Piezoresistive MEMS zeichnen sich durch hohe Präzision, Stabilität und Zuverlässigkeit aus und gewährleisten einen annähernd linearen Zusammenhang zwischen der zu messenden Größe und dem Ausgangssignal. Ein physikalisch bedingter Nachteil piezoresistiver Silizium-basierter Sensoren ist deren Anfälligkeit gegenüber elektronischer Drift. Besonders Wasserstoff führt durch seine Neigung zur Diffusion durch die meisten Materialien, u.a. auch Silizium, durch Absättigung freier atomarer Bindungen zu veränderlichen Ladungszuständen und damit zu einer Drift des Ausgangssignals. Dieses Verhalten beschränkt eine Anwendung in der Wasserstoffwirtschaft.
Eine Lösung ist die Verwendung resonanter Sensoren. Deren Messprinzip beruht darauf, dass sich die Resonanzfrequenz einer schwingenden Struktur durch Einwirkung einer physikalischen Größe ändert. Durch Verwendung der Frequenz als Messgröße sind diese Sensoren unanfällig gegenüber einer Drift der Signalamplitude. Das neu gestartete Forschungsvorhaben des CiS Forschungsinstitutes zielt auf die Entwicklung von Stapeltechnologien zur Herstellung von Resonatorstrukturen für resonante Silizium-Drucksensoren. Eine Hauptanforderung an diese Resonatorstrukturen und deren Einbettung ist es, eine beidseitige mechanische Druckbelastung zu gewährleisten und damit einen Differenzdrucksensor zu fertigen.
Zur Strukturierung und Verkapselung dienen ausschließlich Verfahren der Bulk- und Oberflächenmikromechanik sowie Waferlevel-Packaging-Technologien, um eine reproduzierbare und kosteneffiziente Herstellung zu erreichen.
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Projekt Resonante Silizium-Differenzdrucksensoren (ReSi-DDS) wurden gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).
FKZ: 49MF210095
