Wie genau messen piezoresistive Sensoren?

Der Aufsatz versucht Ansätze zur Beantwortung der Frage darzustellen, wie genau man beim gegenwärtigen Stand der mikromechanisch-mikroelektronischen Technologie mitpiezoresistiven Sensoren messen kann. Dabei ist von grundlegender Bedeutung, wie durch Maßnahmen der Primärund Sekundärpassivierung zufällige Prozesse infolge der jeweiligen Meßgröße sowie von Störgrößen wie Temperatur und Feuchte ausgeschlossen werden können. Um die meßtechnischen Eigenschaften unterschiedlicher Sensoren zu vergleichen, wurde anhand einfacher systemtheoretischer Betrachtungen ein Kennwert Reproduzierbarkeitsfehler eingeführt, der ein quantitatives Maß für die Genauigkeit des Sensors darstellt. Die Reproduzierbarkeit enthält dabei als Fehleranteile die Eigenstörungen sowie die durch die Meßgröße und durch Störgrößen hervorgerufenen stochastischen, nicht korrigierbaren Ausgangsspannungsanteile an piezoresistiven Sensoren. Bei der Untersuchung von zwei Varianten piezoresistiver Sensorchips mit unterschiedlichen halbleitertechnologisch realisierten Passivierungskonzepten wurde deutlich, daß die Genauigkeit mit zunehmendem Aufwand für die Primärund Sekundärpassivierung erheblich zu verbessern ist. So verringerte sich der Reproduzierbarkeitsfehler durch die Verwendung von Siliziumoxid j n i t r i d D o p p e l s c h i c h t e n zum Schutz der Widerstandsund der Leitbahnbereiche auf 160 fiVgegenüber 720 Ii V bei Sensoren mit einfacher primärpassivierender Siliziumoxidschicht.