WO2019134839A1 - Sensor device and method for producing a sensor device - Google Patents

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WO2019134839A1
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sensor device
doped region
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Volkmar Senz
Gabriele Cazzaniga
Mike Schwarz
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Robert Bosch GmbH
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    • G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
    • G01L9/065—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices with temperature compensating means
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    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
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    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L2019/0053—Pressure sensors associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration, temperature

Definitions

  • the present invention relates to a sensor device and a method for manufacturing a sensor device.
  • the invention relates to a
  • pressure sensors which are based on the Hall effect and detect a pressure-dependent change of the magnetic field.
  • piezoresistive sensors which have a vibratable membrane which deforms depending on the ambient pressure.
  • the ambient pressure it is therefore possible to determine the ambient pressure by measuring the resistance.
  • the resistance is particularly strongly dependent on further environmental influences and in particular the ambient temperature. In order to be able to determine the pressure sufficiently well, the temperature must therefore additionally be measured.
  • the document DE 10 2012 215 235 A1 discloses a pressure sensor, wherein additionally a separate temperature sensor is arranged in the vicinity of the pressure sensor.
  • the invention provides a sensor device with the features of patent claim 1 and a method for producing a sensor device with the features of patent claim 10.
  • the invention accordingly relates to a sensor device with a pressure measuring device and a temperature measuring device.
  • Pressure measuring device has a first p-n junction and is adapted to measure an ambient pressure.
  • the temperature measuring device has a second p-n junction and is configured to measure a temperature in an environment of the pressure sensor device.
  • An n-doped region of the first p-n junction at least partially overlaps with an n-doped region of the second p-n junction.
  • the invention accordingly relates to a method for
  • a pressure measuring device is formed in a substrate, wherein the pressure measuring device has a first p-n junction. Further, a temperature measuring device is formed in the substrate, wherein the
  • Temperature measuring device has a second p-n junction.
  • Temperature measuring device is adapted to measure a temperature in an environment of the pressure measuring device.
  • the n-doped region of the first p-n junction overlaps at least partially with the n-doped region of the second p-n junction.
  • the effective distance between the pressure measuring device and the temperature measuring device can be reduced. This makes it possible to measure the temperature in the immediate vicinity of the pressure measuring device. While at more distant pressure measuring devices and Temperature measuring devices errors of up to 250 Pa / K may occur, it allows the invention to substantially eliminate such a source of error. The pressure can thus be determined with high accuracy.
  • a common n-doped region By using a common n-doped region, a compact and inexpensive design of the sensor device is possible. Additional and separate
  • the formation of the temperature measuring device via a separate doping in comparison to the existing doping of the piezoresistive resistors has the advantage that this arrangement requires only five bond pads, in comparison to other configurations which require at least six bond pads.
  • the parasitic vertical pnp junction which is always present in a p-substrate wafer, causes a high fault current in this operation.
  • the advantage of the arrangement according to the invention is that the vertical pnp transistor itself is used for the temperature measurement and thus a parasitic false signal is avoided.
  • the first p-n junction is the
  • Pressure measuring device designed as a piezoresistor or piezoresistor.
  • Pressure measuring device adapted to operate for measuring the ambient pressure, the first p-n junction in the reverse direction to measure a piezoresistive effect.
  • Reverse direction here is to be understood as applying a reverse bias voltage to the first p-n junction (reverse bias).
  • the temperature measuring device is configured to operate the second p-n junction in the forward direction for measuring the temperature.
  • Forward direction means the application of a forward voltage or forward voltage to the second p-n junction (forward bias).
  • the control can preferably by a common control device of
  • Pressure measuring device and the temperature measuring device take place, which can be designed as an application-oriented integrated circuit, AS1C.
  • AS1C application-oriented integrated circuit
  • Control device may comprise a switch, by means of which between the Reverse direction and the forward direction can be changed so that alternately or serially measured temperature or pressure.
  • the first p-n junction is identical to the second p-n junction.
  • the temperature can be measured directly on the sensor element of the pressure measuring device. Inaccuracies due to a distance between the temperature measuring device and the
  • This configuration requires a separate bond pad to bias the n-doped region accordingly for diode measurement.
  • the senor device According to a preferred embodiment of the sensor device, the
  • Temperature measuring device on a pnp diode having the second p-n junction has an additional p-doped region.
  • the temperature-measuring device formed as a diode thus divides the n-doped region with the pressure measuring device designed as a piezoresistor.
  • the additional p-doped region is arranged in a ring around the pressure measuring device.
  • the temperature averaged over the annular area substantially corresponds to the temperature of the pressure measuring means arranged in the interior, so that a good estimate of the temperature of the pressure measuring means can be obtained by measuring this temperature.
  • the additional p-doped region is formed on and / or in the membrane.
  • the largest possible area is used on the membrane for temperature sensing.
  • Advantage is a great homogeneity of the measuring voltage over temperature, which leads to a performance increase in the adjustment.
  • Another advantage of this embodiment is the lower noise of the
  • a center of the membrane is undoped so that the stress caused by the membrane bending is reduced to the p-doped region.
  • this further comprises a substrate and a vibrating element, wherein the vibrating element is arranged swingably on the substrate via spring elements.
  • the vibrating element has a membrane, wherein the first p-n junction is at least partially formed in the membrane.
  • the pressure measuring device is thus designed as a piezoresistive sensor with a membrane, wherein the membrane for better decoupling of external shocks of the sensor device attached to the exempt and fastened by spring elements
  • Vibrating element is arranged. As the temperature measuring device and the
  • Pressure measuring device having a common n-doped region, can be dispensed with a separate temperature measuring element. Thereby, the total mass of the vibrating element 5 can be reduced, resulting in a better decoupling of the
  • Pressure measuring device 2 leads from external shocks.
  • the second p-n junction is formed in the oscillating element.
  • Pressure measuring device designed to determine the ambient pressure, taking into account the temperature measured by the temperature measuring device.
  • the determination of the ambient pressure can in particular by one of
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a sensor device according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic block diagram illustrating a determination of the
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a sensor device according to a second embodiment of the invention
  • Figure 4 is a schematic plan view of a membrane of a sensor device according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a membrane of a sensor device according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a flowchart for explaining a method for producing a sensor device.
  • the same or functionally identical elements and devices are provided with the same reference numerals.
  • the numbering of process steps is for the sake of clarity and generally does not imply any particular chronological order. In particular, several process steps can also be carried out simultaneously.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a detail of FIG.
  • the sensor device 1a illustrated according to an embodiment of the invention.
  • the sensor device 1a has a substrate 6, which is preferably made of silicon. Via front and rear trench processes 7, a vibratable oscillating element 5 is released, which is connected to the substrate 6 via structured spring elements 8.
  • the vibrating element 5 and the spring elements 8 are preferably also formed of silicon accordingly.
  • the oscillating element 5 may preferably be designed circular or rectangular, wherein on a surface of the
  • Oscillating element 5 a diaphragm 51 and an underlying cavity 52 are formed.
  • the membrane 51 and an adjacent region form an n-doped region 4.
  • a plurality of p-doped piezoresistors 21 are formed at the surface of the diaphragm 51 .
  • the n-doped region 4 and the p-doped piezoresistors 21 form one first PN junction 22.
  • the membrane 51 and the first PN junction 22 are elements of the pressure measuring device. 2
  • an additional p-doped region 31 a is located in a radially inner region of the vibrating element 5, in a radially outer region, i. H. formed in the vicinity of the spring elements 8, an additional p-doped region 31 a.
  • This preferably extends annularly around the membrane 51 around.
  • annular can be understood an annular arrangement or a ring with square side surfaces.
  • annular additional p-doped region 31 a can be provided.
  • the n-doped region 4 has a first heavily doped region 41 which is in the
  • the additional p-doped region 3 a and the n-doped region 4 form a second p-n junction 32, which is an element of a temperature measuring device 3.
  • the temperature measuring device 3 has a pnp diode, wherein the n-doped region 4 forms the base, the additional p-doped region 3la forms the collector and a p-doped upper insulating layer 9 formed on a surface of the substrate 5 forms the emitter.
  • the pressure measuring device 2 is designed to measure a resistance or a voltage at the first pn junction 22. Further, the temperature measuring device 3 is configured to determine the temperature by measuring voltages and / or currents at the pnp diode. The relationships between the respective voltages and currents at the outputs of the pnp diode and the corresponding temperature can be stored in a lookup table, which is stored on a memory of the sensor device la. These relationships can be determined empirically or based on characteristics of the pnp diode.
  • the ambient pressure is measured in reverse bias, ie applying a reverse bias, while the measurement of the temperature in
  • Temperature measuring device 3 may be formed as a microprocessor, as a plurality of microprocessors or as an integrated circuit (AS1C).
  • AS1C integrated circuit
  • the evaluation device determines the ambient pressure based on the resistance value determined at the first p-n junction 22.
  • the temperature dependence is
  • Temperature measuring device 3 continuously on.
  • the properties of the silicon used and the ambient air lead to different time dependencies of the temperatures in the differently configured pressure measuring devices 2 and temperature measuring devices 3. Accordingly, the temperatures at a given time will generally differ by a difference DT.
  • the measured by pressure measuring device 2 voltages U are in a first
  • Evaluation unit 101 converted into a corresponding value P for the ambient pressure.
  • a first analog-to-digital converter 102 generates a digital value for the pressure P.
  • a second evaluation unit 103 converts the from the
  • Temperature measuring device 3 measured voltage or the measured voltages in a temperature value T to, which is converted by a second analog-to-digital converter 104 into a digital temperature value T.
  • a third evaluation unit 105 corrects the pressure value P output by the first analog-to-digital converter 102 by means of a correction function taking into account the temperature value T output by the second analog-to-digital converter 104 Difference DT results in that the temperature T used for the correction does not correspond to the temperature actually present at the pressure measuring device 2.
  • the invention makes it possible to greatly reduce the difference amount DT, so that the remaining deviations are generally negligible.
  • the first to third evaluation units 101, 103, 105 and the first and second analog-to-digital converters 102, 104 can be used as common elements of the
  • Pressure measuring device 2 and the temperature measuring device 3 are considered. These elements can be implemented on the hardware or software side and are preferably designed as integrated circuits.
  • the p-doped region 31 a is preferably also configured in the vibrating element 5 for reasons of accuracy, according to further embodiments, the additional p-doped region can also be arranged outside the vibrating element 5 in the substrate 6.
  • the additional p-doped region 3la is optional.
  • the first p-n junction 22 may be operated in the reverse direction to determine the pressure and operated in the forward direction to determine the temperature.
  • temperature measurement and pressure measurement take place at the same location and the difference amount DT is substantially equal to zero.
  • a compact design is possible because it is possible to dispense with the additional p-doped region.
  • a further sixth bondpad is required.
  • FIG. 3 illustrates a cross-sectional view of a sensor device 1b according to a further embodiment of the invention. In contrast to the sensor device 1a shown in FIG. 1, the additional p-doped region 3 1b is integrated into the membrane 51.
  • Figure 4 shows an exemplary plan view of a membrane 51 of a sensor device, wherein the p-doped region 3 lc has a rectangular, in particular square section, and further arm-shaped extensions, which extending into respective corners of the diaphragm 51.
  • the p-doped region can be formed in the largest possible area of the diaphragm 51.
  • the arm-shaped extensions are optional.
  • the additional p-doped region 3 ld may also have a recess in a central area of the diaphragm 51, that is to say an im
  • FIG. 6 illustrates a flow chart for explaining a method for producing a sensor device 1, in particular a sensor device 1 according to one of the embodiments described above.
  • a vibrating element 5 is released by trench etching, which is fastened by means of spring elements to a surrounding substrate 6, wherein the substrate is preferably made of silicon.
  • a membrane 51 with an underlying cavity 52 is formed in a method step S2.
  • the membrane and a surrounding area are designed as an n-doped area.
  • p-type piezoelectric resistors 21 are configured in the diaphragm 51 and an additional p-doped region 3 la formed around the diaphragm 51 in the vibrating element 5.
  • a p-type layer 9 is formed on a surface of the substrate 6 and the vibrating element 5.
  • contacts are made and with evaluation means explained above for determining the temperature and the temperature
  • the trench etching can be carried out to free the oscillating element 5 at the end of the method, that is to say after the forming of the contacts.

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Abstract

The invention relates to a sensor device (1), comprising a pressure measuring device (2) having a first p-n junction (22), the pressure measuring device (2) being designed to measure an ambient pressure; and a temperature measuring device (3) having a second p-n junction (32), the temperature measuring device (3) being designed to measure a temperature in an environment of the pressure sensor device; wherein a n-doped region (4) of the first p-n junction (22) at least partially overlaps with a n-doped region (4) of the second p-n junction (32).

Description

Beschreibung  description

Titel title

Sensorvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung Sensor device and method for producing a sensor device

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine The present invention relates to a sensor device and a method for manufacturing a sensor device. In particular, the invention relates to a

Sensorvorrichtung zum Messen des Umgebungsdrucks. Sensor device for measuring the ambient pressure.

Stand der Technik State of the art

Zur Messung des Drucks können verschiedene physikalische Effekte ausgenutzt werden. So existieren Kapazitätsdrucksensoren, wobei sich die Kapazität zwischen To measure the pressure, various physical effects can be exploited. So capacitance pressure sensors exist, with the capacity between

gegenüberliegenden Kondensatorplatten in Abhängigkeit von dem Druck ändert. opposite capacitor plates as a function of the pressure changes.

Ebenfalls bekannt sind Drucksensoren, welche auf dem Hall-Effekt basieren und eine druckabhängige Änderung des Magnetfelds erfassen. Also known are pressure sensors which are based on the Hall effect and detect a pressure-dependent change of the magnetic field.

Besonders verbreitet sind piezoresistive Sensoren, welche eine schwingbare Membran aufweisen, welche sich in Abhängigkeit vom Umgebungsdruck deformiert. Die Particularly popular are piezoresistive sensors, which have a vibratable membrane which deforms depending on the ambient pressure. The

Verformung der Membran führt zu einer druckabhängigen Änderung der Deformation of the membrane leads to a pressure-dependent change in the

Widerstandswerte von in der Membran ausgebildeten elektrischen Widerständen. Resistance values of electrical resistances formed in the membrane.

Prinzipiell ist es daher möglich, durch Messung des Widerstandes den Umgebungsdruck zu bestimmen. Der Widerstand ist jedoch zusätzlich zur Druckabhängigkeit besonders stark von weiteren Umwelteinflüssen und insbesondere der Umgebungstemperatur abhängig. Um den Druck ausreichend gut bestimmen zu können, muss daher zusätzlich die Temperatur gemessen werden. In principle, it is therefore possible to determine the ambient pressure by measuring the resistance. However, in addition to the pressure dependence, the resistance is particularly strongly dependent on further environmental influences and in particular the ambient temperature. In order to be able to determine the pressure sufficiently well, the temperature must therefore additionally be measured.

In der Druckschrift DE 10 2012 215 235 Al ist ein Drucksensor offenbart, wobei zusätzlich ein separater Temperatursensor in der Nähe des Drucksensors angeordnet ist. The document DE 10 2012 215 235 A1 discloses a pressure sensor, wherein additionally a separate temperature sensor is arranged in the vicinity of the pressure sensor.

Um die Temperaturabhängigkeit möglichst gut einzubeziehen, ist es notwendig, die Temperatur in unmittelbarer Nähe des Drucksensors zu bestimmen. Einschränkungen können sich jedoch dadurch ergeben, dass bei Verwendung separater Drucksensoren und Temperatursensoren gegenseitige Quereinflüsse der Sensoren möglichst unterbunden werden müssen, was den minimalen Abstand zwischen den Sensoren einschränkt. In order to include the temperature dependence as well as possible, it is necessary to determine the temperature in the immediate vicinity of the pressure sensor. However, limitations may arise when using separate pressure sensors and Temperature sensors mutual cross-influences of the sensors must be prevented as possible, which limits the minimum distance between the sensors.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung stellt eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 bereit. The invention provides a sensor device with the features of patent claim 1 and a method for producing a sensor device with the features of patent claim 10.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung demnach eine Sensorvorrichtung mit einer Druckmesseinrichtung und einer Temperaturmesseinrichtung. Die According to a first aspect, the invention accordingly relates to a sensor device with a pressure measuring device and a temperature measuring device. The

Druckmesseinrichtung weist einen ersten p-n-Übergang auf und ist dazu ausgebildet, einen Umgebungsdruck zu messen. Die Temperaturmesseinrichtung weist einen zweiten p-n-Übergang auf und ist dazu ausgebildet, eine Temperatur in einer Umgebung der Drucksensoreinrichtung zu messen. Ein n-dotiertes Gebiet des ersten p-n-Übergangs überlappt zumindest teilweise mit einem n-dotierten Gebiet des zweiten p-n-Übergangs. Pressure measuring device has a first p-n junction and is adapted to measure an ambient pressure. The temperature measuring device has a second p-n junction and is configured to measure a temperature in an environment of the pressure sensor device. An n-doped region of the first p-n junction at least partially overlaps with an n-doped region of the second p-n junction.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung demnach ein Verfahren zum According to a second aspect, the invention accordingly relates to a method for

Herstellen einer Sensorvorrichtung. Eine Druckmesseinrichtung wird in einem Substrat ausgebildet, wobei die Druckmesseinrichtung einen ersten p-n-Übergang aufweist. Weiter wird eine Temperaturmesseinrichtung in dem Substrat ausgebildet, wobei die Producing a sensor device. A pressure measuring device is formed in a substrate, wherein the pressure measuring device has a first p-n junction. Further, a temperature measuring device is formed in the substrate, wherein the

Temperaturmesseinrichtung einen zweiten p-n-Übergang aufweist. Die Temperature measuring device has a second p-n junction. The

Temperaturmesseinrichtung wird dazu ausgebildet, eine Temperatur in einer Umgebung der Druckmesseinrichtung zu messen. Das n-dotierte Gebiet des ersten p-n-Übergangs überlappt zumindest teilweise mit dem n-dotierten Gebiet des zweiten p-n-Übergangs. Temperature measuring device is adapted to measure a temperature in an environment of the pressure measuring device. The n-doped region of the first p-n junction overlaps at least partially with the n-doped region of the second p-n junction.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Preferred embodiments are the subject of the respective subclaims.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Durch Verwendung von Druck- bzw. Temperaturmesseinrichtungen mit p-n-Übergängen mit einem gemeinsamen n-dotierten Gebiet kann der effektive Abstand zwischen der Druckmesseinrichtung und der Temperaturmesseinrichtung reduziert werden. Dadurch ist es möglich, die Temperatur in unmittelbarer Nähe der Druckmesseinrichtung zu messen. Während bei weiter voneinander entfernten Druckmesseinrichtungen und Temperaturmesseinrichtungen Fehler von bis zu 250 Pa/K auftreten können, erlaubt es die Erfindung, eine derartige Fehlerquelle im Wesentlichen auszuschalten. Der Druck kann somit mit einer hohen Genauigkeit bestimmt werden. Darüber hinaus ist durch die Verwendung eines gemeinsamen n-dotierten Gebietes eine kompakte und kostengünstige Ausbildung der Sensorvorrichtung möglich. Zusätzliche und separate By using pressure or temperature measuring devices with pn junctions with a common n-doped region, the effective distance between the pressure measuring device and the temperature measuring device can be reduced. This makes it possible to measure the temperature in the immediate vicinity of the pressure measuring device. While at more distant pressure measuring devices and Temperature measuring devices errors of up to 250 Pa / K may occur, it allows the invention to substantially eliminate such a source of error. The pressure can thus be determined with high accuracy. In addition, by using a common n-doped region, a compact and inexpensive design of the sensor device is possible. Additional and separate

Temperaturmesseinrichtungen sind nicht erforderlich. Temperature measuring devices are not required.

Die Ausbildung der Temperaturmesseinrichtung über eine separate Dotierung im Vergleich zur existierenden Dotierung der piezoresistiven Widerstände hat den Vorteil, dass diese Anordnung lediglich fünf Bondpads benötigt, im Vergleich zu anderen Konfigurationen, welche mindestens sechs Bondpads erfordern. The formation of the temperature measuring device via a separate doping in comparison to the existing doping of the piezoresistive resistors has the advantage that this arrangement requires only five bond pads, in comparison to other configurations which require at least six bond pads.

Bei Drucksensoren, bei denen die Piezowiderstände selbst in Vorwärtsrichtung als pn- Übergang für die Temperaturmessung betrieben werden, zeigt sich, dass der parasitäre vertikale pnp-Übergang, welcher in einem p-Substrat Wafer stets vorhanden ist, einen hohen Fehlstrom bei diesem Betreib verursacht. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass für die Temperaturmessung der vertikale pnp-Transistor selbst verwendet wird und somit ein parasitäres Fehlsignal vermieden wird. For pressure sensors in which the piezoresistors are themselves forward biased as a pn junction for temperature measurement, it can be seen that the parasitic vertical pnp junction, which is always present in a p-substrate wafer, causes a high fault current in this operation. The advantage of the arrangement according to the invention is that the vertical pnp transistor itself is used for the temperature measurement and thus a parasitic false signal is avoided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste p-n-Übergang der According to a preferred embodiment, the first p-n junction is the

Druckmesseinrichtung als Piezoresistor bzw. Piezowiderstand ausgebildet. Pressure measuring device designed as a piezoresistor or piezoresistor.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Sensorvorrichtung ist die According to a preferred embodiment of the sensor device is the

Druckmesseinrichtung dazu ausgebildet, zum Messen des Umgebungsdrucks den ersten p-n-Übergang in Rückwärtsrichtung zu betreiben, um einen piezoresistiven Effekt zu messen. Unter Rückwärtsrichtung ist hierbei das Anlegen einer Sperrvorspannung an den ersten p-n-Übergang zu verstehen (reverse bias). Die Temperaturmesseinrichtung ist dazu ausgebildet, zum Messen der Temperatur den zweiten p-n-Übergang in Vorwärtsrichtung zu betreiben. Unter Vorwärtsrichtung ist das Anlegen einer Vorwärtsspannung bzw. Durchlassspannung an den zweiten p-n-Übergang zu verstehen (forward bias). Die Ansteuerung kann vorzugsweise durch eine gemeinsame Steuereinrichtung der Pressure measuring device adapted to operate for measuring the ambient pressure, the first p-n junction in the reverse direction to measure a piezoresistive effect. Reverse direction here is to be understood as applying a reverse bias voltage to the first p-n junction (reverse bias). The temperature measuring device is configured to operate the second p-n junction in the forward direction for measuring the temperature. Forward direction means the application of a forward voltage or forward voltage to the second p-n junction (forward bias). The control can preferably by a common control device of

Druckmesseinrichtung und der Temperaturmesseinrichtung erfolgen, welche als anwendungsorientierte integrierte Schaltung, AS1C, ausgebildet sein kann. Die Pressure measuring device and the temperature measuring device take place, which can be designed as an application-oriented integrated circuit, AS1C. The

Steuereinrichtung kann einen Schalter aufweisen, mittels welchem zwischen der Rückwärtsrichtung und der Vorwärtsrichtung gewechselt werden kann, sodass abwechselnd bzw. seriell Temperatur oder Druck gemessen werden. Control device may comprise a switch, by means of which between the Reverse direction and the forward direction can be changed so that alternately or serially measured temperature or pressure.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Sensorvorrichtung ist der erste p-n- Übergang mit dem zweiten p-n-Übergang identisch. In diesem Fall kann die Temperatur direkt am Sensorelement der Druckmesseinrichtung gemessen werden. Ungenauigkeiten aufgrund eines Abstandes zwischen der Temperaturmesseinrichtung und der According to a preferred development of the sensor device, the first p-n junction is identical to the second p-n junction. In this case, the temperature can be measured directly on the sensor element of the pressure measuring device. Inaccuracies due to a distance between the temperature measuring device and the

Druckmesseinrichtung entfallen dadurch. Diese Konfiguration benötigt ein separates Bondpad, um das n-dotierte Gebiet für die Diodenmessung entsprechend vorzuspannen. Pressure measuring device thereby eliminated. This configuration requires a separate bond pad to bias the n-doped region accordingly for diode measurement.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Sensorvorrichtung weist die According to a preferred embodiment of the sensor device, the

Temperaturmesseinrichtung eine pnp-Diode auf, welche den zweiten p-n-Übergang aufweist. Der zweite p-n-Übergang weist ein zusätzliches p-dotiertes Gebiet auf. Die als Diode ausgebildete Temperaturmesseinrichtung teilt sich somit das n-dotierte Gebiet mit der als Piezowiderstand ausgebildeten Druckmesseinrichtung lndem ein Bondpad des gemeinsamen n-dotierten Gebietes auf Masse geschaltet wird, kann eine Temperature measuring device on a pnp diode having the second p-n junction. The second p-n junction has an additional p-doped region. The temperature-measuring device formed as a diode thus divides the n-doped region with the pressure measuring device designed as a piezoresistor. By connecting a bonding pad of the common n-doped region to ground, one can

Vorwärtsspannung für die pnp-Diode eingestellt werden lndem das Bondpad des gemeinsamen n-dotierten Gebiets auf die Versorgungsspannung gelegt wird, kann eine Sperrvorspannung für die Piezowiderstände eingestellt werden. Druck- und By setting the bonding pad of the common n-type doped region to the supply voltage, a reverse bias voltage for the piezoresistors can be set. Printing and

Temperaturmessung erfolgen zeitlich seriell hintereinander. Temperature measurement takes place serially in succession.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Sensorvorrichtung ist das zusätzliche p- dotierte Gebiet ringförmig um die Druckmesseinrichtung herum angeordnet. Die über das ringförmige Gebiet gemittelte Temperatur entspricht im Wesentlichen der Temperatur der im lnneren angeordneten Druckmesseinrichtung, sodass durch Messen dieser Temperatur eine gute Abschätzung für die Temperatur der Druckmesseinrichtung erzielt werden kann. According to a preferred development of the sensor device, the additional p-doped region is arranged in a ring around the pressure measuring device. The temperature averaged over the annular area substantially corresponds to the temperature of the pressure measuring means arranged in the interior, so that a good estimate of the temperature of the pressure measuring means can be obtained by measuring this temperature.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zusätzliche p-dotierte Gebiet auf und/oder in der Membran ausgebildet. Vorzugsweise wird eine möglichst große Fläche auf der Membran zur Temperatursensierung eingesetzt. Vorteil ist eine große Homogenität der Messspannung über Temperatur, was zu einer Performancesteigerung im Abgleich führt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist das niedrigere Rauschen der According to a further embodiment, the additional p-doped region is formed on and / or in the membrane. Preferably, the largest possible area is used on the membrane for temperature sensing. Advantage is a great homogeneity of the measuring voltage over temperature, which leads to a performance increase in the adjustment. Another advantage of this embodiment is the lower noise of the

T emp eraturdiode. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Mitte der Membran undotiert, sodass die durch die Membranverbiegung verursachte mechanische Spannung auf das p-dotierte Gebiet reduziert wird. T empire diode. According to another embodiment, a center of the membrane is undoped so that the stress caused by the membrane bending is reduced to the p-doped region.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Sensorvorrichtung weist diese weiter ein Substrat und ein Schwingelement auf, wobei das Schwingelement über Federelemente an dem Substrat schwingbar angeordnet ist. Das Schwingelement weist eine Membran auf, wobei der erste p-n-Übergang zumindest teilweise in der Membran ausgebildet ist. Die Druckmesseinrichtung ist somit als piezoresistiver Sensor mit einer Membran ausgebildet, wobei die Membran zur besseren Entkopplung von äußeren Stößen der Sensorvorrichtung an dem freigestellten und mittels Federelementen befestigten According to a preferred embodiment of the sensor device, this further comprises a substrate and a vibrating element, wherein the vibrating element is arranged swingably on the substrate via spring elements. The vibrating element has a membrane, wherein the first p-n junction is at least partially formed in the membrane. The pressure measuring device is thus designed as a piezoresistive sensor with a membrane, wherein the membrane for better decoupling of external shocks of the sensor device attached to the exempt and fastened by spring elements

Schwingelement angeordnet ist. Da die Temperaturmesseinrichtung und die Vibrating element is arranged. As the temperature measuring device and the

Druckmesseinrichtung ein gemeinsames n-dotiertes Gebiet aufweisen, kann auf ein separates Temperaturmesselement verzichtet werden. Dadurch kann die Gesamtmasse des Schwingelements 5 reduziert werden, was zu einer besseren Entkopplung der Pressure measuring device having a common n-doped region, can be dispensed with a separate temperature measuring element. Thereby, the total mass of the vibrating element 5 can be reduced, resulting in a better decoupling of the

Druckmesseinrichtung 2 von externen Erschütterungen führt. Pressure measuring device 2 leads from external shocks.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Sensorvorrichtung ist der zweite p-n- Übergang in dem Schwingelement ausgebildet. Somit sind sowohl die According to a preferred development of the sensor device, the second p-n junction is formed in the oscillating element. Thus, both the

Druckmesseinrichtung als auch die Temperaturmesseinrichtung zur besseren Pressure measuring device as well as the temperature measuring device for better

Entkopplung von äußeren Stößen in dem freischwingenden Schwingelement angeordnet. Decoupling of external shocks arranged in the free-running vibrating element.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Sensorvorrichtung ist die According to a preferred embodiment of the sensor device is the

Druckmesseinrichtung dazu ausgebildet, den Umgebungsdruck unter Berücksichtigung der von der Temperaturmesseinrichtung gemessenen Temperatur zu bestimmen. Die Ermittlung des Umgebungsdrucks kann insbesondere von einer der Pressure measuring device designed to determine the ambient pressure, taking into account the temperature measured by the temperature measuring device. The determination of the ambient pressure can in particular by one of

Druckmesseinrichtung und der Temperaturmesseinrichtung gemeinsamen Pressure measuring device and the temperature measuring device common

Auswerteeinrichtung, etwa einem AS1C, durchgeführt werden. Evaluation, such as an AS1C, performed.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Es zeigen: Show it:

Figur 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Figur 2 ein schematisches Blockschaltbild zur Illustration einer Bestimmung desFigure 1 is a schematic cross-sectional view of a sensor device according to a first embodiment of the invention; Figure 2 is a schematic block diagram illustrating a determination of the

Umgebungsdrucks unter Berücksichtigung der Temperatur;Ambient pressure taking into account the temperature;

Figur 3 eine schematische Querschnittsansicht einer Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a sensor device according to a second embodiment of the invention;

Figur 4 eine schematische Draufsicht auf eine Membran einer Sensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;  Figure 4 is a schematic plan view of a membrane of a sensor device according to a third embodiment of the invention;

Figur 5 eine schematische Draufsicht auf eine Membran einer Sensorvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und Figur 6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen einer Sensorvorrichtung. ln allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll im Allgemeinen keine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren lnsbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.  Figure 5 is a schematic plan view of a membrane of a sensor device according to a fourth embodiment of the invention; and FIG. 6 shows a flowchart for explaining a method for producing a sensor device. In all figures, the same or functionally identical elements and devices are provided with the same reference numerals. The numbering of process steps is for the sake of clarity and generally does not imply any particular chronological order. In particular, several process steps can also be carried out simultaneously.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele ln Figur 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Ausschnitts einer DESCRIPTION OF THE EXEMPLARY EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a detail of FIG

Sensorvorrichtung 1 a gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert. Die Sensorvorrichtung 1 a weist ein Substrat 6 auf, welches vorzugsweise aus Silizium ausgebildet ist. Über Vorder- und Rückseiten-Trenchprozesse 7 ist ein schwingbares Schwingelement 5 freigestellt, welches über strukturierte Federelemente 8 mit dem Substrat 6 verbunden ist. Das Schwingelement 5 und die Federelemente 8 sind entsprechend vorzugsweise ebenfalls aus Silizium ausgebildet. Sensor device 1 a illustrated according to an embodiment of the invention. The sensor device 1a has a substrate 6, which is preferably made of silicon. Via front and rear trench processes 7, a vibratable oscillating element 5 is released, which is connected to the substrate 6 via structured spring elements 8. The vibrating element 5 and the spring elements 8 are preferably also formed of silicon accordingly.

An bzw. in dem Schwingelement 5 sind eine Temperaturmesseinrichtung 3 und eine Druckmesseinrichtung 2 ausgebildet. Das Schwingelement 5 kann vorzugsweise kreisförmig oder rechteckig gestaltet sein, wobei an einer Oberfläche des At or in the vibrating element 5, a temperature measuring device 3 and a pressure measuring device 2 are formed. The oscillating element 5 may preferably be designed circular or rectangular, wherein on a surface of the

Schwingelements 5 eine Membran 51 und eine darunterliegende Kavität 52 ausgebildet sind. Die Membran 51 und ein angrenzendes Gebiet bilden ein n- dotiertes Gebiet 4. Oscillating element 5, a diaphragm 51 and an underlying cavity 52 are formed. The membrane 51 and an adjacent region form an n-doped region 4.

An der Oberfläche der Membran 51 sind mehrere p-dotierte Piezowiderstände 21 ausgebildet. Das n-dotierte Gebiet 4 und die p-dotierten Piezowiderstände 21 bilden einen ersten p-n-Übergang 22. Die Membran 51 und der erste p-n-Übergang 22 sind Elemente der Druckmesseinrichtung 2. At the surface of the diaphragm 51 a plurality of p-doped piezoresistors 21 are formed. The n-doped region 4 and the p-doped piezoresistors 21 form one first PN junction 22. The membrane 51 and the first PN junction 22 are elements of the pressure measuring device. 2

Während sich die Membran 51 und die p-dotierten Piezowiderstände 21 in einem in radialer Richtung inneren Bereich des Schwingelements 5 befinden, ist in einem radialen äußeren Bereich, d. h. in der Nähe der Federelemente 8, ein zusätzliches p-dotiertes Gebiet 31 a ausgebildet. Dieses erstreckt sich vorzugsweise ringförmig um die Membran 51 herum. Unter ringförmig kann eine kreisringförmige Anordnung oder auch ein Ring mit quadratischen Seitenflächen verstanden werden. Bei einer kreisringförmige Membran 51 kann insbesondere ein kreisringförmiges zusätzliches p-dotiertes Gebiet 31 a vorgesehen sein. While the diaphragm 51 and the p-type piezoresistors 21 are located in a radially inner region of the vibrating element 5, in a radially outer region, i. H. formed in the vicinity of the spring elements 8, an additional p-doped region 31 a. This preferably extends annularly around the membrane 51 around. Under annular can be understood an annular arrangement or a ring with square side surfaces. In the case of an annular membrane 51, in particular an annular additional p-doped region 31 a can be provided.

Das n-dotierte Gebiet 4 weist ein erstes hochdotiertes Gebiet 41 auf, welches im The n-doped region 4 has a first heavily doped region 41 which is in the

Wesentlichen direkt unterhalb des zusätzlichen p-dotierten Gebiets 3 la verläuft, und ein zweites hochdotiertes Gebiet 42 auf, welches in der Nähe der Membran 51 und der p- dotierten Piezowiderstände 21 verläuft. Dieser Aufbau ist lediglich beispielhaft und die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Substantially directly below the additional p-doped region 3 la runs, and a second highly doped region 42 which extends in the vicinity of the diaphragm 51 and the p-type piezoresistors 21. This structure is merely exemplary and the invention is not limited thereto.

Das zusätzliche p-dotierte Gebiet 3la und das n-dotierte Gebiet 4 bilden einen zweiten p- n-Übergang 32, welcher ein Element einer Temperaturmesseinrichtung 3 ist. Die Temperaturmesseinrichtung 3 weist eine pnp-Diode auf, wobei das n-dotierte Gebiet 4 die Basis bildet, das zusätzliche p-dotierte Gebiet 3la den Kollektor bildet und eine an einer Oberfläche des Substrats 5 ausgebildete p-dotierte obere Isolierschicht 9 den Emitter bildet. The additional p-doped region 3 a and the n-doped region 4 form a second p-n junction 32, which is an element of a temperature measuring device 3. The temperature measuring device 3 has a pnp diode, wherein the n-doped region 4 forms the base, the additional p-doped region 3la forms the collector and a p-doped upper insulating layer 9 formed on a surface of the substrate 5 forms the emitter.

Die Druckmesseinrichtung 2 ist dazu ausgebildet, einen Widerstand bzw. eine Spannung an dem ersten p-n-Übergang 22 zu messen. Weiter ist die Temperaturmesseinrichtung 3 dazu ausgebildet, durch Messen von Spannungen und/oder Strömen an der pnp-Diode die Temperatur zu bestimmen. Die Zusammenhänge zwischen den jeweiligen Spannungen und Strömen an den Ausgängen der pnp-Diode und der entsprechenden Temperatur können in einer Lookup-Tabelle gespeichert werden, welche auf einem Speicher der Sensorvorrichtung la abgelegt ist. Diese Zusammenhänge können empirisch oder anhand von Kenndaten der pnp-Diode bestimmt werden. Die Messung des Umgebungsdrucks erfolgt im Rückwärtsbetrieb (reverse bias), d. h. unter Anlegen einer Sperrvorspannung, während die Messung der Temperatur im The pressure measuring device 2 is designed to measure a resistance or a voltage at the first pn junction 22. Further, the temperature measuring device 3 is configured to determine the temperature by measuring voltages and / or currents at the pnp diode. The relationships between the respective voltages and currents at the outputs of the pnp diode and the corresponding temperature can be stored in a lookup table, which is stored on a memory of the sensor device la. These relationships can be determined empirically or based on characteristics of the pnp diode. The ambient pressure is measured in reverse bias, ie applying a reverse bias, while the measurement of the temperature in

Vorwärtsbetrieb (forward bias), d. h. unter Anlegen einer Vorwärtsspannung, erfolgt. Entsprechend werden die Druckmessung und die Temperaturmessung seriell Forward bias, d. H. under application of a forward voltage occurs. Accordingly, the pressure measurement and the temperature measurement become serial

durchgeführt. Zur Kontaktierung sind lediglich fünf Bondpads erforderlich. carried out. For contacting only five bond pads are required.

Eine gemeinsame Auswerteeinrichtung der Druckmesseinrichtung 2 und der A common evaluation of the pressure measuring device 2 and the

Temperaturmesseinrichtung 3 kann als ein Mikroprozessor, als eine Vielzahl von Mikroprozessoren oder als integrierte Schaltung (AS1C) ausgebildet sein. Die Temperature measuring device 3 may be formed as a microprocessor, as a plurality of microprocessors or as an integrated circuit (AS1C). The

Auswerteeinrichtung bestimmt anhand des an dem ersten p-n-Übergang 22 ermittelten Widerstandswerts den Umgebungsdruck. Die Temperaturabhängigkeit wird The evaluation device determines the ambient pressure based on the resistance value determined at the first p-n junction 22. The temperature dependence is

berücksichtigt, indem die an der pnp-Diode gemessene Temperatur als Eingangswert für eine Korrekturfunktion (Trimming-Funktion) verwendet wird und mittels der is taken into account by using the temperature measured at the pnp diode as the input value for a correction function (trimming function) and by means of the

Korrekturfunktion der temperaturkorrigierte Wert des Umgebungsdrucks von der Auswerteeinrichtung berechnet wird. ln Figur 2 ist das Messprinzip und insbesondere die Temperaturkorrektur der Correction function of the temperature-corrected value of the ambient pressure is calculated by the evaluation device. In FIG. 2, the measuring principle and in particular the temperature correction of FIG

Druckmessung genau illustriert. Während eines Aufwärmvorgangs steigt sowohl die Temperatur Tp der Druckmesseinrichtung 2 als auch die Temperatur TT der Pressure measurement precisely illustrated. During a warm-up operation, both the temperature Tp of the pressure measuring device 2 and the temperature T T of the pressure increase

Temperaturmesseinrichtung 3 kontinuierlich an. Die Eigenschaften des verwendeten Siliziums und der Umgebungsluft führen zu unterschiedlichen Zeitabhängigkeiten der Temperaturen in den unterschiedlich ausgestalteten Druckmesseinrichtungen 2 bzw. Temperaturmesseinrichtungen 3. Entsprechend werden sich die Temperaturen zu einem bestimmten Zeitpunkt im Allgemeinen um einen Differenzbetrag DT unterscheiden. Die von Druckmesseinrichtung 2 gemessenen Spannungen U werden in einer ersten Temperature measuring device 3 continuously on. The properties of the silicon used and the ambient air lead to different time dependencies of the temperatures in the differently configured pressure measuring devices 2 and temperature measuring devices 3. Accordingly, the temperatures at a given time will generally differ by a difference DT. The measured by pressure measuring device 2 voltages U are in a first

Auswerteeinheit 101 in einen entsprechenden Wert P für den Umgebungsdruck umgewandelt. Ein erster Analog-Digital- Wandler 102 erzeugt einen digitalen Wert für den Druck P. Eine zweite Auswerteeinheit 103 wandelt die von der Evaluation unit 101 converted into a corresponding value P for the ambient pressure. A first analog-to-digital converter 102 generates a digital value for the pressure P. A second evaluation unit 103 converts the from the

Temperaturmesseinrichtung 3 gemessene Spannung bzw. die gemessenen Spannungen in einen Temperaturwert T um, welcher von einem zweiten Analog-Digital- Wandler 104 in einen digitalen Temperaturwert T umgewandelt wird. Temperature measuring device 3 measured voltage or the measured voltages in a temperature value T to, which is converted by a second analog-to-digital converter 104 into a digital temperature value T.

Eine dritte Auswerteeinheit 105 korrigiert den von dem ersten Analog-Digital-Wandler 102 ausgegebenen Druckwert P mittels einer Korrekturfunktion unter Berücksichtigung des von dem zweiten Analog-Digital-Wandler 104 ausgegebenen Temperaturwerts T. Der Differenzbetrag DT führt dazu, dass die zur Korrektur verwendete Temperatur T nicht der tatsächlich an der Druckmesseinrichtung 2 vorliegenden Temperatur entspricht. A third evaluation unit 105 corrects the pressure value P output by the first analog-to-digital converter 102 by means of a correction function taking into account the temperature value T output by the second analog-to-digital converter 104 Difference DT results in that the temperature T used for the correction does not correspond to the temperature actually present at the pressure measuring device 2.

Durch die Verwendung eines gemeinsamen n-dotierten Gebiets 4 ermöglicht es die Erfindung jedoch, den Differenzbetrag DT stark zu reduzieren, sodass die verbleibenden Abweichungen im Allgemeinen vemachlässigbar sind. However, by using a common n-doped region 4, the invention makes it possible to greatly reduce the difference amount DT, so that the remaining deviations are generally negligible.

Die ersten bis dritten Auswerteeinheiten 101, 103, 105 sowie die ersten und zweiten Analog-Digital- Wandler 102, 104 können als gemeinsame Elemente der The first to third evaluation units 101, 103, 105 and the first and second analog-to-digital converters 102, 104 can be used as common elements of the

Druckmesseinrichtung 2 und der Temperaturmesseinrichtung 3 betrachtet werden. Diese Elemente können hardwareseitig oder softwareseitig implementiert werden und sind vorzugsweise als integrierte Schaltungen ausgebildet. Pressure measuring device 2 and the temperature measuring device 3 are considered. These elements can be implemented on the hardware or software side and are preferably designed as integrated circuits.

Während das p-dotierte Gebiet 31 a vorzugsweise aus Genauigkeitsgründen ebenfalls in dem Schwingelement 5 ausgestaltet ist, kann gemäß weiteren Ausführungsformen das zusätzliche p-dotierte Gebiet auch außerhalb des Schwingelements 5 im Substrat 6 angeordnet sein. While the p-doped region 31 a is preferably also configured in the vibrating element 5 for reasons of accuracy, according to further embodiments, the additional p-doped region can also be arranged outside the vibrating element 5 in the substrate 6.

Das zusätzliche p-dotierte Gebiet 3la ist optional. So kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der erste p-n-Übergang 22 in Rückwärtsrichtung betrieben werden, um den Druck zu bestimmen, und in Vorwärtsrichtung betrieben werden, um die Temperatur zu bestimmen. Dadurch erfolgen Temperaturmessung und Druckmessung am selben Ort und der Differenzbetrag DT ist im Wesentlichen gleich Null. Zusätzlich ist eine kompakte Ausgestaltung möglich, da auf das zusätzliche p-dotierte Gebiet verzichtet werden kann ln diesem Fall ist ein weiteres sechstes Bondpad erforderlich. ln Figur 3 ist eine Querschnittsansicht einer Sensorvorrichtung lb gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung illustriert lm Unterschied zur in Figur 1 gezeigten Sensorvorrichtung la ist das zusätzliche p-dotierte Gebiet 3 lb in die Membran 51 integriert. The additional p-doped region 3la is optional. Thus, according to another embodiment, the first p-n junction 22 may be operated in the reverse direction to determine the pressure and operated in the forward direction to determine the temperature. As a result, temperature measurement and pressure measurement take place at the same location and the difference amount DT is substantially equal to zero. In addition, a compact design is possible because it is possible to dispense with the additional p-doped region. In this case, a further sixth bondpad is required. FIG. 3 illustrates a cross-sectional view of a sensor device 1b according to a further embodiment of the invention. In contrast to the sensor device 1a shown in FIG. 1, the additional p-doped region 3 1b is integrated into the membrane 51.

Die Ausgestaltung des in die Membran 51 integrierten p-dotierten Gebiets ist prinzipiell beliebig. So zeigt Figur 4 eine beispielhafte Draufsicht auf eine Membran 51 einer Sensorvorrichtung, wobei das p-dotierte Gebiet 3 lc einen rechteckigen, insbesondere quadratischen Abschnitt, sowie weitere armförmige Verlängerungen aufweist, welche sich in jeweilige Ecken der Membran 51 erstrecken. Dadurch kann das p-dotierte Gebiet in einem möglichst großen Bereich der Membran 51 ausgebildet werden. Die armfÖrmigen Verlängerungen sind jedoch optional. The configuration of the p-doped region integrated in the membrane 51 is in principle arbitrary. Thus, Figure 4 shows an exemplary plan view of a membrane 51 of a sensor device, wherein the p-doped region 3 lc has a rectangular, in particular square section, and further arm-shaped extensions, which extending into respective corners of the diaphragm 51. As a result, the p-doped region can be formed in the largest possible area of the diaphragm 51. The arm-shaped extensions are optional.

Wie in Figur 5 gezeigt, kann das zusätzliche p-dotierte Gebiet 3 ld auch in einem zentralen Bereich der Membran 51 eine Aussparung aufweisen, also einen im As shown in FIG. 5, the additional p-doped region 3 ld may also have a recess in a central area of the diaphragm 51, that is to say an im

Wesentlichen ringförmigen Abschnitt sowie armförmige Verlängerungen aufweisen. ln Figur 6 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen einer Sensorvorrichtung 1 illustriert, insbesondere einer Sensorvorrichtung 1 gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. ln einem ersten Verfahrensschritt Sl wird durch Trenchätzen ein Schwingelement 5 freigestellt, welches über Federelemente an einem umgebenden Substrat 6 befestigt ist, wobei das Substrat vorzugsweise aus Silizium ausgebildet ist. Have substantially annular portion and arm-shaped extensions. FIG. 6 illustrates a flow chart for explaining a method for producing a sensor device 1, in particular a sensor device 1 according to one of the embodiments described above. In a first method step S1, a vibrating element 5 is released by trench etching, which is fastened by means of spring elements to a surrounding substrate 6, wherein the substrate is preferably made of silicon.

An einer Vorderseite des Schwingelements 5 wird in einem Verfahrensschritt S2 eine Membran 51 mit einer darunterliegenden Kavität 52 ausgebildet. Hierbei werden die Membran und ein umliegender Bereich als ein n-dotiertes Gebiet ausgestaltet. Weiter werden p-dotierte Piezo widerstände 21 in der Membran 51 ausgestaltet und ein zusätzliches p-dotiertes Gebiet 3la um die Membran 51 herum in dem Schwingelement 5 geformt. ln einem Verfahrensschritt S3 wird eine p-dotierte Schicht 9 an einer Oberfläche des Substrats 6 und des Schwingelements 5 ausgebildet. ln einem Verfahrensschritt S4 werden Kontaktierungen angebracht und mit oben näher erläuterten Auswerteeinrichtungen zum Bestimmen der Temperatur und des At a front side of the oscillating element 5, a membrane 51 with an underlying cavity 52 is formed in a method step S2. Here, the membrane and a surrounding area are designed as an n-doped area. Further, p-type piezoelectric resistors 21 are configured in the diaphragm 51 and an additional p-doped region 3 la formed around the diaphragm 51 in the vibrating element 5. In a step S3, a p-type layer 9 is formed on a surface of the substrate 6 and the vibrating element 5. In a method step S4, contacts are made and with evaluation means explained above for determining the temperature and the temperature

Umgebungsdrucks verbunden. Ambient pressure connected.

Alternativ kann das Trenchätzen zum Freistellen des Schwingelements 5 am Ende des Verfahrens erfolgen, das heißt nach dem Ausbilden der Kontaktierungen. Alternatively, the trench etching can be carried out to free the oscillating element 5 at the end of the method, that is to say after the forming of the contacts.

Claims

Ansprüche claims 1. Sensorvorrichtung (la; lb), mit einer Druckmesseinrichtung (2) mit einem ersten p-n-Übergang (22), wobei die Druckmesseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, einen Umgebungsdruck zu messen; und einer Temperaturmesseinrichtung (3) mit einem zweiten p-n-Übergang (32), wobei die Temperaturmesseinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, eine Temperatur in einer Umgebung der Drucksensoreinrichtung zu messen; dadurch gekennzeichnet, dass ein n-dotiertes Gebiet (4) des ersten p-n-Übergangs (22) zumindest teilweise mit einem n-dotierten Gebiet (4) des zweiten p-n- Übergangs (32) überlappt. A sensor device (1a, 1b) having a pressure measuring device (2) with a first p-n junction (22), the pressure measuring device (2) being designed to measure an ambient pressure; and a temperature measuring device (3) having a second p-n junction (32), wherein the temperature measuring device (3) is adapted to measure a temperature in an environment of the pressure sensor device; characterized in that an n-doped region (4) of the first p-n junction (22) overlaps at least partially with an n-doped region (4) of the second p-n junction (32). 2. Sensorvorrichtung (la; lb) nach Anspruch 1; wobei die Druckmesseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, zum Messen des Umgebungsdrucks den ersten p-n-Übergang (22) in Rückwärtsrichtung zu betreiben, um einen piezoresistiven Effekt zu messen; und wobei die Temperaturmesseinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, zum Messen der Temperatur den zweiten p-n-Übergang (32) in Vorwärtsrichtung zu betreiben. 2. Sensor device (la; lb) according to claim 1; wherein the pressure measuring means (2) is adapted to operate in the reverse direction for measuring the ambient pressure, the first p-n junction (22) to measure a piezoresistive effect; and wherein the temperature measuring device (3) is adapted to operate in the forward direction to measure the temperature of the second p-n junction (32). 3. Sensorvorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste p-n-Übergang mit dem zweiten p-n-Übergang identisch ist. A sensor device (1a, 1b) according to any one of the preceding claims, wherein the first p-n junction is identical to the second p-n junction. 4. Sensorvorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Temperaturmesseinrichtung (3) eine pnp-Diode aufweist, wobei die pnp-Diode den zweiten p-n-Übergang (32) mit einem zusätzlichen p-dotierten Gebiet (3la;A sensor device (1a, 1b) as claimed in any one of the preceding claims, wherein the temperature measuring means (3) comprises a pnp diode, the pnp diode having the second p-n junction (32) with an additional p-doped region (3la; 3 lb; 3lc; 31 d) aufweist. 3 lb; 3LC; 31 d). 5. Sensorvorrichtung (la) nach Ansprach 4, wobei das zusätzliche p-dotierte Gebiet (31 a) ringförmig um die Drackmesseinrichtung (2) herum angeordnet ist. 5. Sensor device (la) according to claim 4, wherein the additional p-doped region (31 a) is arranged in an annular manner around the Drackmessinrichtung (2) around. 6. Sensorvorrichtung (lb) nach Anspruch 4, wobei das zusätzliche p-dotierte Gebiet (3 lb; 3lc; 31 d) auf und/oder in der Membran (51) ausgebildet ist. 6. Sensor device (lb) according to claim 4, wherein the additional p-doped region (3 lb; 3lc; 31 d) is formed on and / or in the membrane (51). 7. Sensorvorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter mit einem Substrat (6) und einem Schwingelement (5), welches über Federelemente (8) an dem Substrat (6) schwingbar angeordnet ist; wobei das Schwingelement (5) eine Membran (51) aufweist und der erste p-n-Übergang (22) zumindest teilweise in der Membran (51) ausgebildet ist. 7. sensor device (la, lb) according to any one of the preceding claims, further comprising a substrate (6) and a vibrating element (5), which is arranged via spring elements (8) on the substrate (6) swingable; wherein the oscillating element (5) has a membrane (51) and the first p-n junction (22) is at least partially formed in the membrane (51). 8. Sensorvorrichtung (la; lb) nach Anspruch 7, wobei der zweite p-n-Übergang (32) in dem Schwingelement (5) ausgebildet ist. The sensor device (1a, 1b) according to claim 7, wherein the second p-n junction (32) is formed in the vibrating element (5). 9. Sensorvorrichtung (la; lb) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drackmesseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, den Umgebungsdruck unter Berücksichtigung der von der Temperaturmesseinrichtung (3) gemessenen Temperatur zu bestimmen. 9. sensor device (la, lb) according to any one of the preceding claims, wherein the Drackmesseinrichtung (2) is adapted to determine the ambient pressure, taking into account the measured temperature of the temperature measuring device (3). 10. Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung (la; lb), mit den Schritten: 10. A method of manufacturing a sensor device (1a, 1b), comprising the steps of: Ausbilden einer Drackmesseinrichtung (2) in einem Substrat (6), wobei die Drackmesseinrichtung (2) einen ersten p-n-Übergang (22) aufweist; Forming a Drackmesseinrichtung (2) in a substrate (6), wherein the Drackmesseinrichtung (2) has a first p-n junction (22); Ausbilden einer Temperaturmesseinrichtung (3) in dem Substrat (6), wobei die Temperaturmesseinrichtung (3) einen zweiten p-n-Übergang (32) aufweist, und wobei die Temperaturmesseinrichtung (3) dazu ausgebildet wird, eine Temperatur in einer Umgebung der Drackmesseinrichtung (2) zu messen; dadurch gekennzeichnet, dass ein n-dotiertes Gebiet (4) des ersten p-n-Übergangs (22) zumindest teilweise mit einem n-dotierten Gebiet (4) des zweiten p-n- Übergangs (32) überlappt. Forming a temperature measuring device (3) in the substrate (6), wherein the temperature measuring device (3) has a second pn junction (32), and wherein the temperature measuring device (3) is adapted to a temperature in an environment of the Drackmesseinrichtung (2) to eat; characterized in that an n-doped region (4) of the first p-n junction (22) overlaps at least partially with an n-doped region (4) of the second p-n junction (32).
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