DE1698121A1

DE1698121A1 - Semiconductor pressure transducer and process for its manufacture

Info

Publication number: DE1698121A1
Application number: DE19681698121
Authority: DE
Inventors: Heller Henry Bernhard; Abraham Robert Claire
Original assignee: Conrac Corp
Current assignee: Conrac Corp
Priority date: 1968-03-05
Filing date: 1968-03-05
Publication date: 1972-02-24
Also published as: DE1698121C3; DE1698121B2

Description

Halbleiter-Druckme#wandler und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen Druckme#wandler bzw.Semiconductor pressure transducer and process for its manufacture The invention relates to a pressure transducer or

-me#umformer, der bekannte Eigenschaften der Halbleiter ausnützt, und bei dem sich bestimmte elektrische Eigenschaften bei Änderungen des auf ihn ausgeübten Drucks ändern, und ferner ein Verfahren zu seiner Herstellung.-me # converter, which uses known properties of semiconductors, and in which certain electrical properties are changed when there is a change in it applied pressure change, and also a process for its production.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Festkörper-Druckwandler mit einem abgedichteten Innenraum, von dem ein Teil einer Wand durch einen Druckunterschied zwischen Innerem und Äu#erem des Gehäuses Beanspruchungen ausgesetzt wird. Die sich daraus ergebende Änderung einer bestimmten elektrischen Eigenschaften dieses Wandteils kann in herkömmlicher Weise festgestellt werden.The present invention particularly relates to solid state pressure transducers with a sealed interior, part of which is a wall due to a pressure difference is exposed to stresses between the inside and the outside of the housing. Which resulting change in a specific electrical properties this wall part can be determined in a conventional manner.

Bislang verfügbare Druckwandler dieser 3auart wiesen hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit, ihres Anwendungsbereichs und ihrer Zuverlässigkeit erhebliche Mängel auf.So far available pressure transducers of this 3auart showed with regard to their sensitivity, their scope and their reliability are considerable Defects.

Diese Mangel hatten ihre Ursache vor allem in den unterschiedlichen thermischen Ausdrehungskoeffizienten zwischen dem druckempfindlichen Halbleiterelement und den anderen Bauteilen des Wandlers, mit denen es starr oder anderweitig verbunden ist.These deficiencies were mainly due to the different types of food thermal torsion coefficient between the pressure sensitive semiconductor element and the other components of the transducer to which it is rigidly or otherwise connected is.

Es wurde bereits früher vorgeschlagen, einen solchen Wandler als einen einheitlichen Körper, etwa in Form eines Trägers oder einer Membran, aus mechanisch homogenem Material herzustellen. Die Widerstandsänderung eines solchen Körpers kann dann gemessen werden, siehe beispielsweise die USA-Patentschrift 3 079 576. Ferner kann man die Widerstandsänderung einer dünnen Oberflächenschicht eines solchen Körpers messen, siehe beispielsweise die USA-Patentschrift 3 049 685. Jedoch ist es nötig, das Fühlerelement in einem Trägerbauteil einzubatten, welches den Druck auf das Fühlerelment überträgt. Im Falle eines Druckwandlers ist es nötig, eine dichte Verbindung zwischen dem Fühlerelement und seinem Trägerbauteil vorzusehen, um einen Druckunterschied auf sich gegenüberliegenden Flächen des Elements erzeugen zu können.It has previously been proposed to use such a transducer as a unitary body, for example in the form of a carrier or a membrane, made of mechanical to produce homogeneous material. The change in resistance of such a body can then measured, see for example U.S. Patent 3,079,576. Also one can see the change in resistance of a thin surface layer of such a body measure, see for example the USA patent specification 3 049 685. However, it is necessary to to embed the sensor element in a carrier component, which the pressure on the Feeler element transmits. In the case of a pressure transducer, it is necessary to have a tight connection between the sensing element and his To provide support component, to create a pressure difference on opposing surfaces of the element to be able to.

Für solche ?Verbindungen wurden gelegentlich Kleber, wie etwa Harze, benutzt, um das Element mit dem Aufbau zu verbinden. Jedoch war es nicht möglich, das Me#signal des Wandlers beeinflussende Alterungs- und Hystereseeffekte zu vermeiden. Durch ein Verklammern der Teile wird das Element Druck-Beanspruchtungen unterworfen, die sich mit der Temparatur ändern und Störsignalkomponenten erzeugen die nur schwer oder überhaupt nicht kompensiert werden könnens Auch durch die Verwendung von weichen Dichtungen, beispielsweise O-Ringen lä#t sich eine hermetische Abdichtung nicht erreichen, die manchmal zwischen den beiden Flächen des Elements erforderlich ist0 Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, da# Wandler, in denen der Druckfühler an allen Oberflächen nur einem gleichmäßigen hydrostatischen Druck ausgesetzt ist, auch ohne eine dichte Verbindung zwischen dem Fühler und einem anderen Element gebaut werden können. Doeh treten bei dieser Wandlerart andere Schwierigkeiten auf, die mit der vorliegenden Erfindung nicht in Beziehung stehen.Occasionally, adhesives such as resins, used to connect the element to the superstructure. However, it was not possible to avoid aging and hysteresis effects that influence the transducer's measurement signal. By clamping the parts together, the element is subjected to pressure loads, which change with the temperature and noise components are difficult to generate or cannot be compensated at all also by using soft Seals, for example O-rings, cannot be hermetically sealed which is sometimes required between the two faces of the element0 For the sake of completeness it should be mentioned that # transducers in which the pressure sensor is connected all surfaces are only exposed to a uniform hydrostatic pressure, built without a tight connection between the feeler and another element can be. Doeh other difficulties arise with this type of transducer, the are unrelated to the present invention.

Die erfindungsgemäßen Wandler sind srn der Regel völlig frei von Hysterese- und Alterungseffekten der oben genannten Art. Zu diesem Zweck wird das Druckgehäuse als ein im wesentlichen einheitlich, ar Aufbau aus mechanisch homogenem Halbleitermaterial gebildet. Die thermischen Ausdehnungseigenschaften des Gehäuses sind dann völlig einheitlich und der (spannungsempfindliche) Fühlerbereich der Gehäusewand ist keinen mechanischen Vorspannungen infolge Temparaturänderungen des Aufbaus ausgesetzt.The transducers according to the invention are usually completely free of hysteresis and aging effects of the type mentioned above. For this purpose, the pressure housing as an essentially uniform, ar structure made of mechanically homogeneous semiconductor material educated. The thermal expansion properties of the housing are then complete uniform and the (voltage-sensitive) sensor area on the housing wall is none mechanical preloads due to temperature changes in the structure.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Kammer, die von dem beschriebenen einheitlichen Gehäuse umschlossen ist, während der Herstellung der Vorrichtung evakuiert. Der Innendruck ist dann praktisch Null und liefert einen Bezugswert, der dauernd und unabhängig von Temparaturschwankungen aufrechterhalten bleibt. Der zu messende Druck wird dann auf dan Äußere des Gehäuses zur Einwirkung gebracht, z. B. indem man das ganze Gehäuse in einer Druckkammer anbringt. Dies kagn in üblicher Weise so durchgeführt werden daß punktförmig an das Gehäuse angreifende Kräfte vermieden werden, wobei doch noch vorhandene Kräfte dieser Art leicht auf die vom Fiihlerbereich entferat liegenden Teile des Gehäuses begrenzt werden können.In a preferred embodiment of the invention, the chamber is the is enclosed by the unitary housing described, during manufacture the device evacuated. The internal pressure is then practically zero and provides one Reference value that is maintained permanently and independently of temperature fluctuations remain. The pressure to be measured is then applied to the exterior of the housing brought, e.g. B. by attaching the entire housing in a pressure chamber. this kagn are carried out in the usual way that point-wise attacking the housing Forces are avoided, but still existing forces of this type easily on the parts of the housing that are distant from the filter area can be limited.

In einem nur als Beispiel angefilärten Verfahren zur Serstellung eines Wandlers der beschriebenen Art wird zuerst das eigentliche druckempfindliche Element, der Druckfühler, hergestellt, wobei es in der üblichen Art mit elektrischen Anschlüssen für die aus den Me#drucken gebildeten elektrischen Signalen versehen ist. Dieses Element ist in der Regel ein Einkristall in der Form einer dünnen kreisförmigen Membran mit einer durchdiffundierten Oberflächenschicht; , die direkt mit dem elektrischen Anschlüssen verbunden aber vom Körper der Membran durch eine gleichrichtende Verbindung isoliert ist. Nach der Vervollständigung und Prüfung des eigentlichen Fühlers werden die Bauteile des Druckgehäuses angefügt.In a process for the production of a The transducer of the type described is first the actual pressure-sensitive element, the pressure sensor, made in the usual way with electrical connections for the electrical signals formed from the Me # prints. This Element is usually a single crystal in the shape of a thin circular Membrane with a diffused surface layer; that go directly to the electric Connections but connected from the body of the diaphragm by a rectifying connection is isolated. After completing and testing the actual feeler the components of the pressure housing added.

Eines oder mehrere der Bauteile werden getrennt aus Halbleitermaterial hergestellt, deren physikalische Eigenschaften denen des eigentlichen Fühlermaterials weitgehend ähnlich oder sogar im wesentlichen identisch mit diesem sind Die Bauteile, die hinzugefügt werden müssen, werden in der gewünschten räumlichen Beziehung zusammengebaut, sind aber durch eine dünne Schicht eines geeigneten Metalls getrennt, vorzugsweise eine Aluminium-oder silberfolie, in welcher z.B. das Halbleitermaterial bei erhöhter, über einem kritischen Wert, aber unterhalb seinem Schmelzpunkt liegender Temperatur löslich ißt, Die Anordnung wird dann so erhitzt, daß mindestens der der Metallfolie benachbarte Bereich über der kritischen Temparatur liegt, wodurch eine flüssige Lösung von Metall und Halbleitermaterial hergestellt wird, und ein Temparaturgradient quer zu der Lösungsschicht aufrechterhalten wird. Die Richtung dieses Gradienten ist vorzugsweise so gewahlt, daß der Fühler kühler bleibt als das Bauteil, der mit ihm verbunden werden soll. Der Temperaturgradient bewirkt, da# die dünne Lösungsschicht von dem Fühler in den angefügten Bauteil. wandert, wobei sich Halbleitermaterial dieses Bautelis auflöst und auf dem Fühler auskristallisiert. Diese Wanderung setzt sich in der Regel solange fort, bis die Metallschicht aus einer Oberfläche des Bauteils austritt. Das Metall kann dann von dieser Oberfläche abgeätzt werden oder es kann dazu dienen, ein anderes Bauteil mit dieser Oberfläche zu verbinden.One or more of the components are separated from semiconductor material whose physical properties match those of the actual sensor material are largely similar or even essentially identical to this The components, that need to be added are assembled in the desired spatial relationship, but are separated by a thin layer of a suitable metal, preferably an aluminum or silver foil, in which e.g. the semiconductor material at increased, above a critical value but below its melting point soluble eats, The assembly is then heated so that at least the area adjacent to the metal foil is above the critical temperature, as a result of which a liquid solution of metal and semiconductor material is produced, and a Temperature gradient across the solution layer is maintained. The direction this gradient is preferably chosen so that the sensor remains cooler than the component to be connected to it. The temperature gradient causes da # the thin layer of solution from the sensor into the attached component. wanders, whereby the semiconductor material of this component dissolves and crystallizes on the sensor. This migration usually continues until the metal layer is off emerges from a surface of the component. The metal can then be removed from this surface be etched off or it can serve to another component with this surface connect to.

Ein Vorteil dieser Technik für den vorliegenden Zweck besteht darin, daß der Halbleiter, der 8ica hinter der wandernden Lösungsschicht absetzt, in der Regel in der gleichen Orientierung kristallisiert ist wie der angrenzende eigentliche Fühler und eine vollständige Fortsetzung des ursprünglichen Fühler-Einkristalls bildet. Die Homogenität des sich ergebenden einheitlichen Aufbaus besteht in der Regel sowohl in bezug auf die kristalline Orientierung als auch in bezug auf die im wesentlichen gleichförmige Zusanmmensetzung.One advantage of this technique for the present purpose is that that the semiconductor that deposits 8ica behind the migrating solution layer is in the It is usually crystallized in the same orientation as the actual adjacent one Feeler and a complete continuation of the original feeler single crystal forms. The homogeneity of the resulting uniform structure usually exists both in terms of crystalline orientation and in with respect to the substantially uniform composition.

Das allgemeine Verfahren des Zusammenbaus von Stücken halbleitenden Materials ist von W.G. Phann im Journal of Metals, Band 7, Seiten 961 - 964, September 1955 beschrieben worden. Phann beziechnet da# Verfahren als Temperaturgradient-Zonenschmelzen und schlägt seine Verwendung für den Zusammenbau von Halbleiter-Vorrichtungen wie Dioden und Transistoren vor. Die vorliegende Erfindung wendet das Temperaturgradient-Zonenschmelzen bei der Herstellung einer einheitlichen Druckkammer an, die einen in ihr vollständig eingegliederten Druckfühler besitzt.The general procedure of assembling pieces of semiconducting Materials is from W.G. Phann in the Journal of Metals, Volume 7, pages 961-964, September Described in 1955. Phann refers to the process as temperature gradient zone melting and suggests its use for the assembly of semiconductor devices such as Diodes and transistors. The present invention applies temperature gradient zone melting in the manufacture of a uniform pressure chamber, which is completely in it integrated pressure sensor.

Ein vollständiges Verständnis der Erfindung und ihrer Vorteile ergibt sich aus dem folgenden Teil der Bechreibung, in dem Ausführungsformen anhand der Zeichnungen beschrieben sind. In den Zeichnungen ist: Fig. 1 eine schematische ansicht einer ausführungsform einer druckempfindlichen Membran mit einem Druckfühler; Fig. 2 eine perspektivische, teilweise gebrochene Schemaansicht, anhand welcher der Herstellungsvorgang nach der Erfindung erläutert wird; Fig. 3 in ähnlicher schematischer Ansicht das beim Herstellungsvorgang nach Fig. 2 erhaltene Erzeugnis; Fig. 4 eine schematische Teilansicht ähnlich Fig. 2; und Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemä#en Druckwandlers.A complete understanding of the invention and its advantages will be given from the following part of the description, in which embodiments based on the Drawings are described. In the drawings: Figure 1 is a schematic view an embodiment of a pressure sensitive membrane with a pressure sensor; Fig. 2 is a perspective, partially broken schematic view, on the basis of which the manufacturing process is explained according to the invention; Fig. 3 in a similar schematic view that product obtained in the manufacturing process of Figure 2; Fig. 4 is a schematic Partial view similar to FIG. 2; and FIG. 5 is a perspective view of a device according to the invention Pressure transducer.

Fig zeigt schematisch ein auf Druck ansprechendes Element, dessen bei der Druckmessung ausgenützte elektrische Eigenschaft der piezoelektrische Widerstand ist0 Die Scheibe 10 aus Halbleitermaterial ist geeignet dotiert, um einen bestimmten Leitfähigke@tstyp zu erzeugen. Die Scheibe 10 ist vorzugsweise ein Einzristall, dessen Kristallachsen so orientiert sind, da# der longitudinale piezoelektrische Widerstandskceffizient des Materials in der mit dem Doppeipfeil 13 angegebenen Richtung parallel zur Scheibenfläche maximal ist. Die Dicke der Scheibe 10 ist im Vergleich zu thren Durchmesser klein und beträgt in der Regel etwa ein Zehntel oder weniger des Durchmessers, wodurcb eine uf Druckunterschiede zwischen ihren gegenüberliegenden Oberflächen ansprechende Membran gebildet wird. Ein bestimmter Bereich oder ein Muster 12 auf einer Seite der Scheibe 10 wird in bekannter Weise so behandelt, da# eine dünne Oberflächenschicht von entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp erzeugt wird, die von dem Scheibenkörper durch eine gleichrichtende Zwischenlage getrennt ist. Das Muster 12 enthält in der Regel zwei Endbereiche 14 und 16, die durch einen relativ langen und schmalen Streifen verbunden sind, der sich hin und her, hauptsächlich parallel zur Richtung 13 erstreckt. Elektrische Leiter 15 und 17 sind an den erwähnten Endbereichen des Musters in bekannter Weise angebracht, um eine Ohm'sche Verbindung herzustellen. Dann kann ein Strom durch die Leiter und durch die Oberflächenschicht 12 des Musters geleitet werden, die durch die gleichrichtende Zwischenlage wirksam elektrisch gegen den Scheibenkörper isoliert ist. Die infolge ines durch das Muster flie#enden Stroms zwischen den Leitern erzeugte Potentialdifferenz, ist ein Ma# für die Widerstandsänderung des Musters 12 und damit der augenblicklichen (Druck-) Belastung der Scheibe 10. Das Muster 12 und die beteiligten Leiter 15 und 17 bilden so einen druckempfindlichen Aufbau oder einen als Ganzes mit 18 bezeichneten Druck- bzw. Spannungsmesser. Der in Fig. 1 gezeigte Druckmesser ist nur ein Beispiel von vielen möglichen Arten, von denen einige eine Mehrzahl von unterschiedlichen und verschieden orientierten Widerstandselementen mit mehr als zwei Leitern enthalten können. Solche Anordnungen können Elemente auf beiden scheibenflächen enthalten und eine vollständige Wheatstone-Brücke darstellen in anderen bekannten Druckmeßgeräten sind die Leiter an verschiedenen auf der Oberfläche verteilten Punkten des Elements 10 angeschlossen, ohne da# eine besondere Oberflächenschicht 12 vorhanden ist, so daß die festgestellten Widerstandsänderungen innerhalb des Körpers der Scheibe 10 auftreten. Wenn die Scheibe 10 einem unterschiedlichen Druck auf ihre gegenüberliegenden Flächen ausgesetzt ist, wird das Material auf einer Seite auf Druck, das auf der anderen Seite auf Zug beansprucht, wodurch ein me#barer piezoelektrischer Effekt zwischen den Anschlüssen 14 und 16 oder deren Äquivalent erzeugt wird. Der in Fig. 1 gezeigte Membran-Aufbau mit dem mit ihm einteiligen piezoelektrischen Widerstandsfühler ist an sich bekannt.Fig. Shows schematically a pressure-responsive element, its The electrical property used for pressure measurement is the piezoelectric resistance ist0 The wafer 10 made of semiconductor material is suitably doped to a certain To generate conductivity type. The disk 10 is preferably a single crystal, whose crystal axes are oriented in such a way that the longitudinal piezoelectric Resistance coefficient of the material in the direction indicated by the double arrow 13 parallel to the disk surface is maximal. The thickness of the disc 10 is in comparison too small in diameter and is usually about a tenth or less of the diameter, causing a pressure difference between their opposite Surface-pleasing membrane is formed. A specific area or a Pattern 12 on one side of disc 10 is treated in a known manner so that # a thin surface layer of opposite conductivity type is generated by the disk body through a rectifying liner is separated. The pattern 12 typically includes two end regions 14 and 16, the are connected by a relatively long and narrow strip that goes back and forth ago, extends mainly parallel to direction 13. Electrical conductors 15 and 17 are attached to the mentioned end areas of the pattern in a known manner, to create an ohmic connection. Then a current can flow through the conductors and be passed through the surface layer 12 of the pattern by the rectifying Liner is effectively electrically isolated from the disk body. The result a potential difference created by the pattern of current flowing between the conductors, is a measure of the change in resistance of the sample 12 and thus the instantaneous (Compressive) loading of the disc 10. The pattern 12 and the conductors 15 and 15 involved 17 thus form a pressure-sensitive structure or one designated as 18 as a whole Pressure or tension meter. The pressure gauge shown in Fig. 1 is only an example of many possible types, some of which a multitude of different and differently oriented resistance elements with more than two conductors can. Such arrangements can contain elements on both disk surfaces and one represent complete Wheatstone bridges in other known pressure gauges the conductors at different points of the element 10 distributed on the surface connected without there being a special surface layer 12, so that the detected changes in resistance occur within the body of the disc 10. When the disc 10 exerts a different pressure on its opposite surfaces exposed, the material on one side is subject to pressure and that on the other Side stressed in tension, creating a measurable piezoelectric effect between the terminals 14 and 16 or their equivalent is generated. The one shown in FIG Membrane construction with the one-piece piezoelectric resistance sensor known per se.

Erfindungsgemäß wird ein druckempfindlicher Aufbau, wie etwa nach Fig. 1, mit einem Ihn abstützenden Bauteil in der in Fig. 2 schematisch gezeigten Weise vereinigt. In dieser Figur ähnelt die Scheibe 10 der in Fig. 1 gezeigten, mit einem piezoelektrischen Fühler 18 versehenen Scheibe. Dieser Fühler kann aut einer oder auf beiden Seiten der Scheibe oder innerhalb der Scheibe angeordnet sein. Ein Trägerbauteil in Form eines relativ stabilen Rings 20 von rechteckigem Querschnitt liegt flach auf der Scheibe 1O auf, ist aber von ihr durch eine dünne Metallschicht 24 getrennt. Die Metallschicht ist gewöhnlich nur einige Tausendstel mm dick. Ihre Dicke ist in der Zeichnung zur besseren Verdeutlichung iibertrieben dargestellt. Die drei Teile 10, 20 und 24 bilden einen Aufbau 26, der vorübergehend in einer geeigneten Weise zusammengehalten werden kann, etwa durch eine nicht im einzelnen dargestellte leichte Verklammerung, die vorzugsweise um die Peripherie des Ringes gleichmä#ig verteilt angebracht ist.According to the invention, a pressure-sensitive structure such as according to 1, with a component supporting it in the one shown schematically in FIG United wise. In this figure, the disc 10 is similar to that shown in Fig. 1, provided with a piezoelectric sensor 18 disc. This sensor can aut one or both sides of the disc or arranged within the disc be. A support component in the form of a relatively stable ring 20 of rectangular cross-section lies flat on the disk 1O, but is covered by a thin metal layer 24 separated. The metal layer is usually only a few thousandths of a millimeter thick. Her Thickness is exaggerated in the drawing for clarity. The three parts 10, 20 and 24 form a structure 26 which is temporarily in a can be held together in a suitable manner, for example by a non-detailed shown slight bracing, which is preferably around the periphery of the ring is attached evenly distributed.

Der Ring 20 besteht im wesentlichen aus dem gleichen IIalbleitermaterial wie die Scheibe 10 und ist vorzugsweise ein Einkristall, dessen Achsen so orientiert sind, da# sie in dem Aufbau nach Fig. 2 parallel zu den Kristallachsen der Scheibe 10 stehen. Der Erfindungszweck wird jedoch auch dann in vieler Hinsicht erreicht, wenn die Kristallorientierung der Teile 10 und 20 verschieden ist, wobei der Ring 20 dann nicht ein Einkristall zu sein braucht.The ring 20 consists essentially of the same semiconductor material like disk 10 and is preferably a single crystal with its axes so oriented because in the structure according to FIG. 2 they are parallel to the crystal axes of the disk 10 stand. However, the purpose of the invention is also achieved in many respects, when the crystal orientation of parts 10 and 20 is different, the ring 20 then does not need to be a single crystal.

Die Metallschicht 24 besteht im wesentlichen aus einem Metall oder einer Legierung, die mitdem Halbleiter der Teile 10 und 20 eine flüssige Lösung bei einer unter dem Schmelzpunkt des Halbleiters liegenden erhöhten Temperatur bilden. Metall und Halbleiter sind so ausgewählt, daß die Löslichkeit des Halblenters in der Lösung verhältnismä#ig hoch ist, etwa in der Grö#enordnung von 10 bis 50 Prozent und vorzugsweise mindestens innerhalb des oberhalb der Entstehungstemperatur der Lösung und unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleiters liegenden unteren Temperaturbereichs stark mit der Temperatur anwächst Der Aufbau 26 wird in eine chemisch indifferente Atmosphäre oder in Vakuum gebracht und einer kontrollierten Erwärmung ausgesetzt, wie etwa in dem bei 28 schematisch angedeuteten Ofen. Die Erwärmung wird so vorgenommen, daß im wesentlichtn senkrecht zur Ebene der Scheibe 10 ein Temperaturgradient erzeugt wird0 So kann z.B., wie aus Fig. 2 zu erkennen, die Wärme auf den oberen Teil des Ringes 20 einwirken und an der unteren Seite der Scheibe 10 abgezogen werden, Eine solche Erwärmung geschieht in der Regel durch Strahlung eines elektrisch beheizten Elementes 30 aus Wolfram oder einen anderen geeigneten Material, das etwas oberhalb der Ringoberfläche in irgendeiner geeigneten Weice befestigt ist, etwa durchisolierte Stützen, die nicht im einzelnen dargestellt sind. Zu diesem Zweck kann der elektrische Strom der Heizquelle 30 über eine übliche, die Temperatur des Drahtes selbst oder eines bestimmten Teils der Anordnung 26 regelnde Vorrichtung, die schematisch mit 32 bezeichnet ist, zugeführt werden.The metal layer 24 consists essentially of one metal or an alloy that forms a liquid solution with the semiconductor of parts 10 and 20 at an elevated temperature below the melting point of the semiconductor. The metal and semiconductors are selected so that the solubility of the half-tar in the solution is relatively high, around 10 to 50 percent and preferably at least within the range above the formation temperature Solution and lower temperature range below the melting point of the semiconductor increases sharply with temperature The structure 26 becomes chemically indifferent Placed in an atmosphere or in a vacuum and subjected to controlled heating, such as in the oven schematically indicated at 28. The heating is carried out in such a way that that essentially perpendicular to the plane of the disk 10 generates a temperature gradient is0 For example, as can be seen from Fig. 2, the heat on the upper part of the Act on the ring 20 and pull it off the lower side of the disc 10, a such heating is usually done by radiation from an electrically heated Element 30 made of tungsten or another suitable material, which is fastened slightly above the surface of the ring in any suitable manner is, for example, fully insulated supports that are not shown in detail. To this Purpose can be the electrical current of the heating source 30 over a usual temperature the wire itself or a certain part of the assembly 26 regulating device, which is indicated schematically with 32, are supplied.

Das Abführen der Wärme von der unteren Seite der Scheibe 10 kann auf ähnliche Weise durch Strahlung oder durch Ableitung von dieser Fläche zu einer schematisch mit 34 bezeichneten Kühlvorrichtung vorgenommen werden. Die Kühlvorrichtung 34 kann den Aufbau 26 unmittelbar oder über einzein augeordnete, in der Regel aus isolierendem material bestehende Elemente kleinen Querschnitts tragen.The dissipation of heat from the lower side of the disc 10 can be performed similar way by radiation or by derivation from this area to a schematic with 34 designated cooling device can be made. The cooling device 34 can the structure 26 directly or via a separate one, usually made of insulating material material to carry existing elements with a small cross-section.

Vorzugsweise ist eine Vorrichtung vorgesehen, welche die Temperatur der Oberfläche 34 unabhängig von der Heizquell e30 regelt. Gegebenenfalls kann die Kühlvorrichtung 34 der Boden eines regulierbaren Heizofens sein und die heizquelle 30 kann die auf einer höheren Temperatur als der Ofenboden gehaltene Unterseite der Decke des heizofens sein.Preferably, a device is provided which the temperature the surface 34 controls independently of the heating source e30. If necessary, the Cooling device 34 be the bottom of an adjustable heating furnace and the heating source 30 can keep the bottom at a higher temperature than the furnace bottom be the ceiling of the heating stove.

Wenn die Temperatur der Anordnung 26 um die Metallschicht 24 herum die niedrigere Schmelztemperatur des Halbleiter Metall-Systems erreicht, schmilzt die Metallschicht zu einer flüssigen Lösung, die sich stark mit Halbleitermaterial sättigt. Aufgrund des TEmperaturgraienten ist die Löslichkeit der Ealbleiters in der lösung an der oberen Lösungsgrenze höher als an der unteren Grenze. Schnell ist etwa ein Gleichgewichts zustand erreicht, bei dem Halbleitermaterial des Rings 20 in Lösung geht, durch die Lösung nach unten diffundiert und sich als Festkörper auf der oberen Fläche der Scheibe 10 absetzt. Die Ausfällungsgeschwindigkeit kann leicht so eingestellt werden, da# der so ausgeschiedene Halbleiter kristallin ist und sich in seiner kristallinen Orientierung der der Scheibe 10 annpa#t, die so als Kristallkeim wirkt. Ein kleiner Anteil der Metallschicht 24 scheidet sich mit dem kristallisierenden Halbleiter ab, und zwar im allgemeinen entsprechend der löslichkeit des Metalls in dem festen Halbleiter bei der Temperatur, bei der die Kristallisation stattfindet. Diese Löslichkeit ist in der Regel genügend klein, so da# sie nur einen vernachlässigbaren Einflu# auf die physikalischen Eigenschaften des entstehenden Kristalls ausübt, aber doch seinen Leitfähigkeitstyp und seinen Widerstand beeinflussen kann. Im allgemeinen wird für die Schicht 24 vorzugsweise ein solches Metall gewählt, welches bewirkt, daß der auf der Scheibe 10 ausgeschiedene Halbleiter vom gleichen Leitfähigkeitstyp ist wie der Scheibenkörper.When the temperature of the assembly 26 around the metal layer 24 around the lower melting temperature of the semiconductor metal system, melts the metal layer becomes a liquid solution that is heavily related to semiconductor material saturates. Due to the temperature gradient, the solubility of the semiconductor is in the solution at the upper solution limit is higher than at the lower limit. Fast a state of equilibrium is reached in the semiconductor material of the ring 20 goes into solution, diffuses down through the solution and turns out to be a solid settles on the upper surface of the disc 10. The rate of precipitation can can easily be adjusted so that the thus precipitated semiconductor is crystalline and its crystalline orientation adapts to that of disk 10, which is so acts as a seed crystal. A small proportion of the metal layer 24 also separates the crystallizing semiconductor from, in general according to the solubility of the metal in the solid semiconductor at the temperature at which the crystallization occurs takes place. This solubility is usually small enough that it only has one negligible influence on the physical properties of the resulting Crystal, but still affect its conductivity type and resistance can. In general, layer 24 is preferred a chosen such metal which causes the precipitated on the disc 10 Semiconductor is of the same conductivity type as the disc body.

Da die Geschwindigkeit des Vorrückens der Lösungszone normalerweise mit der Temperatur und mit der Größe des TEmperaturgradienten ansteigt, ann es notwendig sein, mit eine Zonentemperatur zu arbeiten, die für eine erhebliche Diffusion der in dem piezoelektrischen Fühler 18 enthaltenen dotierenden Stoffe hoch genug ist. Eine solche diffusion kann im wesentlichen dadurch verhindert werden, daß man den zentralen Teil der KÎhlvorrichtung 34 auf einer tieferen Temperatur haht als den direkt unter dem Rand des Aufbaus 26 liegenden Teil dieser Vorrichtung. Andererseits kann es zweckmä#ig sein, bei der ursprünmglichen Herstellung des Fühlers 18 der Tatsache Rechnung zu tragen, daß eine bestimmte weitere Diffusion während des Zusammenfügens des Wandlergehäuses eintritt.As the speed of advancement of the solution zone usually it may be necessary to increase with the temperature and with the magnitude of the temperature gradient be to work with a zone temperature that allows for significant diffusion of the doping substances contained in the piezoelectric sensor 18 is high enough. Such diffusion can essentially be prevented by the the central part of the cooling device 34 is kept at a lower temperature than that part of this device lying directly under the edge of the structure 26. on the other hand it may be useful to use the original manufacture of the sensor 18 of the Fact to take into account that a certain further diffusion during the joining of the converter housing occurs.

In der Praxis sind befriedigende Fortschreitgeschwindigkeiten der Lösungszone von 0,25 bis 1,27 mm pro Stunde erreichbar mit Arbeitstemperaturen, die tief genug sind, um nur eine kleine oder überhaupt keine Diffusion in dem Fühler hervorzurufen.In practice, the advancing speeds are satisfactory Solution zone from 0.25 to 1.27 mm per hour achievable with working temperatures, which are deep enough to have little or no diffusion in the feeler to evoke.

Die beschriebene fortschreitende Lösung und Rekristallisation des Rings 20 setzt sich in der Regel mit einer zunehmenden Aufwärtswanderung der dünnen Schicht der Metall-Halbleiterlösung so lange fort, bis diese Schicht auf der Oberfläche des Rings 20 erscheint. Das System kann dann allmählich unter Aufrechterhalten des beschriebenen Temperaturgradienten gekühlt werden. Das rekristallisierte Material des Rings 20 ist dann in seiner vertikalen Ausdehnung homogen und weist eine vollständig homogene Metallschicht auf seiner Oberseite auf, die eine verhältnismä#ig geringe Konzentration an Halbleiter enthält. Das Metall dieser Schicht kann, falls erwünscht, beispielsweise durch chemische Ätzung, leicht entfernt werden, Der sich ergebende einheitliche Einkristall hat, wie in Fig. 3 dargestellt, einen verhältnismä#ig dünnen Membranbereich 41, einen starken Stützflansch 42 und einen piezoelektrischen Fühler 18, der mit dem Membranteil einteilig ausgeführt ist, Die beschriebene Art der Herstellung eines solchen Aufbaus hat gegenüber früheren Verfahren den großen Vorteil, daß bei den üblichen Herstellungsvorgängen auftretende Beanspruchungen vollständig vermieden werden. Die Membran selbst kann aus einem gewachsenen Einkristall in üblicher Weise durch einen einfachen Sägevorgang herausgeschnitten werden und kann, falls erwünscht, bei hoher Temperatur ausgeglüht werden, ehe der Fühler 18 geformt wird. Irgendwelche, sich im Ring 20 bei der mechanischen Bearbeitung oder bei anderen Vorgängen ergebende Beanspruchungen fallen natürlich bei dem vorliegenden Herstellungsverfahren durch die vollständige Lösung und Rekristallisation fort, Ferner ist das Endprodukt im wesentlichen spannungsfrei, da der Flansch 42 auf der Membran 41 durch direktes Wachstum eines Einkristalis bei einer weit unter dem Schmelzpunkt des reinen Halbleiters liegendem Temperatur erzeugt wird0 Durch geeignete Wahl der Abmessungen kann der Flansch 42, im Vergleich zu der relativ dünnen Membran 41, im wesentlichen starr gemacht werden Der Flanschbereich kann dann in einer Zusammen,bauvorrichtung fest verklammert werden, ohne die Membran dabei erheblich zu beanspruchen.The described progressive dissolution and recrystallization of the Rings 20 usually settles with an increasing upward migration of the thin Layer the metal-semiconductor solution until this layer is on the surface of the ring 20 appears. The system can then gradually maintain the described temperature gradients are cooled. The recrystallized material of the ring 20 is then homogeneous in its vertical extent and has a completely homogeneous metal layer on its upper side, which has a relatively low Contains concentration of semiconductors. The metal of this layer can, if desired, for example, by chemical etching, can easily be removed, the resulting uniform single crystal has, as shown in FIG. 3, a relatively thin one Diaphragm area 41, a strong support flange 42 and a piezoelectric sensor 18, which is made in one piece with the membrane part, the type of manufacture described Compared to previous methods, such a structure has the great advantage that with the stresses occurring during the usual manufacturing processes are completely avoided will. The membrane itself can be grown from a Single crystal be cut out in the usual way by a simple sawing process and can, if desired, be annealed at high temperature before the sensor 18 is shaped. Any, in the ring 20 during machining or Stresses resulting from other processes naturally fall with this one Manufacturing process continues through complete dissolution and recrystallization, Furthermore, the end product is essentially stress-free because the flange 42 on the Membrane 41 by direct growth of a single crystal at a temperature well below the melting point of the pure semiconductor lying temperature is generated 0 By suitable choice of Dimensions of the flange 42, compared to the relatively thin membrane 41, The flange area can then be made substantially rigid in an assembly device can be clamped tightly without putting considerable strain on the membrane.

Für die meisten Druckme#vorgänge ist jedoch ein vollständig einheitliches Gehäuse vorzuz@ehen, dessen Membranbereich 41 einen Teil der Gehäusewandung bildete Zu diesem Zweck wird, wie schematisch in Fig, 4 gezeigt, bei einer Ausführungsform der Erfindung ein Deckel 44 auf dem Flansch 42 vorgesehen, wobei zwischen Deckplatte und Flansch eine dünne Metallschicht 46 angeordnet ist. Die Metallschicht 46 kann aus den Resten der Schicht 24 aus Fig. 2 bestehen, die, wie oben beschrieben, auf der Oberfläche des Rings 20 zurückgeblieben sind. Andererseits kann, wenn das zurückgelbliebene Metall weggeätzt wurde, eine neue Schicht aufgebracht werden, die vorzugsweise aus demselben Metall besteht und im wesentlichen identisch mit der ursprünglichen Schicht 24 sein kann. Die Anordnung der Fig. 4 wird dann einem Temperaturgradienten bei höherer Temperatur unter ähnlichen Bedingungen und in ähnlicher Weise unterworfen, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde. Die Metallschicht 46 wird dabei in ein e Halbleiterlösung umgewandelt, die fortschreitend duch denDeckel 44 aufwärts wandert und als ringförmige Oberflächenschicht aus Festmetall aus der Oberfläche des Deckels hervortritt. Während dieses Vorganges wird ein ringförmiger Umfangsabschnitt des Deckels 44 aufgelöst und durch das Wachsen eines Einkristalls auf der Oberseite des Flansches 42 rekristallisiert. Dieses rekristallisierte Material bildet mit dem in der Regel nicht aufgelösten Mittelabschnitt des Deckels 44 einen einheitlichen Aufbau. Überdies ist, falls der Deckel 44 ursprünglich aus einem Einkristall geschnitten und in der gieichen Histallorientierung wie das Bauteil 40 geschnitten und angeordnet ist, der gesamte, sich ergebende Aufbau im wesentlichen ein in Fig.For most printing processes, however, it is a completely uniform one Housing vorzu @ ehen, the membrane area 41 formed part of the housing wall For this purpose, as shown schematically in FIG. 4, in one embodiment of the invention, a cover 44 is provided on the flange 42, with between the cover plate and Flange a thin metal layer 46 is arranged. The metal layer 46 can consist of the remnants of layer 24 from FIG. 2, which, as described above, have remained on the surface of the ring 20. On the other hand, if that any remaining metal has been etched away, a new layer is applied, which preferably consists of the same metal and is essentially identical to the original layer 24 may be. The arrangement of FIG. 4 is then a Temperature gradients at higher temperature under similar conditions and in similar Manner as described in connection with FIG. The metal layer 46 is converted into a semiconductor solution that progresses through the lid 44 migrates upwards and as a ring-shaped surface layer made of solid metal from the Surface of the lid protrudes. During this process, a ring-shaped Circumferential portion of the lid 44 dissolved and by growing a single crystal recrystallized on top of flange 42. This recrystallized material forms one with the central section of the cover 44, which is usually not dissolved uniform structure. Moreover, if the lid 44 is originally made of a single crystal cut and in the same crystal orientation as the component 40 is sectioned and arranged, substantially all of the resulting structure a in Fig.

5 mit 50 bezeichneter einheitlicher inkristall.5 denoted by 50 uniform single crystal.

Falls dies vorgezogen wird, kann ein einheitlicher Aufbau der in Fig. 5 gezeigten Art auch dadurch hergestellt werden, daß man den den eigentlichen Fühler tragenden Teil nur einem einzigen Temperaturgradient-Zonenschmelzvorgang unterwirft. So kann z.B. der Ring 20 und der Deckel 44 zuerst zu einem einheitlichen Gehäuseteil verbunden werden oder solch ein Teil kann anfänglich von einem einzigen Stück eines Halbleiters abgeschnitten werden. Dieser Gehäuseteil kann dann an die Scheibe 10 mit einer zwischengelegten Metallschicht ähnlich der Schicht 24 aus Fig. 2 angeordent und dann diese Schicht zur Wanderung veranla#t werden, z.B. aufwärts zur oberen Oberfläche des Gehäuseteils. Wenn der Gehäuseteil ein Einkristall ist, der entsprechend der den Fühler tragende Membran orientiert ist, ist der sich ergebende Aufbau in der Regel auch ein Einkristall, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurde.If this is preferred, a uniform structure of the structure shown in Fig. 5 type shown can also be produced by the fact that the actual sensor supporting part only subjected to a single temperature gradient zone melting process. For example, the ring 20 and the cover 44 can first form a unitary housing part or such a part may initially be joined by a single piece of one Semiconductor are cut off. This housing part can then be attached to the disk 10 with an interposed metal layer similar to layer 24 from FIG. 2 and then this layer can be made to migrate, e.g. up to the upper one Surface of the housing part. If the housing part is a single crystal, the corresponding the membrane carrying the probe is oriented, the resulting structure is in usually also a single crystal, as described in connection with FIG became.

Es wird gewöhnlich vorgezogen, die Bauteile, wie auch immer sie im einzelnen geformt sein mögen, dadurch zu vereinigen, da# man die Lösungsschicht veranla#t, von dem Fühler fortzuwandern. Unter gewissen Umständen kann es jedoch zweckmä#ig sein, die Schicht zum Wandern in Richtung auf den den Fühler tragenden Teil zu veranlassen. Wenn z.B. in Fig. 2 die Stellung der Heizquelle und der Kühlvorrichtung ausgetauscht werden, so daß sich der Temperaturgradient umkehrt, wird die Schicht 24 abwäets durch das Randgebiet der Scheibe 10 in einer Weise wandern, die der beschriebenen Aufwärtsanderung der Schicht 46 in Fig. 4 durch den Randbereich des Deckels 44 ähnlich ist. Wenn so verfahren wird, ist es erwünscht, da# beide Teile Einkristalle sind, deren Kristallachsen genau parallel angeordnet sindt, damit in der Nähe der Membran der Aufbau mit Sicherheit von Einkristallkonfiguration ist. Es kann auch erwünscht sein, eine Kühlvorrichtung unmittelbar aD dem Teil der Scheibe 10 vorzusehen, die den eigentlichen Fühler trägt, um eine zu starke Erwärmung des Fühlers zu vermeiden. Solche Kühlvorrichtungen können z.B. aus einer kreisförmigen, ekühlten Platte bestehen die an der unteren Fläche der Scheibe 10 anliegt und mit Abstand im Inneren der zur Beheizung des Randgebietes dieser Scheibe verwendeten Heizquelle angeordnet ist.It is usually preferred to have the components however they are in the individual may be shaped by it unite, that # one the Solution layer causes it to migrate away from the feeler. Under certain circumstances however, it may be useful to move the layer towards the To cause sensor-bearing part. For example, if in Fig. 2 the position of the heating source and the cooling device are exchanged, so that the temperature gradient conversely, the layer 24 is weighed down by the edge area of the disc 10 in one Wander manner that of the described upward change of layer 46 in Fig. 4 by the edge area of the cover 44 is similar. If this is done, it is desirable since # both parts are single crystals, the crystal axes of which are exactly parallel so that the structure in the vicinity of the membrane is definitely of a single crystal configuration is. It may also be desirable to have a cooling device directly on the part of the Provide disc 10, which carries the actual sensor to avoid excessive heating of the sensor. Such cooling devices can, for example, consist of a circular, ecooled plate exist which rests against the lower surface of the disc 10 and with Distance inside the used to heat the peripheral area of this disc Heating source is arranged.

Als weiteres Beispiel einer Schichtwanderung in Richtung auf den den Fühler tragenden Bauteil kann der Deckel 44 der Fig. 4 mit einem druckempfindlichen Teil ähnlich der des Membranbereichs 41 versehen sein. Nach vollständiger Beendigung der beschriebenen Wanderung der Lösungsschicht 46 aufwärts zur Randzone des Deckels 44 besteht der sich ergebende Aufbau der Fig. 5 dann aus zwei Fühler tragenden Membranteilen, die durch eine abgeschlossene Kammer getrennt sind und einen vollkommenen einheitlichen Aufbau bilden, der im wesentlichen aus einem Einkristall bestehen kann. In einem solchen Aufbau ist es gewöhnlich wünschenswert, da# beide Membranteile die gleiche Dicke haben, wobei ihre Fühler gegebenenfalls zu einer Brükkenschaltung verbunden werden können, um auf diese Weise ein einziges Ausgangssignal zu erzeugen.Another example of a shift towards the den Sensor-carrying component can be the cover 44 of FIG. 4 with a pressure-sensitive Part similar to that of the membrane area 41 may be provided. After complete completion the described migration of the solution layer 46 upwards to the edge zone of the lid 44, the resulting structure of FIG. 5 then consists of two membrane parts carrying sensors, which are separated by a closed chamber and a perfectly unified one Form structure which can consist essentially of a single crystal. In one In such a construction it is usually desirable that both parts of the membrane be the same Thickness, with their sensors possibly connected to a bridge circuit in order to generate a single output signal in this way.

Es sei noch erwähnt, da# für einige besondere Kombinationen von Halbleiter und Metall die Lösungsschicht eine Halbleiterlöslichkeit besitzt, ie mit steigender Temperatur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs abnimmt. In diesen Fällen ist das gleiche allgemeine Verfahren anwendbar, aber die Wanderrichtung der Lösungsschicht ist natürlich entgegengesetzt zum Temperaturgradienten und nicht in der gleichen Richtung, wie oben beispielsweise beschrieben wurde.It should also be mentioned that # for some special combinations of semiconductors and metal, the solution layer has a semiconductor solubility, ie with increasing Temperature decreases within a certain temperature range. In these cases the same general procedure is applicable, but the direction of travel of the solution layer is of course opposite to the temperature gradient and not in the same Direction as above for example has been described.

Der Aufbau 50 kann mit einer Druckmittelleitung verschen werden, um die kammer 52 mit Druckmittel zu versorgen.The structure 50 can be given away with a pressure medium line to to supply the chamber 52 with pressure medium.

In der Fig. 5 ist eine solche Leitung 54, beispielsweise durch Lötung oder durch Epoxy Klebemittel in einer Bohrung der Kammerwand befestigt. Eine solche Leitung, die auch in der Zylinderwand 42 angebracht sein kann, ist in Fig. 5 bei 47 am Deckelteil des Gehäuses angeordnet. Die Leitung kann aus irgendeinem geeignetem Metall oder anderem Material bestehen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient nicht sehr verschieden von dem des Halbleiters des Aufbaus 50 ist. Für eine dünnwandige Leitung kleinen Durchmessers, insbesondere wenn sie, wie gezeigt, symmetrisch und mit Abstand vom Fühler 18 befestigt ist, hat jedoch selbst ein merkberer Unterschied in der Ausdehnung nur einen vernachlässigbaren Einflu# auf den Fühler. Der Me#wert des Fühlers entspricht dann genau dem Unterschied zwischen dem über die Leitung 54 der Kammer 52 zugeführten Druck und dem den Aufbau 50 umgebonden Druck, der der in einem den Aufbau umgebenen Gehäuse herrschende Druck sein kann.In FIG. 5 there is such a line 54, for example by soldering or attached by epoxy adhesive in a bore in the chamber wall. Such Line, which can also be mounted in the cylinder wall 42, is shown in FIG 47 arranged on the cover part of the housing. The line can be of any suitable one Made of metal or other material, its coefficient of thermal expansion is not very different from that of the structure 50 semiconductor. For a thin-walled Small diameter conduit, especially when symmetrical and as shown is attached at a distance from the sensor 18, but has a noticeable difference itself only a negligible influence on the sensor. The me # worth it of the sensor then corresponds exactly to the difference between that via the line 54 of the chamber 52 and the pressure transferred to the structure 50, which is the can be the pressure prevailing in a housing surrounding the structure.

Andererseits können die Ephxung 47 und die Leitung 54 auch weggelassen werden, Der Druck in der kammer 52 dient dann als Bezugsdruck zur Messung des Umgebungsdrucks. Diese Vorrichtung hat den großen Vorzug, daß eine bestimmte Gasmenge während der Herstellung in das Instrumentengehäuse eingebracht werden kann und den im Gehäuse verbleibt, da die Kapsel aufgrund ihres einheitlichen Aufbaus in der Regel hermetisch abgedichtet ist, Der innere Bezugsdruck ist für viele Zwecke vorzugsweise etwa gleich Null. Dies kann durch Evakuierung des Raumes, in welchem der endgültige Zusammenbau der Kapsel durch Temperaturgradient-Zonenschmelzen erfolgt, beispielsweise des Heizraums oder des in Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Gehäuses erreicht werden.On the other hand, the Ephxung 47 and the line 54 even can be omitted, the pressure in the chamber 52 is then used as a reference pressure for measurement the ambient pressure. This device has the great advantage that a certain Amount of gas can be introduced into the instrument housing during manufacture and which remains in the housing because the capsule due to its uniform structure Usually hermetically sealed, the internal reference pressure is for many purposes preferably about zero. This can be done by evacuating the room in which the final assembly of the capsule is done by temperature gradient zone melting, for example the boiler room or the housing described in connection with FIG. 4 can be achieved.

Wenn ein sich ändernder Druck dadurch gemessen werden soll, daß ein Druckmittel dem Inneren des Aufbaus 50 über eine leitung 54 zugeführt wird, kann es vorteilhaft sein, den piezoelektrischen Fühler 18 vom Druckmittel zu isolieren. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Fiihler 18 auf der äußeren Flache der Membran 41 gebildet wird. Der Fühler kann in dieser Anordnung nach dem teilweisen oder vollständigen Zusammenbau der die Kammer umschließenden Bauteile gebildet werden. Jedoch können Fühler von gleichmä#iger und zuverlässiger Ansprechempfindlichkeit gewöhnlich bequemer auf Teilen von einfacher geometrischer Gestalt angebracht werden als auf einer Oberfläche des fertigen Gehäuses.If a changing pressure is to be measured by having a Pressure medium is supplied to the interior of the structure 50 via a line 54, can it may be advantageous to isolate the piezoelectric sensor 18 from the pressure medium. This can be achieved in that the feeler 18 on the outer surface of the Membrane 41 is formed. The sensor can in this arrangement after the partial or complete assembly of the components enclosing the chamber. However, sensors can have a uniform and reliable response sensitivity usually are more convenient to be attached to parts of simple geometric shape than on a surface of the finished case.

Wenn das Innere des Gehäuses unter einem dauernden Bezugsdruck steht, wird es gewöhnlich vorgezogen, den eigentlichen Fühler auf der Innenfläche der Membranwand vorzusehen, wo er vor mechanischer Beschädigung und vor Berührung mit irgendeinem mit der Gehäuseau#enwand in Berührung kommenden Testmedium geschützt ist0 Elektrische Leiter nach Art der Leiter 15 und 17 der Fig. 1 können durch eine kleine Bohrung in der Gehäusewand, wie etwa die Bohrung 47 der Fig. 5 geführt werden, die dann mit einem geeigneten, gleichzeitig -eine elektrische Isolierung für die Leiter bewirkenden Abdichtmaterial ausgefüllt wird.If the interior of the housing is under a constant reference pressure, it is usually preferred to have the actual probe on the inner surface of the membrane wall provide where he is from mechanical damage and from contact with any test medium that comes into contact with the outer wall of the housing is protected0 electrical Heads like the conductors 15 and 17 of Fig. 1 can through a small hole in the housing wall, such as the bore 47 of FIG. 5, which then with a suitable, at the same time-effecting electrical insulation for the conductors Sealing material is filled.

Ein bevorzugtes Halbleitermaterial ist Silizium, aber auch viele andere Halbleiter können verwendet werden, Wie schon ausgeführt, kann das Metalls das zur Herstellung der Lösungsschicht zur Vereinigung der zwei Halbleiterteile durch Temperaturgradient-Zonenschmel zen praktisch jedes Metall sein, das mit dem Halbleiter eine Lösung bildet, in der die Halbleiterlöslichkeit in einem unter dem Schmelzpunkt des Halbleiters liegenden Temperaturbereich eine ausreichend steile Funktion der Temperatur ist. Es wird gewöhnlich ein Metall verwendet, das in dem festen Halbleiter an der unteren Löslichkeitsgrenze des ausgewählten Temperaturbereichs nur sehr wenig löslich ist. Das ist z.B. bei Silizium für Alu minium und Silber der Fall. Andere Metalle, die geeignete Lösungen mit Silizium bilden, sind Kupfer, Kobalt, Titan und zu einem geringeren Grad Gold und Eisen.A preferred semiconductor material is silicon, but so are many others Semiconductors can be used, as already stated, the metal can be used for the Production of the solution layer to unite the two semiconductor parts by temperature gradient zone melting zen can be practically any metal that forms a solution with the semiconductor in which the semiconductor solubility in a below the melting point of the semiconductor Temperature range a sufficiently steep function of the temperature is. A metal is usually used which is present in the solid semiconductor at the lower solubility limit of the selected temperature range only very slightly soluble is. This is the case, for example, with silicon for aluminum and silver. Other metals, that form suitable solutions with silicon are copper, cobalt, and titanium to one lower grade gold and iron.

Beryllium erzeugt mit Silizium bei einer relativ niedrigen Temperatur eine Lösung, in der die Löslichkeit des Siliziums sich umgekehrt mit der Temperatur ändert, und eine Wanderung der Schicht entgegen dem Temperaturgradient bewirkt.Beryllium is created with silicon at a relatively low temperature a solution in which the solubility of silicon is reversed with temperature changes, and causes a migration of the layer against the temperature gradient.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Pressure transducer with a thin Membrane, which is essentially formed from a single crystal of semiconductor material is, wherein the crystal axes of the single crystal are oriented such that at least A sensor on a membrane area with a sensor depending on transverse loads changing electrical characteristic is formed, furthermore with one with the sensor electrically connected device responsive to changes in electrical properties of the sensor responds, as well as with a holder for the membrane, characterized in that that the holder has its own ring-shaped component (20, 42) made of semiconductor material, which consists of a single crystal grown on the circumferential area of the membrane (10, 41), wherein the membrane and the annular member are substantially unitary Form Einkrtstall and the annular component to the membrane circumference an effective and provides substantially rigid support; and that a structure is provided which the transmitter with which the membrane isolates against mechanical stresses annular component is set.

2. Me # converter according to claim 1, characterized in that a plate (44) made of the same conductor material in one piece with the annular component (42) is formed, wherein the component (42), the membrane (41) and the plate -a chamber (52), one wall of which is the membrane.

3. A method for producing a transmitter according to claim 1 or 2, characterized in that the membrane component with the annular component with the interposition of a metal layer with their flat sides placed one on top of the other a Met is used as an intermediate layer, which is used in the case of increased Temperature forms a solution in which the solubility of the semiconductor material within a certain temperature range below the melting point of the semiconductor material changes evenly with temperature; that transversely to the metal layer an inside temperature gradient lying within said temperature range is maintained in this way is that the metal layer is converted to a solution and by a per se known temperature gradient zone melting migration of the metal solution through one of the two components to be joined is brought about up to its outside will, whereby the two components form a unitary structure with an annular part which stabilizes the peripheral area of the membrane 4. The method according to claim 3, characterized in that # as to be joined Components each single crystal components with the same crystal orientation are used0 50 The method according to claim 4, characterized in that the semiconductor material Silicon and a metal from the group aluminum, silver, Titanium, copper and cobalt is used. 6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the final assembly of the chambers forming Components took place under vacuum