gasstrom über dem geheizten Widerstand 70 erwärmt wurde. Da dies nur bei einer Gasstrom- richtung vom geheizten Widerstand 70 zum ungeheizten Wider- stand 80 geschieht, stellt sich im Falle einer entgegenge- setzten Gasstromrichtung keine Temperaturänderung des Wider- standes 80 ein. Eine sich im Falle einer Erwärmung des Wider- standes 80 entsprechend seinem Temperaturkoeffizienten ein-

stellende Widerstandsänderung ist über die aus dem Mikrosen- sor herausführenden Leiterbahnen 81 und 83 bzw. die Ausgänge 82 und 84 abgreifbar.

Um Einflüsse durch die Eigentemperatur des Mikrosensors 5 auf das zu messende Signal zu verhindern, ist eine durch einen Widerstand 60 ausgebildete Referenz-Detektionseinrichtung 60 vorgesehen. Hierbei ist der Widerstand 60 in einem dem Kanal 40 in seinen Dimensionen ähnlichen Referenzkanal 50 angeord- net. Der Referenzkanal 50 befindet sich parallel zu dem Kanal 40 in dem Halbleitersubstrat 10, und ist lediglich mit der Kammer 30 verbunden, sodass sich in ihm kein Gasstrom ausbil- den kann. Der Referenzkanal 50 weist im Wesentlichen den gleichen Querschnitt wie der Kanal 40 auf. Seine Länge ist jedoch etwas geringer, sodass der Referenzkanal 50 vor der anderen Kammer 20 endet.

Um die Temperatureinflüsse des Mikrosensors auszuschließen, kann der Widerstand 70 mit dem Widerstand 60 zusammen in eine (nicht näher dargestellte) Brückenschaltung einbezogen wer- den, sodass nur ein Gasfluss wischen den Kammern ein entspre- chendes Signal erzeugen kann.

Die Widerstände 60,70 und 80 können grundsätzlich aus jedem beliebigen Material bestehen. Insbesondere Metalle oder hoch- dotierte Halbleiter kommen als Materialien für die Widerstän- de in Betracht. Der Einsatz von hochdotierten Halbleitermate- rialien für die Widerstände 60,70 und 80 hat den Vorteil, dass die Widerstände 60,70 und 80 besonders einfach in dem Herstellungsprozess des die Messvorrichtung beinhaltenden in- tegrierten Schaltkreises hergestellt werden können.

Es ist auch möglich, die Detektionseinrichtung 70 und/oder die Referenz-60 und Zusatz-Detektionseinrichtung 80 vor ei- ner Öffnung des Kanals 40 bzw. Referenzkanals 50 anzuordnen bzw. auszubilden. Die Detektionseinrichtung 70 und/oder die Referenz-60 und Zusatz-Detektionseinrichtung 80 können wei-

terhin durch einen Teilbereich des die Wandung bildenden Halbleitermaterials des Kanals 40 bzw. des Referenzkanals 50 ausgebildet bzw. ausgewiesen sein oder durch einen Teilbe- reich des die Wandung bildenden Halbleitermaterials ausgebil- det bzw. ausgewiesen sein, welcher vor einer Öffnung eines Kanals 40 liegt.

Das Verfahren zur Herstellung umfasst die in den Figuren 3A bis 3C näher dargestellten Schritte : Nach Figur 3A wird eine vorzugsweise aus Silizium bestehende Trägerschicht 10A mit einer aus Si02 bestehenden ersten Op- ferschicht 11 bedeckt. Die erste Opferschicht 11 weist vor- zugsweise eine Dicke zwischen 0,5 um und 5 um auf.

Danach wird gemäß Figur 3A eine elektrisch leitfähige Struk- turierungschicht 12 zur Bildung von Widerständen 60,70,80 abgeschieden. Diese Schicht besteht vorzugsweise aus dotier- tem polykristallinen Silizium. Eine Strukturierung der Struk- turierungschicht 12 erfolgt mit aus der Halbleitertechnologie bekannten Photolithographie-und Ätzverfahren. Die Struktu- rierung geschieht vorzugsweise so, dass sowohl die Widerstän- de 60,70 und 80 als auch deren Zuleitungen 61,63,71,73, 81, und 83 entstehen.

Nach der Bildung der Widerstände 60,70 und 80 und der Zulei- tungen 61,63,71,73,81, und 83 wird eine zweite Opfer- schicht 13 gemäß Figur 3B abgeschieden. Die zweite Opfer- schicht 13 weist vorzugsweise die gleiche Dicke auf wie die erste Opferschicht 11.

Auf die zweite Opferschicht 13 wird gemäß Figur 3B eine Ab- deckschicht 14 aufgebracht. Die Abdeckschicht 14 besteht bei- spielsweise aus polykristallinem Silizium. Die Abdeckschicht 14 wird mit gleichfalls aus der Halbleitertechnologie bekann- ten Photolithographie-und Ätzverfahren in Bereichen mit Ätzöffnungen 15 versehen, unter denen in einem späteren Pro-

zess-Schritt ein Hohlraum 16 in Form von Kammern oder Kanälen gefertigt wird.

Durch die Ätzöffnungen 15 in der Abdeckschicht 14 werden die beiden Opferschichten 11 und 13 selektiv herausgeätzt, so dass gemäß Figur 3C die Kammern 20,30 und der Kanal 40 sowie der Referenzkanal 50 entstehen.

Gegebenenfalls kann nun wenigstens ein Teil der in dem Sub- strat 10 erzeugten Flache, die die zwei Kammern 20,30 und den die Kammern verbindenden Kanal 40 sowie den Referenzkanal 50 bilden, vor dem Verschließen mit einer eine Diffusion des Füllgases in das umgebende Halbleitermaterial 10 verhindern- den oder wenigstens vermindernden Blockerschicht 18 versehen werden (Figur 3C).

Durch eine Beschichtung der Abdeckschicht 14 mit einem Ab- deckmaterial 17-beispielsweise Fließglas (vorzugsweise Bor- Phosphor-Silikatglas, BPSG)-und anschließendes Verfließen werden die Ätzöffnungen 15 in der Abdeckschicht 14 gemäß Fi- gur 3C verschlossen. Bei BPSG ist es zweckmäßig, dieses Ver- fließen bei einer Temperatur von ungefähr 800 °C bis 1100 °C durchzuführen.

Das Verschließen erfolgt in einer Gasatmosphäre, gegebenen- falls bei höheren Drücken, um die Kammern mit einem gewünsch- ten Gas zu füllen.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Messvorrichtung, der als Beschleunigungssensor arbeitet, nä- her erläutert.

Entsprechend der barometrischen Höhenformel (p= po exp ist der Druck in einer Gassäule abhängig vom spezifischen Ge- wicht po des Gases, der Beschleunigung go und der Höhe h. Für ein abgeschlossenes System kleiner Abmessung gilt für den

Druck p = pa + pogho, wobei ho die wirksame Höhendifferenz und pa der statische Innendruck ist. Eine Änderung der Beschleu- nigung Ag führt zu einem Druckunterschied Ap = #oho#g zwi- schen beiden Kammern. Verwendet man ein schweres Gas mit po 10 kg/m3 (z. B. SF6, Xenon) so ergibt sich für eine Änderung der Beschleunigung um Ag = 1 go (Erdbeschleunigung) und h = 3 mm eine Druckdifferenz von Ap ; 0,3 Pa. Bei einem statischen <BR> <BR> <BR> Innendruck von 1 at z 105 Pa bedeutet dies eine Druckänderung<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> #p 0,3 Pa<BR> <BR> zwischen den Kammern 20 und 30 =0,3x10-5.Beiei-# <BR> <BR> <BR> pa 105Pa nem Kammervolumen von V = 3 x 103 x 103 x 2µm3 und einem Ka- <BR> <BR> <BR> nalquerschnitt von a = 1 x 1 um2 bedeutet dies, dass eine<BR> #p 1 1<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Gassäule mit einer Länge von =6#106µm3#0,3#10-5##20µm# <BR> <BR> <BR> pa a 1µm2 am Widerstand vorbeiströmt und eine entsprechende Änderung der Leitfähigkeit des Widerstands 70 durch Abkühlung dessel- ben hervorruft. Die Empfindlichkeit des Systems kann durch die Parameter po, V und ho eingestellt werden. Gemessen wird die Ableitung dg/dt der Beschleunigung. Für ein Airbagsystem mit einem Messbereich von 0 bis 50 g kann mit den oben bei- spielhaft gewählten Parametern eine ausreichende Genauigkeit erreicht werden. Eine Funktionsprüfung ohne Beschleunigung des Systems ist möglich durch einen in einer der beiden Kam- mern eingebauten Heizwiderstand, der bei Inbetriebnahme zu einem Gasstrom im Kanal zwischen den Kammern führt.

Nachfolgend wird dargestellt, wie die erfindungsgemäße Mess- vorrichtung als Drucksensor arbeitet.

Hierzu wird die Anordnung entsprechend den Figuren so ausge- führt, dass eine der Kammern von einer elastischen Membran begrenzt wird. Bei einer Auslenkung der Membran um 1% der Kammerdicke a fließt eine Gassäule mit folgender Lange am Wi- derstand 70 vorbei : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Pa##V<BR> <BR> <BR> =105Pa#0,01=103Pa.#p= V

#p 1 1<BR> <BR> <BR> V##=3#103#103#2µm3#0,01#=6#104µmLGassäule= pa a 1µm2 V = Volumen einer Kammer statischer Druck in den Kammern pa = 105 Pa Reduziert man die Abmessung der Kammern 20,30 auf zum Bei- spiel 100 x 100 x 2 um3, so fließt eine Gassäule mit einer Lange von 200 um am Widerstand vorbei. Dies bedeutet, dass mit einer Kammerfläche von nur 0,01 mm2 ein sehr empfindli- ches Druckmesssystem aufgebaut werden kann. Wie bei einem Be- schleunigungsmesser wird auch hier die Ableitung des Druckes gemessen. Um den Druck als Ausgangsgröße zu erhalten, bein- haltet die elektronische Signalauswertung eine Integration des Signals.

Sind beide Kammern 20,30 von einer elastischen Membran be- grenzt, so kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung auch ein Differenzdrucksensor aufgebaut werden.

Eine weitere Ausgestaltung des in den Figuren dargestellten Mikrosensors als Temperatursensor ist beispielsweise dadurch möglich, dass eine der Kammern mit einer Schicht versehen wird, die Wärmestrahlung absorbiert, während die andere Kam- mer so gestaltet ist, dass sie Wärmestrahlung reflektiert. So kann mit dieser Anordnung ein sehr empfindliches Temperatur- messsystem aufgebaut werden. Wird die Gesamttemperatur in ei- ner Kammer um zum Beispiel 1 °C erhöht, so fließt eine Gas- säule mit folgender Lange am Widerstand 70 vorbei : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> P-F<BR> = const; V = const.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P> T<BR> <BR> #p _ #T _ 1<BR> OpOT1 p T 300 <BR> <BR> <BR> #p 1 1 1<BR> V##=3#103#103#2µm3##=2#104µmLGassäule= <BR> <BR> <BR> <BR> p a 300 1#µm2

Bei einer Kammerfläche von beispielsweise nur 0,01 mm2 und einer Temperaturänderung von 0,1 °C fließt bereits eine Gas- säule von 7 um Lange an dem Widerstand 70 vorbei.

Die Messvorrichtung kann auch eine Vielzahl der beschriebenen Temperaturmikrosensoren in einem ein-oder zweidimensionalen Feld (Array) angeordnet aufweisen, welche Mikrosensoren mit der Auswerteschaltung monolithisch integriert werden und ver- mittels welcher sie einzeln ansprechbar sind. Eine solche An- ordnung kann beispielsweise als Sensorelement in einer Infra- rotkamera eingesetzt werden. Eine Integration mit einer Aus- werteschaltung ist auch bei den anderen Ausführungsformen möglich.

Zu beachten ist, dass bei der Messanordnung für Beschleuni- gung, Druck oder Temperatur der Betriebsdruck pa wegen <BR> <BR> P-V<BR> <BR> <BR> =const. temperaturabhangig ist, was zur Folge hat, dass T bei einem gegebenen Signal (Ag, Ap, AT) die Lange der Gas- säule von der Temperatur abhängt. Eine entsprechende Tempera- turkompensation über die Heizung des Widerstands 70 kann dies korrigieren.