Titel

Mikromechanische Drucksensorvorrichtung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikromechanische Drucksensorvorrichtung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.

Stand der Technik

Seit einigen Jahren werden mikromechanische Drucksensoren zur Integration, in

z.B. Airbags oder Smartphones, verwendet, weil sie durch ihre geringe Größe besonders dafür geeignet sind. Dabei lassen sich die Drucksensoren in mehrere Gruppen

unterschiedlicher Ausleseverfahren einteilen, von denen Drucksensoren mit piezoresistiven und mit kapazitiven Ausleseverfahren die beiden typischsten Vertreter sind. Der Artikel von W. P. Eaton et al.,“Micromachined Pressure Sensors: Review and Recent Developments” Smart Materials and Structures, vol. 6, pp. 530-539, 1997 fasst die wichtigsten Bauarten und Funktionsweisen zusammen.

So beinhaltet ein kapazitiver Drucksensor für gewöhnlich einen Plattenkondensator, der eine Kavität mit einem Referenzdruck enthalten kann, und in dem eine der beiden Elektroden eine druckempfindliche Membran bildet. Bei Änderung des Umgebungsdrucks verformt sich diese Membran, wodurch sich die Kapazität des Plattenkondensators ändert. Diese Kapazität kann mit einem externen Schaltkreis in ein Spannungssignal umgewandelt werden, womit sich die Druckänderung schließlich erfassten lässt.

Jedoch gehen mit der geringen Größe des mikromechanischen Drucksensors

anspruchsvolle technische Herausforderungen einher. Als Schwierigkeit stellt sich oft eine Verwendung von einer Kombination von verschiedenen Materialien, wie z.B. Silizium mit einem Oxid oder einem Nitrid, dar, weil ihre unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten das Temperaturverhalten verschlechtern und inneren Stress im Material erzeugen, was sich auf die Messgenauigkeit auswirkt.

Übliche Verfahren zur Herstellung solcher druckempfindlichen Membranen sind das

Fussions-Bonden von SOI-Material mit Übertrag der Funktionsschicht oder die

Opferschichttechnik durch eine perforierte Membran mit anschließendem Verschluss. Ersteres hat den Vorteil einer einkristallinen Silizium-Membran, allerdings den Nachteil einer Verwendung teuren SOI-Materials. Bei der Opferschichttechnik arbeitet man für gewöhnlich mit Oxiden.

Als Beispiele für kapazitive Drucksensoren mit ähnlicher Problemstellung werden die

EP 2 994 733 B1 und die EP 2 871 456 A1 angeführt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung schafft eine mikromechanische Drucksensorvorrichtung nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 12. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Vorteile der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung gemäß der Ansprüche 1 und 12 zugrundeliegende Idee liegt darin, dass ein vergrabenes Gitter aus dotiertem Silizium innerhalb einer Kaverne als druckunempfindliche Gegenelektrode zum darüber befindlichen Gitter, welches an der druckempfindlichen Membran angebracht ist, wirkt und somit den Aufbau eines kapazitiv ausgewerteten Drucksensors ermöglicht. Die Kaverne wird dabei mit dem APSM-Verfahren (Advanced Porous Silicon Membrane) erzeugt, bei dem zunächst durch Anodisieren poröses Silizium als Opferschicht gebildet wird, welches in einem folgenden Prozessschritt

herausgelöst wird. Die Kaverne wird durch eine einkristalline Verschlussschicht verschlossen, die epitaxisch aufgewachsen wird.

Ein besonderer Vorteil, der sich durch die Verwendung des APSM-Verfahrens ergibt, ist die druckempfindliche Membran aus einkristallinem Silizium, wie sie sonst nur über das

Fussions-Bonden von SOI Material hersteilen lässt, welches ein deutlich teureres Verfahren ist. Eine einkristalline Silizium-Membran ohne weitere Schichten aus anderen Materialien ist besonders durch die gleichen Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturverhalten vorteilhaft.

Weitere Vorteile eines so hergestellten, vollständig aus Silizium bestehenden Drucksensors beinhalten Abfallvermeidung, einfache Integration einer unveränderlichen Referenzkapazität, die durch Einfügen von Stützstellen in die Membranen erzeugt werden kann, und eine Anpassung und Regelung der Empfindlichkeit über die Ausbreitung und der Dicke der Membranschicht. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sind ein erster Senker des zweiten Dotierungstyps von dem vergrabenen Verbindungsbereich durch die Zwischenschicht und verbindet den ersten Anschluss mit dem ersten Gitter elektrisch. Somit lässt sich eine elektrische Verbindung vom ersten Gitter, das an der vergrabenen Schicht aufgehängt ist, über den ersten Senker bis an die Oberfläche hersteilen, die es ermöglicht, das innerhalb der Kaverne befindliche erste Gitter an der Oberfläche an einen Anschluss elektrisch

anzuschließen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich ein zweiter Senker des ersten Dotierungstyps von der Zwischenschicht durch die Verschlussschicht und verbindet einen dritten Anschluss mit der Zwischenschicht elektrisch. Hiermit wird erreicht, dass die Zwischenschicht durch den zweiter Senker zum dritten Anschluss elektrisch verbunden wird, um so ein Referenzpotential an alle Bereiche des ersten Dotierungstyps anzulegen. So wird sichergestellt, dass alle Übergänge zwischen Bereichen des ersten Dotierungstyps und des zweiten Dotierungstyps elektrisch sperrend wirken.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist ein erster Isolationsgraben umlaufend um den Membranbereich angeordnet, der den ersten Anschluss vom zweiten Anschluss elektrisch isoliert. Dieser Isolationsgraben erzeugt somit die Kapazität C zwischen dem ersten Gitter und dem zweiten Gitter, über die sich eine Druckdifferenz zwischen äußerem Druck und in der Kaverne eingeschlossenem Referenzdruck auslesen lässt. Der

Isolationsgraben wird bevorzugt durch ein alternierendes Ätz- und Passivierungsverfahren hergestellt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist ein dritter Senker des ersten

Dotierungstyps umlaufend um den Membranbereich oder um den zweiten Senker angeordnet, der den ersten Anschluss vom zweiten Anschluss elektrisch isoliert. Der dritte Senker ist eine Alternativlösung zum Isolationsgraben zum Isolieren der zwei Anschlüsse.

Der dritte Senker kann entweder um die druckempfindliche Membran oder um den zweiten Senker verlaufen. Somit erzeugt diese Weiterbildung ebenfalls die Kapazität C zwischen dem ersten Gitter und dem zweiten Gitter, über den sich die Druckdifferenz auslesen lässt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist ein zweiter Isolationsgraben umlaufend um den zweiten Senker angeordnet, der den ersten Anschluss vom zweiten Anschluss elektrisch isoliert. Diese Anordnung ist eine weitere Isolationsmöglichkeit zwischen den ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss. Sie lässt sich mit dem zweiten Isolationsgraben realisieren, der um den zweiten Senker angeordnet ist. Somit ermöglicht diese Weiterbildung ebenfalls die Kapazität C zwischen die ersten Gitter und dem zweiten Gitter, über den sich die Druckdifferenz auslesen lässt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine Schutzschicht auf der

Verschlussschicht angeordnet, wobei die Anschlüsse durch die Schutzschicht geführt sind. Diese Schutzschicht schützt insbesondere den Membranbereich vor Umwelteinflüssen, die eine Verunreinigung der Membran verursachen könnten. Solche Verunreinigungen auf der druckempfindlichen Membran würden zu verfälschten Messergebnissen führen und den Sensor unbrauchbar werden lassen. Umweltbedingte Verunreinigungen im Bereich der Anschlüsse könnten zu einem Kurzschluss zwischen den jeweiligen Anschlüssen führen, womit der Drucksensor funktionsuntauglich werden würde.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine Isolationsschicht zwischen der Verschlussschicht und der Schutzschicht angeordnet, wobei die Anschlüsse durch die Schutzschicht und die Isolationsschicht geführt sind. Die hier verwendete Isolationsschicht unterbindet ungewollte Ströme zwischen der Verschlussschicht und den Rändern der Anschlüsse, die eine Verfälschung der Messergebnisse zur Folge hätte.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Schutzschicht und die

Isolationsschicht außerhalb des Membranbereichs auf der Verschlussschicht angeordnet.

Bei nur geringer Gefahr von umweltbedingten Verunreinigungen auf der Membranschicht ist diese Weiterbildung vorzuziehen, weil die druckempfindliche Membran dadurch aus einkristallinem Silizium bestehen bleibt. Dies stellt sicher, dass der Sensor ein günstiges Temperaturverhalten besitzt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der erste Senker Phosphor-dotiert, und der vergrabene Verbindungsbereich, das erste Gitter und das zweite Gitter sind Antimon oder Arsen-dotiert. Das stellt sicher, dass bei den Diffusionsprozessen sich die

entsprechenden Schichten plangemäß ausbreiten. Denn diese Wahl der

Dotierungsmaterialien bewirkt, dass sich die leichten Phosphor-Atome in die jeweiligen Schichten durch die Diffusion ausbreiten können, damit ein zusammenhängender Senker erzeugt wird, während sich die Antimon- oder Arsen-Dotierungsatome des vergrabenen Verbindungsbereiches, des ersten und des zweiten Gitters durch ihr größeres Gewicht beim Diffundieren gar nicht, oder nur sehr wenig ausbreiten. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Membranbereich aus einkristallinem Silizium ausgebildet. Dadurch wird das günstige Temperaturverhalten sichergestellt, wodurch der Drucksensor weitgehend unabhängig von seiner

Betriebstemperatur genaue Messwerte liefert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Herstellungsverfahren ein Implantieren eines ersten Teils des ersten Senkers auf dem sich seitlichen erstreckenden Teil des Verbindungsbereichs, Ausdiffundieren des ersten Teils des ersten Senkers innerhalb des Verbindungsbereichs und in die Zwischenschicht hinein, Implantieren eines zweiten Teils des ersten Senkers in die Zwischenschicht oberhalb des ersten Teils des ersten Senkers, Ausdiffundieren des zweiten Teils des ersten Senkers innerhalb der Zwischenschicht und in die Verschlussschicht hinein, auf. Hiermit lässt sich der in einer vorigen Weiterbildung angeführte erste Senker hersteilen, der eine Kontaktierung des ersten Gitters an der Oberfläche ermöglicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Herstellungsverfahren ein Implantieren eines ersten Teils des zweiten Senkers auf die Zwischenschicht,

Ausdiffundieren des ersten Teils des zweiten Senkers innerhalb der Zwischenschicht und in die Verschlussschicht hinein, Implantieren eines zweiten Teils des zweiten Senkers in die Verschlussschicht oberhalb des ersten Teils des zweiten Senkers, Ausdiffundieren des zweiten Teils des zweiten Senkers innerhalb der Verschlussschicht, auf. Hiermit lässt sich der in einer vorigen Weiterbildung angeführte zweite Senker hersteilen, der eine

Kontaktierung der Zwischenschicht an der Oberfläche ermöglicht.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer

mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2a)-2k) schematische Darstellungen zur Erläuterung von Schritten im

Prozessverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar Fig. 2a) und 2c-2k) im Querschnitt und Fig. 2b) in Draufsicht; Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer

mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer

mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer

mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer

mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Darin ist die mikromechanische Drucksensorvorrichtung 1 aufgebaut durch ein

Halbleitergrundsubstrat 2 eines ersten Dotierungstyps p an seiner Unterseite, auf die eine Zwischenschicht 3 des ersten Dotierungstyps p angeordnet ist. Durch eine Aussparung eines Teils des Halbleitergrundsubstrats 2 und der Zwischenschicht 3 wird eine Kaverne 4 gebildet, die durch die oberhalb der Zwischenschicht 3 angeordnete Verschlussschicht 5 eines zweiten Dotierungstyps n abgeschlossen wird und einen Referenzdruck enthält. Ein druckempfindlicher Membranbereich 6 wird durch den oberhalb der Kaverne 4 befindlichen Bereich der Verschlussschicht 5 gebildet. Ein vergrabener Verbindungsbereich 7 des zweiten Dotierungstyps n befindet sich im Halbleitergrundsubstrat 2, umschließt die Kaverne 4 und erstreckt sich seitlich von ihr weg. An dem vergrabenen Verbindungsbereich 7 ist ein erstes Gitter 8 des zweiten Dotierungstyps n aufhängt. Ein zweites Gitter 9 befindet sich an der Oberseite der Kaverne 4. An dem seitlichen Teil des vergrabenen Verbindungsbereichs 7 angebunden ist ein erster Senker 10 des zweiten Dotierungstyps n, der sich in vertikaler Richtung durch die Zwischenschicht 3 und die Verschlussschicht 5 nach oben erstreckt. Ein zweiter Senker 11 des ersten Dotierungstyps p erstreckt sich von der Zwischenschicht 3 durch die Verschlussschicht 5 nach oben. Ein erster Anschluss 12a ist an der Oberfläche mit dem ersten Senker 10 verbunden und damit über den vergrabenen Verbindungsbereich 7 mit dem ersten Gitter 8 elektrisch verbunden. Ein auf der Verschlussschicht 5 angebrachter zweiter Anschluss 12b ist elektrisch mit dem Membranbereich 6 verbunden, und ein dritter Anschluss 12c ist über den zweiten Senker 11 mit der Zwischenschicht 3 elektrisch verbunden. Ein Isolationsgraben 13, der in seiner Tiefe die Verschlussschicht 5 durchdringt, ist umlaufend um den Membranbereich 6 angeordnet und isoliert so den ersten Anschluss 12a vom zweiten Anschluss 12b und den zweiten Anschluss 12b vom dritten Anschluss 12c.

Der Anschluss eines Referenzpotentials an den zweiten Anschluss 12c bewirkt, dass alle Übergänge zwischen den Bereichen des ersten Dotierungstyps p und des zweiten

Dotierungstyps n elektrisch isolierend wirken. Dadurch ist das erste Gitter 8 vom zweiten Gitter 9 isoliert, wodurch sich die Kapazität C bilden kann, die sich mit dem ersten Anschluss 12a und zweiten Anschluss 12b abgreifen lässt. Mit einem entsprechenden Schaltkreis lässt sich die Kapazität C in ein elektrisches Signal, wie z. B. einer Spannung umwandeln, an der sich eine Druckdifferenz zwischen äußerem Druck und Referenzdruck durch die mit der Verformung des Membranbereichs verbundenen Kapazitätsänderung erfassen lässt.

Bevorzugt wird dotiertes Silizium für das Halbleitergrundsubstrat 2, die Zwischenschicht 3, die Verschlussschicht 5, den vergrabenen Verbindungsbereich 7, das erste Gitter 8, das zweite Gitter 9, den ersten Senker 10 und den zweiten Senker 11 gewählt. Weiterhin werden bevorzugt Bereiche mit erstem Dotierungstyp p-dotiert gewählt, so dass sie Elektronen- Fehlstellen im Valenzband aufweisen. Dabei wird speziell der zweite Senker 11 mit leichten Atomen wie Bor dotiert, damit sich dieser bei den Diffusionsschritten im

Herstellungsverfahren gut ausbreitet. Bereiche mit zweitem Dotierungstyp werden bevorzugt n-dotiert, d.h. es wird Elektronenüberschuss erzeugt. Hierbei wird jedoch zwischen dem ersten Senker 10 und den übrigen Bereichen unterschieden. So erhält der erste Senker 10 bevorzugt eine Dotierung mit leichten Atomen, wie z.B. Phosphor, während andere n-dotierte Bereiche wie der vergrabene Verbindungsbereich 7, das erste Gitter 8 und das zweite Gitter 9 bevorzugt mit Antimon- oder Arsen dotiert werden. Dies ist prozesstechnisch von Vorteil, weil sich bei dem Diffusionsprozess die Ausbreitungsrate so kontrollieren lässt, dass sich die mit leichten Atomen dotierte Bereiche relativ gut ausbreiten, während sich die mit schweren Atomen dotierten Bereiche gar nicht, oder nur sehr wenig ausbreiten. Das ermöglicht, die gewünschte Form des Sensors herzustellen, so dass schließlich die komplette Struktur der mikromechanischen Drucksensorvorrichtung 1 aus Silizium besteht. Neben den

herstellungstechnischen Vorteilen wie z.B. weniger Abfall weist so ein Sensor auch Vorteile im Temperaturverhalten auf. Lediglich die Anschlüsse 12a, 12b, 12c werden bevorzugt aus Metall wie z.B. Aluminium gebildet, um einen möglichst guten Kontakt mit wenig elektrischem Widerstand zum externen Schaltkreis bereitzustellen.

Fig. 2a)-2k) sind schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung von Schritten im Prozessverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar Fig. 2a) und 2c-2k) im Querschnitt und Fig. 2b) in Draufsicht.

Fig. 2a zeigt dabei das Halbleitergrundsubstrat 2, in das der vergrabene Verbindungsbereich 7, das erste Gitter 8 und der erste Teil 10a des ersten Senkers 10 implantiert wurden. Dieser Prozessschritt wird bevorzugt mittels Ionenimplantation durchgeführt, der lonenbeschuss und eine anschließende Temperaturbehandlung umfasst, um die Atome elektrisch zu aktivieren.

Die in Fig. 2b dargestellte Draufsicht des ersten Gitters 8 veranschaulicht, dass die Löcher in diesem druckunempfindlichen ersten Gitter 8 im Verhältnis kleiner ausgebildet sind als die zusammenhängenden Bereiche. Dabei weisen Löcher einen Durchmesser von 0.5 pm - 2 pm, bevorzugt 1 pm, und einen Abstand von 2 pm - 10 pm, bevorzugt 4 pm voneinander auf. Die seitliche Erstreckung des Gitters beträgt dabei mehr als 100 pm, bevorzugt 300 pm ~

500 pm.

In der Vorrichtung von Fig. 2c ist die Zwischenschicht 3 auf das Halbleitergrundsubstrat 2 epitaxisch aufgewachsen worden und wurde anschließend durch einen Diffusionsprozess ausdiffundiert. Hier sieht man, dass sich der erste Teil 10a des ersten Senkers 10 in die Zwischenschicht 3 ausgebreitet hat, während der vergrabene Verbindungsbereich 7 und das erste Gitter 8 nahezu unverändert geblieben sind. Diese selektive Diffusion wird durch die oben angeführte Wahl der Dotierungsatome erreicht. Bevorzugt wählt man bei dem

Diffusionsprozess eine Prozesstemperatur von ungefähr 1000°C.

Der nächste Verfahrensschritt des Implantierens des zweiten Gitters 9, des zweiten Teils 10b des ersten Senkers 10 und des ersten Teils 11a des zweiten Senkers 11 wird in der Fig. 2d gezeigt. Dieser Verfahrensschritt wird ebenfalls bevorzugt mittels Ionenimplantation durchgeführt.

Zur Vorbereitung des APSM-Prozesses wird auf einem äußeren Bereich der Vorrichtung eine Maske 14 aufgetragen, wie sie Fig. 2e zu sehen ist. Die Maske 14 wird bevorzugt durch ein lithographisches Verfahren aufgebracht und bevorzugt aus einem Nitrid gebildet.

Durch das Anodisieren bildet sich nun ein poröser Bereich 15, wie er in Fig. 2f gezeigt ist. Dieser ist im Wesentlichen auf Bereiche beschränkt, die zuvor nicht von der Maske 14 abgedeckt wurden. Bevorzugt wird der poröse Bereich 15 durch poröses Silizium gebildet.

In Fig. 2g wurde die Maske 14 entfernt und der poröse Bereich 15 zum Bilden der Kaverne 4 herausgelöst. Hierbei wird bevorzugt ein selektiver Ätzprozess gewählt.

Die Vorrichtung nach epitaxischem Aufwachsen der Verschlussschicht 5 und

anschließendem Ausdiffundieren wird in Fig. 2h dargestellt. Während des Aufwachsens wird die Kaverne 4 mit dem Referenzdruck abgeschlossen. Während beim Ausdiffundieren das zweite Gitter 9 nahezu unverändert bleibt, breitet sich sowohl der zweite Teil 10b des ersten Senkers 10 als auch der erste Teil 11a des zweiten Senkers 11 in die Verschlussschicht 5 aus. Dadurch verbindet sich der zweite Teil 10b des ersten Senkers 10 mit dem ersten Teil 10a des ersten Senkers 10. Die selektive Diffusion wird durch die oben angeführte Wahl der Dotierungsatome erreicht. Bevorzugt wählt man hier ebenfalls einen Diffusionsprozess mit einer Prozesstemperatur von ungefähr 1000°C.

In einem nächsten Prozessschritt wird ein dritter Teil 10c des ersten Senkers 10 und ein zweiter Teil 11 b des zweiten Senkers 11 in die Verschlussschicht 5 implantiert, wie Fig. 2i veranschaulicht. Durch die gleiche Dotierung ist die Implantierung des dritten Teils 10c des ersten Senkers 10 optional. Hier wird ebenfalls bevorzugt Ionenimplantation verwendet.

Um die Senker fertigzustellen, wird ein weiterer Diffusionsprozess vorgenommen, wie er in Fig. 2j dargestellt ist. Bei diesem breiten sich der dritte Teil 10c des ersten Senkers 10 und der zweite Teil 11 b des zweiten Senkers 11 weiter in die Verschlussschicht 5 aus. Dadurch verbinden sich der dritte Teil 10c des ersten Senkers 10 mit dem zweiten Teil 10b des ersten Senkers 10 und der zweite Teil 11b des zweiten Senkers 11 mit dem ersten Teil 11a des zweiten Senkers 11. Alle anderen dotierten Bereiche bleiben nahezu unverändert. Die selektive Diffusion wird durch die oben bereits angeführte Wahl der Dotierungsatome erreicht. Bevorzugt wählt man hier ebenfalls einen Diffusionsprozess mit einer Prozesstemperatur von ungefähr 1000°C.

Schließlich werden zur Kontaktierungen drei Anschlüsse 12a, 12b, 12c angebracht, und es wird ein erster Isolationsgrabens 13 umlaufend um den Membranbereich 6 ausgebildet, wie in Fig. 2k gezeigt. Dabei isoliert der Isolationsgraben den ersten Anschluss 12a vom zweiten Anschluss 12b, und den zweiten Anschluss 12b vom dritten Anschluss 12c, wie oben bereits beschrieben. Die Anschlüsse 12a, 12b, 12c werden bevorzugt aus Alu-Pads gebildet, während der Isolationsgraben durch einen Ätzprozess, bevorzugt durch alternierendes Ätzen und Passivieren hergestellt wird.

Fig. 3 ist schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die mikromechanische Drucksensorvorrichtung V der zweiten Ausführungsform entspricht dem Aufbau der ersten Ausführungsform, wobei eine Schutzschicht 16 auf die

Verschlussschicht 5 und in den Isolationsgraben 13 eingefügt wurde. Dabei wurden die Anschlüsse 12a, 12b, 12c durch die Schutzschicht 16 durchgeführt, um weiterhin elektrisch mit den jeweiligen Schichten verbunden zu sein. Die Schutzschicht 16 wird bevorzugt aus einem Nitrid gebildet und bietet einen Schutz vor Umwelteinflüssen, falls dieser benötigt wird.

Fig. 4 ist schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die mikromechanische Drucksensorvorrichtung 1“ der dritten Ausführungsform entspricht dem Aufbau der zweiten Ausführungsform, wobei der Isolationsgraben 13 durch einen dritten Senker 17 des ersten Dotierungstyps p ersetzt wurde, der um den ersten Senker 10 mit erstem Anschluss 12a angeordnet ist. Durch den dritten Senker 17 wird der erste Anschluss 12a vom zweiten Anschluss 12b elektrisch isoliert und stellt somit eine Alternativlösung zum Isolationsgraben dar.

Fig. 5 ist schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die mikromechanische Drucksensorvorrichtung V“ der vierten Ausführungsform entspricht dem Aufbau der dritten Ausführungsform, wobei sich die Schutzschicht 16‘ nur im äußeren Bereich, insbesondere außerhalb des Membranbereiches 6, des Drucksensors befindet, aber auch die Ränder der Anschlüsse bedeckt. Weiterhin befindet sich zwischen der Schutzschicht 16‘ und der Verschlussschicht 5 eine Isolationsschicht. Diese Anordnung stellt sicher, dass keine ungewollten Ströme an den Anschlüssen 12a, 12b, 12c entstehen, die die Messergebnisse beeinträchtigen würden. Die Bedeckung der Ränder der Anschlüsse 12a, 12b, 12c durch die Schutzschicht 16‘ verhindert auch eine Oxidation des Metalls. Bevorzugt wird für die Schutzschicht 16‘ ein Nitrid verwendet und für die Isolationsschicht 18‘ ein Oxid.

Fig. 6 ist schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung einer mikromechanischen Drucksensorvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die mikromechanische Drucksensorvorrichtung 1““ der fünften Ausführungsform entspricht dem Aufbau der ersten Ausführungsform, wobei die Zwischenschicht 3‘ seitlich der Kaverne 4 bis hinunter zum Halbleitersubstrat 2‘ und zur vergrabenen Verbindungsbereich

7‘ strukturiert wurde, so dass die Verschlussschicht 5‘ im direkten Kontakt mit dem vergrabenen Verbindungsbereich 7‘ steht. Der Isolationsgraben 13‘ ist weiterhin umlaufend des Membranbereichs 6 angeordnet und isoliert den zweiten Anschluss 12b des

Membranbereichs vom ersten Anschluss 12a und vom dritten Anschluss. 12c. Der zweite Senker 11’ erstreckt sich hierbei vom Halbleitergrundsubstrat 2‘ durch die Verschlussschicht 5‘, so dass der dritte Anschluss 12c hierbei mit der Zwischenschicht 3‘ über den zweiten Senker 11’ und das Halbleitergrundsubstrat 2‘ elektrisch verbunden ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.

Insbesondere können andere Neigungsrichtungen Winkel, Geometrien etc. für die einzelnen Elemente gewählt werden.