DD267105A1 - PRESSURE SENSOR WITH BENDING CENTER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents

PRESSURE SENSOR WITH BENDING CENTER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF Download PDF

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DD267105A1
DD267105A1 DD31111687A DD31111687A DD267105A1 DD 267105 A1 DD267105 A1 DD 267105A1 DD 31111687 A DD31111687 A DD 31111687A DD 31111687 A DD31111687 A DD 31111687A DD 267105 A1 DD267105 A1 DD 267105A1
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Gerald Gerlach
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Teltov Geraete Regler
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor mit biegesteifem Zentrum zur Messung von statischen und dynamischen Druecken in gasfoermigen und fluessigen Medien und ein Herstellungsverfahren desselben. Um den Einfluss von aussen induzierter, ueber den Einspannrahmen auf die Widerstandsstruktur wirkender mechanischer Stoerspannungen klein zu halten, ist der Bereich der dicken Randeinspannung und/oder des biegesteifen Zentrums in der Umgebung der Widerstaende bis in eine Entfernung von etwa dem 1...10fachen der Plattendicke auf die Dicke des Verformungskoerpers selbst abgeduennt. Damit weist die Biegeplatte eine modifizierte Form auf, die gegenueber der urspruenglichen Form kleine zusaetzliche Ausbuchtungen im Gebiet der piezoresistiven Widerstaende besitzt. Das Herstellungsverfahren verwendet einen bekannten Aetzstoppmechanismus. Die Halbleiterscheibe wird auf ihrer Rueckseite mit einer geeigneten Aetzmaske versehen und einer isotropen nasschemischen Aetzung unterworfen, wobei nach Wirksamwerden des Aetzstopps der Aetzprozess weitergefuehrt wird, bis sich infolge Unteraetzung der Seitenflaechen zur Biegeplatte annaehernd senkrechte Begrenzungswaende der Randeinspannung einstellen.The invention relates to a pressure sensor with rigid center for the measurement of static and dynamic pressures in Gasefoermigen and liquid media and a manufacturing method thereof. In order to minimize the influence of externally induced mechanical strains acting on the resistor structure via the clamping frame, the area of the thick edge clamping and / or the rigid center in the vicinity of the resistors is up to a distance of about 1 to 10 times that Plate thickness on the thickness of the deformation body itself abgeduennt. Thus, the bending plate has a modified form, which has small additional bulges in the field of piezoresistive resistors compared to the original form. The manufacturing method uses a known etching stop mechanism. The semiconductor wafer is provided on its back with a suitable etching mask and subjected to an isotropic wet-chemical etching, wherein after the Aetzstopps effective the etching process is continued until, due to underestimation of the Seitenflaechen to bending plate annaehernd perpendicular Begrenzungswaende the Randeinspannung.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung von statischen und dynamischen Drücken in gasförmigen und flüssigen Median, insbesondere für kleine Nenndruckbereiche.The invention relates to a device for measuring static and dynamic pressures in gaseous and liquid median, in particular for small nominal pressure ranges.

Charakteristik der bekannten technischen LösungonCharacteristic of the known technical solution

Druckwandler auf Halbleiterbasis nutzen vorzugsweise das piezoresistive oder kapazitive Meßprinzip (S. K. CLARK u.; · pressure Sensitivity in anisotrop! cally Etched Thin-Diaphragm Prossure Sensors. IEEE Trans. Electr. Dev. ED-26 [1979)12,1887-1895). Dabei haben insbesondere in den letzten Jahren diü integrierten piezorosistivon Druckwandler breiteste industrielle Anwendung gefunden. Als Verformungskörper dient im allgemeinen für große Druckbereiche (> 10... 50 kPa) eine homogene Druckplatte, die vorzugsweise Kreis-, Quadrat- oder Rechteckform aufweist und aus Silizium bosteht (J. BINDER u.a.: Silicon Pressure Sensors for the 2kPa to 40MPa Range. Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte 13 (1984)6,294-302); (A. LENK u.a.: Vergleich von kreis- und kreisringförmigen Druckmeßplatten. TU-lnformation 09-01-86, Technische Universität Dresden, Sektion Informationstechnik, 1986).Pressure transducer based on semiconductors preferably use the piezoresistive or capacitive measuring principle (SK CLARK u .; · p ressure sensitivity in anisotropic! Cally Etched Thin Diaphragm Prossure sensor. IEEE Trans. Electr. Dev. ED-26 [1979) 12.1887-1895) , In particular, in recent years the integrated piezorosistive pressure transducers have found widest industrial application. As a deformation body is generally used for large pressure ranges (> 10 ... 50 kPa), a homogeneous pressure plate, which preferably circular, square or rectangular shape and bosteht of silicon (J. BINDER et al .: Silicon Pressure Sensor for the 2kPa to 40MPa range Siemens Research and Development Reports 13 (1984) 6,294-302); (A. LENK et al .: Comparison of Circular and Circular Pressure Measuring Plates TU-Information 09-01-86, Technical University Dresden, Section Information Technology, 1986).

Für kleine Druckbereiche müssen aus Gründen einos minimal zu realisierenden Übertragungsfaktors zwischen der Wandlerausgangsspannung und dem Meßdruck und eines maximal zulässigen Linoaritätsfehlers modifizierte Verformungskörper eingesetzt werden. Im allgemeinen wird dazu in den oben genannten Biegeplatten oin biegesteifes Zentrum realisiert (J. BINDER u.a.: siehe oben; Y. MATSUOKA u.a.: Differential Pressure/Pressure Transmitters applied with Semiconductor Sensors. IEEE Transactions on Industrial tlektronics IE-33 [1986]2,152-157).For small pressure ranges modified deformation body must be used for reasons einos minimum to be realized transmission factor between the converter output voltage and the measuring pressure and a maximum allowable Linoaritätsfehlers. In general, in the above-mentioned bending plates, a rigid center is realized (J. BINDER et al., Supra; Y. MATSUOKA et al .: Differential Pressure / Pressure Transmitters applied with Semiconductor Sensors IEEE Transactions on Industrial Technologies IE-33 [1986] 2,152- 157).

Dd die verwendbare Chipfläche begrenzt ist, zur Erzielung großer Wandler-Ausgangsspannungen jedoch große Verhältnisse der lateralen Abmessungen des bit. jesteifen Zentrums zur Spaltbreite des Verformungskörpers angestrebt werden, ergibt sich die Notwendigkeit, die Spaltbreite und die im Verformungskörper integrierte piozoresistive Widerstandsstruktur sehr kloin zu gestalten. Zur Vermeidung des Einflusses äußerer mechanischer Störspannungen, die über den Einspannrand auf diu Piezowiderstände wirken, wird die Widerstandsbrücke im allgemeinen in einer Entfernung von etwa (1... 5)fachor PlattendickeDd the usable chip area is limited, however, to achieve large converter output voltages large ratios of the lateral dimensions of the bit. jesteifen center are sought to the gap width of the deformation body, there is the need to make the gap width and integrated in the deformation of pioresistive resistance structure very kloin. To avoid the influence of external mechanical disturbing voltages acting on the piecing resistor via the clamping edge, the resistance bridge generally becomes at a distance of about (1 ... 5) times the plate thickness

vom äußeren Einspannrand in die Biegeplatte eingebracht. Durch isotropes Ätzen hergestellte Verformungskörper woisen imintroduced from the outer clamping edge in the bending plate. Deformation bodies produced by isotropic etching are found in the

Grenzbereich Biegeplatte-Einspannrahmen einen Einspannradius, d.h. einen allmählichen Übergang von der Platte zum dicken Ein8pfinnrahmen auf (F. LÖFFLER u.a.: Piezoresistive Drucksensoren für die Automatisierungstechnik [Teil 1).Boundary region bending plate clamping frame a clamping radius, i. a gradual transition from the plate to the thick single-jaw frame (F. LÖFFLER et al .: Piezoresistive Pressure Sensors for Automation Technology [Part 1].

messon.steuern.regeln 30 [198715,194-199).messon.steuern.regeln 30 [198715,194-199].

Damit die Widorstandsbrücka nicht im verdickten Bereich der Biegeplatte positioniert ist, wird auch hier ein Randabutand zum festen Einspannrahmen reallsiort, der größer als der Einspannradius ist. Sowohl mit zunehmendem Randabstand als auch mitSo that the Widorstandsbrücka is not positioned in the thickened region of the bending plate, also here a Randabutand to fixed Festspannrahmen is reallsiort, which is greater than the Einspannradius. Both with increasing edge distance and with

zunehmender Widorstandslftnge nimmt jedoch dor Linoaritatsfehler zu als auch der Obortragungsfaktor ab.However, increasing length of the Widow increases the Linoaritatsfehler as well as the Obortragungsfaktor.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung des Übortragungsfaktors und der Verringerung des Linearitätsfehlers von Drucksensoren mit biegosteifem Zentrum.The object of the invention is to increase the carry-over factor and reduce the linearity error of bend-centered pressure sensors.

Darstellung des Wesens der ErfindungPresentation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist as, einen Drucksensor mit biegesteifem Zentrum und ein Herstellungsverfahren für diesen zu schaffen, dessen Widerstandsstruktur im Randbereich des Verformungskörpers liegt, und bei dem der Einfluß von außen induzierte, über den Einspannrahmen auf die Widorstandsstruktur wirkender mechanischer Storspannungen klein gehalten wird, wobai insbesondere ein Einfluß dos Einspannungsradius bot durch isotrope Ätzverfahren erzeugten Biegeplatten vermieden werden soll.The object of the invention is to provide a pressure sensor with rigid center and a manufacturing method for this, the resistance structure is located in the edge region of the deformation body, and in which the influence of externally induced, acting on the Widspannstands on the chuck frame mechanical Storspannungen is kept small, wobai In particular, an influence dos Einspannungsradius offered by isotropic etching process produced bending plates to be avoided.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Widerstände der Widerstandsstruktur im Randboreich dos Verformungskörpers nahe des Gebietes bzv. Im Gebiüt der dicken Randeinspannung und/oder des biegesteifen Zentrums positioniert sind und daß der Bereich der dicken Randeinspannung und/oder des biegesteifen Zentrums in der Umgebung dor Widerstände bis in eine Entfernung von etwa dem (1... 10)fachen der Plattendicke auf diese Dicko des Verformungskörpors selbst abgodünnt ist. Damit weist die Biegeplatte eine modifizierte Form auf, die gegenüber der ursprünglichen Form klei ie zusätzliche Ausbuchtungen im Gebiet der piezoresistiven Widerstände besitzt. Das mechanische Spannungsfeld der ursprünglichrn Biegeplatto wird durch diese zusätzlich abgedünnten Bereiche nur vernachlässigbar beeinflußt, so daß die Widerr tändo im Bereich der maximalen mechanischen Spannungen liegen, Damit wird der Linenritätsfohlor dos Wandlers kleiner, während sein Übertragungsfaktor zwischen Ausgangsspannung und Meßdruck steigt. Infolge des abgedünnten Einspannbereiches werden unerwünschte mechanische Störspannungen in der abgedünnten Umgebung der piozoresistivon Widerstände abgebaut, so daß sie in einer Entfernung von mohreren Plattendicken von der Randeinspannung vornachlässigbar klein werden. Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für einen solchen Drucksensor besteht darin, daß die Halbleiterscheibe, aus der der Drucksensor gefertigt wird, eine Diskontinuität der Materialeigenschaften (z. B. Leitfähigkeit, Dotierung) oder des Materials (z. B. eingebaute isoliorende Schichten) in einer Tiefe oder bis in fine Tiefe aufweist, die der Dicke des Verformungskörpers entspricht. Die so beschaffene Halbleiterscheibe wird auf ihrer Rückseite, d.h. der der Widerstandsstruktur abgewandton Seite, mit einer geeigneten Ätzmaske versehen, die der Biegeplattenform des Drucksensors mit biegesteiferr Zentrum und den zusätzlichen Ausbuchtungen im Bereich der Widerstände im Randgebiet des Verformungskörpers entspricht. Anschließend erfolgt die isotrope naßchemischo Ätzung von der Scheibenrückseite, wobei an der Diskontinuität der Halbleiterscheibe ein Ätzstopp (selektiv oder elektrochem'sch) mittels bekannter Verfahren der Mikromechanik eintritt. Wesentlich ist, daß nach Wirksamwerden des Ätzstopps der isotrope Ätzprozeß weitergeführt wird, bis sich infolge Unterätzung der Seitenflächen zur Biegeplatte annähernd senkrechte Begrenzungswände der Randeinspannung einstellen. Dabei wird durch die Verwendung eines Ätzstoppmochanismus die Dicke des Sensorverformungskörpers eingestellt und konstant gehalten, während infolge der isotropen Wirkung des meßchemischen Ätzmittels die seitliche Unterätzung fortgesetzt wird und durch die damit verknüpfte Vergrößerung des Ätzradius bei gleichbleibender Ätztiefe der Einspannradius verkleinert wird, bis nahezu ideal senkrechte Begrenzungswände des dicken Einspannrahmens entstanden sind.According to the invention the object is achieved in that resistors of the resistance structure in Randboreich dos deformation body near the area bzv. Positioned in the vicinity of the thick edge restraint and / or the rigid center and that the area of the thick edge restraint and / or the rigid center in the vicinity of the resistors to a distance of about (1 ... 10) times the plate thickness on this Dicko the deformation of the body itself is thinned. Thus, the bending plate has a modified form, which has over the original shape klei ie additional bulges in the field of piezoresistive resistors. The mechanical stress field of the original bending plateau is only negligibly influenced by these additionally thinned areas, so that the resistance is in the range of the maximum mechanical stresses. Thus, the linearity factor of the transducer becomes smaller, while its transmission factor between output voltage and measuring pressure increases. As a result of the thinned chucking area, unwanted mechanical strains are degraded in the thinned environment of the piezoelectric resistors, so that they become presensitably small at a distance of the minor plate thicknesses from the edge chucking. A preferred manufacturing method for such a pressure sensor is that the semiconductor wafer from which the pressure sensor is fabricated has a discontinuity in material properties (eg, conductivity, doping) or material (eg, built-in insulating layers) at a depth or has up to fine depth, which corresponds to the thickness of the deformation body. The semiconductor wafer produced in this way is provided on its rear side, ie the side facing away from the resistance structure, with a suitable etching mask, which corresponds to the bending plate shape of the pressure sensor with rigid center and the additional bulges in the area of the resistors in the edge region of the deformation body. Subsequently, the isotropic wet-chemical etching takes place from the back of the wafer, wherein an etching stop (selective or electrochemical) occurs at the discontinuity of the semiconductor wafer by means of known micromechanical methods. It is essential that isotropic etching process is continued after the effectiveness of the etch stops de r, to be adjusted due to undercutting of the side faces to the bending plate approximately vertical boundary walls of the clamping of the edges. In this case, the thickness of the Sensorverformungskörpers is adjusted and kept constant, while due to the isotropic effect of Meßchemisches etchant, the lateral undercutting is continued and is reduced by the associated enlargement of the etch radius at a constant etch depth of the clamping radius, to almost ideal vertical boundary walls by the use of Ätzstoppmochanismus the thick clamping frame have arisen.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dabei zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to subsequent embodiments. Show

Figur 1 die Draufsicht undFigure 1 is the plan view and

Figur 2 bis Figur 4 Schnittbilder eines erfindungsgemä's ausgeführten Drucksensors mit biegesteifem Zentrum Figur 5 die Draufsicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels Figur 6 die Draufsicht eines erfindungsgemäß ausgeführten Drucksensors mit biegesteifem Zentrum, dessen Kreisringplatte Isotrop hergestellt ist und5 is a plan view of another embodiment of the present invention; FIG. 6 is a top view of a pressure sensor having a rigid center, the circular ring plate of which is made isotropically, and FIG

Figur 7 bis Figur 9 die I3t>arbeitungsschritte bei der Abdünnunji der kreisringförmigen Biegeplatte. Gemäß Flg. 1 besteht der Drucksensor aus einem Verformungskörper 1, der eine Druckplatte mit vorzugsweise Quadrat-, Rechteck· oder Kreisform darstellt, einem innerhalb der Druckplatte realisierten biogosteifen Zentrum 2, das ebenfalls vorzugsweise Quadrat-, Rechteck- oder Kreisform aufweist, und einar Randeinspannung 3. Vei t'ormungskörper 1, biagesteifes Zentrum 2 und Randeinspannung 3 sind üblicherweise monolithisch aus einem Hnlbloiter-, meist Siliziumsubstrat hergestellt. Im Bereich des Verformungskörpers ist eine piezoresistive Widerstandsstruktur 4, meist eine offene oder geschlossene Vollbrückenschaltung, integriert. In der Umgebung der Widerstände der Widerstandsstruklur 4 ist bis zu einer Entfernung der (1... 10)fachen Plattendicke des Verformungskörpers 1 der Bereich der Randeinsp&nnung 3 in Form von zusätzlichen Ausbuchtungen 5 bis auf Plattendicke abgedünnt. Die komplette oder Teile dor Widerstandsstruktur 4 liegen damit im Randbereich des ursprünglich quadratischen Verfoimungskörpors und damit im Bereich der größten mechanischen Spannungen bei Drucknnregung (Fig. 2). Indem der Boroich der zusatz! :hen abgedünnton Ausbuchtungen 5 lokal begrenzt ist,Figure 7 to Figure 9, the processing steps in the Abdünnunji the annular bending plate. According to Flg. 1, the pressure sensor consists of a deformation body 1, which is a pressure plate with preferably square, rectangular or circular shape, realized within the printing plate biogosteifen center 2, which also preferably square, rectangular or circular shape, and einar edge clamping 3. Vei Deformation body 1, biagesteifes center 2 and 3 Randeinspannung are usually monolithically made of a Hllbloiter-, usually silicon substrate. In the area of the deformation body, a piezoresistive resistance structure 4, usually an open or closed full bridge circuit, is integrated. In the vicinity of the resistances of the resistor structure 4, the region of the edge recess 3 in the form of additional bulges 5 is thinned down to plate thickness up to a distance of (1...) 10 times the plate thickness of the deformation body 1. The complete or parts of the resistor structure 4 are thus in the edge region of the originally square Veroimungskörpors and thus in the range of the greatest mechanical stresses in Drucknnregung (Fig. 2). By adding Boroich! : hen dreünnton bulges 5 is localized,

-3- 26V ;05-3- 26V; 05

wird das mechanische Spannungsfeld dadurch nur vernachlässigbar verändert, während dessen durch die Randeinspannung 3 Induzierte mechanische Störspannungen Im Gebiet der Ausbuchtung 5 bis zur Widerstandssuuktur 4 abgeoaut wird (Fig.3). Flg. 4 zeigt den In Fig. 1 ausgeführten Sensor Im Schnittbild indem Bereich, in den; keine zusätzlich abgedünnton Ausbuchtungen 5 realisiert sind. Dieses Bild entspricht dem Schnittbild eines Drucksensor mit biegesteifem Zontrum ohne zusätzliche Ausbuchtungen 5. In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindung !gemäßen Drucksensors gezeigt, der eine andere Form der Widerstandsstruktur 4 aufweist. Gleichzeitig sind Ausbuchtungen 5 sowohl in der Randeinspannung 3 als auch im biegesteifen Zentrum 2 realisiert.As a result, the mechanical stress field is only negligibly changed, during which the mechanical interference voltages induced by the edge clamping 3 are removed in the area of the bulge 5 as far as the resistance structure 4 (FIG. 3). Flg. FIG. 4 shows the sensor shown in FIG. 1 in a sectional view in the area in which; FIG. no additional thinned bulges 5 are realized. This image corresponds to the sectional view of a pressure sensor with a rigid zontrum without additional bulges 5. A further exemplary embodiment of a pressure sensor according to the invention, which has a different shape of the resistance structure 4, is shown in FIG. At the same time bulges 5 are realized both in the edge restraint 3 and in the rigid center 2.

Wie in den Fig. 1 und 5 dargestellt, finden bevorzugt symmetrische Formen des Verformungskörpers 1 Anwendung. Für isotrop hergestellte meist, wie in Fig.6 dargestellt, kroisringförmige Verformungskörper 2 lot eine Positionierung der Widerstandsstruktur 4 In) Hondberoich des Verformungskörpers 1 entsprechend des Erfindungsyodankens möglich, wenn das in den Fig.7 bis 9 dargestellte Herstellungsverfahren angewendet wird. Entsprechend Fig.7 ist das Ausgangsmaterial ein Halbleitersubstrat 6, das die piozoresistive Widerstandsstruktur 4 enthält und das «vine Diskontinuität 7 in einer Tiefe, die der zu schaffenden Dichte des Verformungskörpers 1 entspricht, aufweist. Das kann der Übergang zu einer ho.ih mit Bor dotiertem Schicht oder ein Übergang des Leitungstyps des Halbleiters oder eine andere Diskontinuität sein, die als Ätzstoppschicht gegenüber dem isotropen Ätzmittel d'ent.As shown in FIGS. 1 and 5, symmetrical shapes of the deformation body 1 are preferably used. For isotropic produced mostly, as shown in Figure 6, kroisringförmige deformation body 2 lot positioning of the resistor structure 4 In) Hondberoich the deformation of the body 1 according to the Erfindungsyodankens possible when the manufacturing method shown in Figures 7 to 9 is applied. According to FIG. 7, the starting material is a semiconductor substrate 6 which contains the pico-resistive resistance structure 4 and has the vine discontinuity 7 at a depth which corresponds to the density of the deformation body 1 to be created. This may be the transition to a layer doped with boron or a conduction-type transition of the semiconductor or another discontinuity which, as an etch-stop layer, is opposite to the isotropic etchant d'ent.

Auf der zu ätzenden Rückseite des Substrates 6 ist eino Ätzmaske 8 aufgebracht, die neben der Öffnung für don Kroisring 9 auch zusätzliche Maskenfenster für die A jsbuchtungon 10 enthält. Während des isotropen Ätzprozesses bilden sich im Siliziumsubstrat 6 die typischen abgerundeten Ätzlocher 11 aus, dioden Einspannradius bestimmen (Fig 8). Der Ätzprozeß stoppt in senkrechter Richtung an der Diskontinuität 7 im Halbleitersubstrat 6. Damit liegt die Plattendicl e des Verformungskörpers 1 definiert fest. Bei Wetterführung des Ätzprozesses erfolgt in lateraler Richtung inlolgu der isotropen Ätzoigenschaften ein weiterer Ätzabtrag. Damit vergrößert sich der Radius der Ätzgrubo 11, so daß mit fortschreitender Ätedauer annähernd senkrechte Ätzgrubenwände sowohl des Kreisrings 12 als auch der zusätzlichen Ausbuchtungen entstehen (Fig. 9). Die Widerstandsstruktur 4 liegt damit wiederum im Randgebiet der Kreisringplatte 1, von der Randeinspannung 3 durch die zusätzlichen Ausbuchtungen 5 getrennt.On the back side of the substrate 6 to be etched, an etching mask 8 is applied which, in addition to the opening for the croc ring 9, also contains additional mask windows for the burlap 10. During the isotropic etching process, the typical rounded etching holes 11, which define the clamping radius, are formed in the silicon substrate 6 (FIG. 8). The etching process stops in the vertical direction at the discontinuity 7 in the semiconductor substrate 6. Thus, the plate thickness of the deformation body 1 is defined. If the etching process is weather-guided, a further etching removal takes place laterally in the course of the isotropic etching properties. Thus, the radius of Ätzgrubo 11 increases, so that approximately progressing etching time approximately vertical Ätzgrubenwände both the annulus 12 and the additional bulges arise (Fig. 9). The resistance structure 4 is therefore again in the edge region of the annular plate 1, separated from the edge restraint 3 by the additional bulges 5.

Claims (5)

1. Drucksensor mit biegesteifem Zentrum, bestehend aus einem Verformungskörper in einem Einspannrahmen und einem innerhalb des Verformungskörpers befindlichen biegesteifen Zentrum, wobei Verformungskörper, Einspannrahmen und biegesteifes Zentrum monolithisch aus Halbleitermaterial bestehen, sowie einer piezoresistiven Widerstandsstruktur innerhalb des Verformungskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder alle Widerstände der Widerstandsstruktur im Randbereich des Verformungskörpers nahe des Gebietes oder im Gebiet der dicken Randeinspannung und/oder des biegesteifen Zentrums angeordnet sind und daß der Bereich der dicken Randeinspannung und/oder des biegesteifen Zentrums in der Umgebung der Widerstände in Form von Ausbuchtungen lokal bis auf die Plattendicke des Verformungskörpers abgedünnt ist.1. Pressure sensor with rigid center, consisting of a deformation body in a Einspannrahmen and located within the deformation body rigid center, wherein deformation body, Einspannrahmen and rigid center monolithically made of semiconductor material, and a piezoresistive resistance structure within the deformation body, characterized in that some or all Resistors of the resistance structure in the edge region of the deformation body near the region or in the region of the thick edge clamping and / or the rigid center are arranged and that the region of the thick edge clamping and / or the rigid center in the vicinity of the resistors in the form of bulges locally to the Plate thickness of the deformation body is thinned. 2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen Abstände zwischen den Widerständen und der dicken Randeinspannung aufweisen, die dem (1... iO)fachen Wert der Plattendicke des Verformungskörpers entsprechen.2. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the bulges have spacings between the resistors and the thick edge clamping, which correspond to the (1 ... iO) times the value of the plate thickness of the deformation body. 3. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungskörper und das biegesteife Zentrum Kreis-, Quadrat-, Rechteck- oder eine andere Vieleckform aufweisen.3. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the deformation body and the rigid center have circular, square, rectangular or another polygonal shape. 4. Verfahren zur Herstellung von Drucksensoren mit biegesteifem Zentrum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein Halbleitersubstrat verwendet wird, daß die piezoresistive Wi'derstandsstruktur enthält und eine Diskontinuität des Materials oder der Materialeigenschaften in einer Tiefe oder bis in eine Tiefe aufweist, die der Plattendicke des Verformungskörpers entspricht, daß auf die Rückseite des Halbleitersubstrates eine Ätzmaske aufgebracht wird, die dem abzudünnenden Verformungskörper und den Ausbuchtungen entspricht, daß das Halbleitersubstrat einem isotropen naßchemischen Ätzmittel, daß an der Diskontinuität einen Ätzstopp in vertikaler Richtung bewirkt, solange ausgesetzt wird, bis der Äztstopp eingetreten ist, und weiterhin dem Ätzmittel solange ausgesetzt wird, bis durch laterale Unterätzung annähernd senkrechte Seitenwände des Einspannungsrahmens und des biegesteifen Zentrums im Bereich der Ausbuchtungen erreicht sind.4. A method for producing bending center pressure sensors according to claim 1, characterized in that a semiconductor substrate is used, which contains the piezoresistive Wi'derstandsstruktur and having a discontinuity of the material or the material properties at a depth or to a depth, the plate thickness corresponds to the deformation of the body that an etching mask is applied to the back of the semiconductor substrate, which corresponds to the thinning deformation body and the bulges that the semiconductor substrate is exposed to an isotropic wet chemical etchant that causes an etch stop in the vertical direction at the discontinuity until the Äztstopp has occurred, and continues to be exposed to the etchant until approximately vertical side walls of the Einspannungsrahmens and the rigid center in the region of the bulges are achieved by lateral undercutting. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzprozeß bis kurz vor Eintritt des Ätzstopps mit einem isotrop wirkenden naßchemischen Ätzmittel durchgeführt wird und der Ätzstopp und die anschließende weitere laterale Unterätzung der Seitenwände mit einem anisotrop wirkenden Ätzmittel durchgeführt werden.5. The method according to claim 4, characterized in that the etching process is carried out until shortly before the occurrence of the etch stop with an isotropically acting wet chemical etchant and the etch stop and the subsequent further lateral undercutting of the side walls are performed with an anisotropic etchant.
DD31111687A 1987-12-23 1987-12-23 PRESSURE SENSOR WITH BENDING CENTER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF DD267105A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3921050A1 (en) * 1989-06-27 1991-01-10 Fraunhofer Ges Forschung PLATE-SHAPED PRESSURE SENSOR

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