DE2541944C3 - Miniature pressure transducer with a silicon membrane - Google Patents
Miniature pressure transducer with a silicon membraneInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Miniaturdruckmeßwandler mit einer Membrane aus Silizium, die mit einer elektrischen Widerstandsbahn in monolithischer Struktur versehen ist, deren Widerstandsänderung als Maß für den Druck dient, und die von einem Bereich größerer Dicke umgeben ist.The invention relates to a miniature pressure transducer with a membrane made of silicon, which with an electrical resistance track is provided in a monolithic structure, the change in resistance as Measure for the pressure is used, and which is surrounded by an area of greater thickness.
Derartige Druckmesser sind bereits bekannt, beispielsweise aus »Philips techn. Rundschau« 33 (1973/74), Seite 15. Ein derartiges Druckmeßsystem enthält eine dünne Sili/.iummembrane, in die eine Widerstandsbahn eindiffundiert ist. Diese Widerstandsbahn ändert in Abhängigkeit von der Durchbiegung der Membrane ihren elektrischen Widerstand. Die Änderung des Widerstandes ist ein Maß für den auf die Membrane wirkenden Druck. Ein derartiges System ist jedoch nicht überlastsicher.Such pressure gauges are already known, for example from »Philips techn. Rundschau «33 (1973/74), Page 15. Such a pressure measuring system contains a thin silicon / .ium membrane in which a resistance track is diffused. This resistance path changes depending on the deflection of the membrane their electrical resistance. The change in resistance is a measure of the effect on the membrane acting pressure. However, such a system is not overload-proof.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, anzugeben, wie ein derartiger Druckmesser überlastsicher gestaltet werden kann.The object of the invention is therefore to specify how such a pressure gauge is overload-proof can be designed.
Es ist bereits bekannt, daß bei einem Differenzdruck niesser mit metallischer Membrane, die zur Erhöhung der Elastizität als Wellblech ausgebildet sein kann, ein Überlastbett vorgesehen ist. Der Rand der Membrane ist zwischen Ringflanschen eingespannt, die frei von Bohrungen sind. Zur Begrenzung der Durchbiegung ist das Gehäuse mit einer konischen Ausnehmung versehen, die mit einer Widcrlugeplalte ausgekleidet ist und als Überlastbelt dient. Von einem bestimmten hohen Druck an legt sich die Membrane mit ihren Rippen an entsprechend ausgebildete Nuten der Widerlageplatte an. Das Druckmedium wird zentral in der Mitte der Ausnehmung zugeführt. Die Wirkung dieses Druckmessers beruht nicht auf dem Piezowiderstandseffekt und die Gestaltungsmerkmaie lassen sich mit Halbleitermaterial nicht ausführen.It is already known that niesser at a differential pressure with a metallic membrane, which can be designed as a corrugated sheet to increase the elasticity Overload bed is provided. The edge of the membrane is clamped between ring flanges that are free of Holes are. To limit the deflection, the housing is provided with a conical recess, which is lined with a counter gap and serves as an overload belt. From a certain high Pressure is applied to the membrane with its ribs on appropriately designed grooves in the abutment plate at. The pressure medium is fed centrally in the middle of the recess. The effect of this pressure gauge is not based on the piezoresistance effect and the design features can be made with semiconductor material do not run.
Die genannte Aufgabe wird deshalb bei einem Druckmeßwandler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß beide einander gegenüberliegenden Flachseiten einer Siliziumscheibe in dem als Membrane dienenden zentralen Bereich jeweils mit einer Vertiefung versehen sind, die als Druckkammern dienen undThe stated object is therefore achieved in a pressure transducer of the type mentioned at the outset solved that both opposite flat sides of a silicon wafer in the as a membrane serving central area are each provided with a recess that serve as pressure chambers and
ίο mit Druckkanälen verbunden sind, die als Rillen in den Flachseiten der Siliziumscheibe ausgebildet sind und jeweils vom Rand der Siliziumscheibe zu einer der Druckkammern führen, und daß Überlastkörper aus Silizium vorgesehen sind, die jeweils mit einem die Membrane einschließenden Oberflächenbereich der Siliziumscheibe verbunden sind.ίο are connected to pressure channels, which act as grooves in the Flat sides of the silicon wafer are formed and each from the edge of the silicon wafer to one of the Lead pressure chambers, and that overload body made of silicon are provided, each with a die Membrane enclosing surface area of the silicon wafer are connected.
Ein derartiger Druckmeßwandler eignet sich besonders dazu, in Rohrleitungssystemen, beispielsweise in Kraftwerken und in chemischen Anlagen, Differenzdrucke elektrisch zu messen und die Meßdaten Prozeßrechnern zuzuführen. Er kann ferner zur Blutdruckmessung in Blutgefäßen verwendet werden.Such a pressure transducer is particularly suitable for use in pipeline systems, for example in Power plants and chemical plants to measure differential pressures electrically and the measurement data To supply process computers. It can also be used to measure blood pressure in blood vessels.
Der Drückmeßwandler kann außerordentlich empfindlich ausgelegt werden, z. B. für einen Meßbereich von 0 bis 100 mbar. Dabei ist er jedoch zumindest bis zu einem Druck von 100 bar überlastsicher.The pressure transducer can be designed to be extremely sensitive, e.g. B. for a measuring range from 0 to 100 mbar. But he is at least up to a pressure of 100 bar overload safe.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren F i g. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel eines MiniaturdruckmeßwandlersTo further explain the invention, reference is made to the drawing, in which FIG. 1 and 2 a Embodiment of a miniature pressure transducer
jo nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist. Anhand der Fig. 3 bis 19 sind die verschiedenen Verfahrensschritte zur Herstellung des Druckmeßwandlers erläutert.jo is illustrated schematically according to the invention. With reference to FIGS. 3 to 19, the various process steps for manufacturing the pressure transducer are shown explained.
Fig. I zeigt einen Querschnitt eines Teils desFig. I shows a cross section of part of the
ίϊ Druckmessers. Eine Siliziumscheibe 1 mit einer Dicke von beispielsweise 25 um hat in ihrer Mitte einen besonders dünn ausgebildeten Bereich, die Membrane 10, deren Dicke beispielsweise 15μπι betragen kann. Die Siliziumscheibe 1 ist fest mit zwei Überlastbetten 2 und 3 verbunden, die ebenfalls aus Silizium bestehen können. Damit auf die Membran? von außen eine Druckflüssigkeit einwirken kann, ist die Siliziumscheibe auf ihrer Ober- und Unterseite mit Druckkanälen 12, 13 versehen, die beispielsweise 5 μίτι tief sein können und durch die eine Druckflüssigkeit zur Membrane 10 gelangen kann. Zwischen der Membrane und dem oberen Überlaslbett befindet sich eine Druckkammer 4, und zwischen der Membrane unc dem unteren Überlastbett befindet sich eine Druckkammer 5. Der ίϊ manometer . A silicon wafer 1 with a thickness of, for example, 25 μm has a particularly thin area in its center, the membrane 10, the thickness of which can be, for example, 15 μm. The silicon wafer 1 is firmly connected to two overload beds 2 and 3, which can also be made of silicon. So on the membrane? a pressure fluid can act from the outside, the silicon wafer is provided on its top and bottom with pressure channels 12, 13, which can be, for example, 5 μίτι deep and through which a pressure fluid can reach the membrane 10. A pressure chamber 4 is located between the membrane and the upper overload bed, and a pressure chamber 5 is located between the membrane and the lower overload bed
r>D Weg der Druckflüssigkeit zur Membrane ist durch Pfeile /' an den Druckkanälen r > D The path of the hydraulic fluid to the diaphragm is indicated by arrows / 'on the pressure channels
kann mit einem
mit dem sie in einecan with one
with which she is in a
angedeutet. Die verdickten Rand Halterung 15indicated. The thickened edge bracket 15
Siliziumscheibe
versehen sein,
eingepaßt ist.Silicon wafer
be provided
is fitted.
Ti F i g. 2 zeigt eine Draufsicht auf die .Siliziumscheibe 1 mit dem kreisförmig ausgebildeten Bereich der Membrane 10, deren Durchmesser beispielsweise etwa 1 bis } mm beiragen kann. In diese Membrane ist eine Widerstandsbahn 20 eindiffundicrt, die beispielsweise aus p-dotieriem Silizium besteht. Diese Widerstandsbahn ist an ihren linden mit Leiterbahnen 21 verbunden, die beispielsweise aus Aluminium bestehen. Die Druckkuniilc 12 und H sind als Rillen in der Siliziumscheibe ausgeführt, deren Druehmesscr bei-Ti F i g. 2 shows a top view of the silicon wafer 1 with the circular area of the membrane 10, the diameter of which can be about 1 to} mm, for example. In this membrane is a Resistance track 20 indiffundicrt, which consists for example of p-doped silicon. This resistance track is connected to their linden with conductor tracks 21, which consist for example of aluminum. the Druckkuniilc 12 and H are designed as grooves in the silicon wafer, the pressure measuring
bri spielsweise etwa J bis 5 nun betragen kann. Diese Rillen führen vom Rand der Scheibe /ur Membrane. Die Leiterbahnen 21 sind ebenfalls durch die Druckkanäle geführt. Die Driitkkanäle IJ auf der Scheibenunterseiteb r i can now amount to about J to 5, for example. These grooves lead from the edge of the disk / ur membrane. The conductor tracks 21 are also passed through the pressure channels. The Driitkkanal IJ on the underside of the disc
sind gestrichelt angedeutetare indicated by dashed lines
Zur Herstellung der Membrane geht man gemäß Fig.3 von einer einkristallinen Siliziumplatte 100 mit einem geringen spezifischen elektrischen Widerstand von beispielsweise etwa 1 mohmcm aus. Dazu ist diese Platte hoch η+-dotiert Als Dotierungsstoff dient vorzugsweise Antimon. Dieses hat gegenüber einer Phosphordotierung den Vorteil, bei hohen Temperaturen weniger stark zu diffundieren, so daß notwendige nachfolgende Hochtemperaturschritte unkritisch sind.To produce the membrane, a single-crystal silicon plate 100 is used as shown in FIG a low specific electrical resistance of, for example, about 1 mohmcm. In addition this is Plate highly η + -doped Serves as a dopant preferably antimony. This has the advantage over phosphorus doping at high temperatures to diffuse less strongly, so that necessary subsequent high-temperature steps are not critical.
Auf diese Siliziumplatte wird gemäß Fig.4 eine Siliziumschicht 101 mit einem hohen spezifischen Widerstand von etwa 1 bis lOohmcm epitaktisch abgeschieden. Als Dotierungsstoff dient wiederum Antimon. Die Dicke dieser Schicht soll etwa der Tiefe der späteren Druckkanäle entsprechen und kann etwa 5 μπι betragen.On this silicon plate is shown in Figure 4 Silicon layer 101 with a high specific resistance of about 1 to 10 ohm cm epitaxially deposited. Antimony is again used as the dopant. The thickness of this layer should be roughly the same as the depth correspond to the later pressure channels and can be about 5 μm.
Gemäß F i g. 5 erfolgt eine Oxidation, so daß sich eine dünne, ca. 0,5 bis 1 (im dicke Oxidschicht 102 bildet. Diese Oxidschicht kann beispielsweise thermisch oder pyrolytisch aufgebracht werden, z. B. indem Silan mit Sauerstoff oxidiert und dann auf die epitaktische Siliziumschicht 101 aufgebracht wird.According to FIG. 5 an oxidation takes place, so that a thin, approximately 0.5 to 1 (thick oxide layer 102 is formed. This oxide layer can, for example, be applied thermally or pyrolytically, e.g. B. by using silane Oxygen is oxidized and then applied to the epitaxial silicon layer 101.
Anstelle einer Oxidschicht kann hier und bei allen weiter beschriebenen Oxidationsschritten auch eine Nitrid-Schicht aufgebracht werden.Instead of an oxide layer, a Nitride layer can be applied.
Auf die Oxidschicht 102 wird eine nicht dargestellte Fotolackschicht aufgebracht, die in bekannter Weise mittels einer Struktur belichtet wird. Die Struktur hat die Form der späteren Membrane 10 und der Druckkanäle 13. Nach dem Entwickeln der Fotolackschicht verbleibt auf der Oxidschicht 102 eine Lackstruktur, die ein negatives Abbild der Membrane und der Druckkanäle ist.A photoresist layer (not shown) is applied to the oxide layer 102 in a known manner is exposed by means of a structure. The structure has the shape of the later membrane 10 and the Pressure channels 13. After the photoresist layer has been developed, a layer remains on the oxide layer 102 Lacquer structure that is a negative image of the membrane and the pressure channels.
Die freiliegenden Teile der Oxidschicht 102 werden anschließend geätzt. Damit erhalt die Oxidschicht entsprechend der Fig. 6 eine Struktur, die der Unterseite der Membrane und den unteren Druckkanälen entspricht.The exposed parts of the oxide layer 102 are then etched. This preserves the oxide layer corresponding to FIG. 6 a structure, the lower side of the membrane and the lower pressure channels is equivalent to.
Die freiliegenden Bereiche der epitaktischen Schicht 101 erhalten eine hohe n-Dotierung, beispielsweise mittels Ionenimplantation oder durch Diffusion. Als Dotierungsstoff kann Phosphor oder vorzugsweise Antimon dienen. Es ist wichtig, daß die freiliegenden Bereiche der Schicht 101 in ihrer vollen Dicke hochdotiert werden, so daß sie einen geringen spezifischen Widerstand erhalten. Dabei darf die Dotierung etwas in die Platte 100 hineinreichen. Man erhält die nf-dotierten Bereiche 10} innerhalb der Schicht 101. Diese Bereiche haben einen geringen spezifischen Widerstand, vergleichbar mit der Siliziumplatte 100, und haben in der Draufsicht die Form der Membrane und der Druckkanäle.The exposed regions of the epitaxial layer 101 are given a high level of n-doping, for example by means of ion implantation or by diffusion. Phosphorus or, preferably, antimony can serve as the dopant. It is important that the exposed areas of the layer 101 are highly doped in their full thickness, so that they have a low specific resistance. The doping is allowed to extend somewhat into the plate 100. The n f -doped regions 10} are obtained within the layer 101. These regions have a low specific resistance, comparable to the silicon plate 100, and in plan view have the shape of the membrane and the pressure channels.
Danach wird die Oxidschicht 102 abgelöst, beispielsweise mit Flußsäure.Thereafter, the oxide layer 102 is stripped off, for example with hydrofluoric acid.
Gemäß Fig. 7 wird eine weitere Schicht 104 mit einem hohen spezifischen Widerstand von etwa 1 bis lOohmcm epitaktisch abgeschieden. Die Dotierung erfolgt beispielsweise wieder mit Antimon.According to FIG. 7, a further layer 104 with a high specific resistance of approximately 1 to lOohmcm deposited epitaxially. The doping takes place again, for example, with antimony.
Eine weitere Oxidationsschicht 105 wird gemäß Fig. 8 wiederum mittels Fototechnik strukturiert, so daß in dieser Oxidschicht ein negatives Abbild der Oberseite der Membrane und der oberen Druckkanäle erzeugt wird.A further oxidation layer 105 is according to FIG Fig. 8 again structured by means of photo technology, so that in this oxide layer a negative image of the Top of the membrane and the upper pressure channels is generated.
Mit einer η f -Dotierung der freiliegenden Bereiche der Schicht 104 werden hoch η ' -dotierte Bereiche 106 gebildet, die etwa den gleichen spezifischen Widerstand wie die Bereiche 103 haben. Die Dicke der Bereiche 106With an η f -doping of the exposed regions of the layer 104, highly η ′ -doped regions 106 are formed which have approximately the same specific resistance as the regions 103. The thickness of the regions 106
entspricht der Tiefe der späteren Druckkanäle.corresponds to the depth of the later pressure channels.
Die Oxidschicht 105 wird anschließend abgelöst. Entsprechend der F i g. 9 liegt nun auf der Siluiumplatte 100 eine Schicht mit sehr hohem spezifischen Widerstand. Diese Schicht wird durch die beiden epitaktischen Schichten 101 und 104 gebildet. In der Schicht 101 liegen die hoch dotierten Bereiche 103 mit einem geringen spezifischen Widerstand. In der Schicht 104 liegen die hoch dotierten Bereiche 106, die ebenfalls einen geringen spezifischen Widerstand haben.The oxide layer 105 is then peeled off. According to FIG. 9 is now on the silicon plate 100 a layer with a very high specific resistance. This layer is epitaxial by the two Layers 101 and 104 are formed. Lying in layer 101 the highly doped regions 103 with a low specific resistance. In the layer 104 are the highly doped regions 106, which also have a low specific resistance.
Nun wird die Platte 100 einseitig chemisch geätzt, wobei das Material dieser Platte im Bereich der hoch dotierten Bereiche 103 nahezu vollständig abgetragen wird. Dies ist in der F i g. 10 dargestelltNow the plate 100 is chemically etched on one side, the material of this plate being almost completely removed in the region of the highly doped regions 103 will. This is shown in FIG. 10 shown
Die jetzt entstandene Struktur wird einer Feinätzung unte/ worfen: Diese Ätzung erfolgt anodisch. Dabei wird die Siliziumplatte als Anode geschaltet, die Kathode besteht aus Platin, und der Elektrolyt besteht aus einer beispielsweise 5%igen Flußsäurelösung. Dabei werden alle Siliziumstrukturen mit geringem spezifischem elektrischem Widerstand abgeätzt, soweit sie nicht durch einen Ätzresist abgedeckt werden. Die hoch dotierten Bereiche 103 und 106 werden somit entfernt.The structure that has now been created is subjected to a fine etching: This etching is anodic. It will the silicon plate is connected as an anode, the cathode consists of platinum, and the electrolyte consists of a for example 5% hydrofluoric acid solution. Thereby all silicon structures with little specific electrical resistance, as long as they are not covered by an etching resist. The high doped regions 103 and 106 are thus removed.
Man erhält also beispielsweise eine Struktur gemäß Fig. II. Eine dünne, schwach η-dotierte Scheibe mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand. Diese Scheibe wire· aus den epitaktischen Schichten 101 und 104 gebildet, die inzwischen strukturiert worden sind. Die dünnen Stellen dieser Scheibe stellen die Membrane 10 bzw. die nicht dargestellten Druckkanäle dar. Diese Scheibe kann mit Resten der Platte 100 verbunden sein, die als Verstärkungselemente dienen können.Thus, for example, a structure according to FIG. II is obtained. A thin, weakly η-doped disc with high specific electrical resistance. This disk is made up of the epitaxial layers 101 and 104 formed, which have since been structured. The thin areas of this disc represent the membrane 10 or the pressure channels, not shown. This disk can be connected to remnants of the plate 100, which can serve as reinforcement elements.
Fig. 12 zeigt eine Draufsicht auf die in der Fig. 11 dargestellte Struktur. Man hat eine Siliziumplatte mit mehreren Scheiben 1 mit Membranen 10 und den zugehörigen Druckkanälen hergestellt.FIG. 12 shows a top view of that in FIG. 11 shown structure. You have a silicon plate with several discs 1 with membranes 10 and the associated pressure channels produced.
Nun erfolgt gemäß Fig. 12 das Aufbringen der Widerstandsbahnen auf die Membranen. Dazu werden die Oberflächen der Membranen oxidiert, und die Oxidoberflächen werden mittels Fotolechnik strukturiert, so daß die strukturierte Oxidoberfläche ein Negativbild der gewünschten Widerstandsbahnen ist. Danach erfolgt eine starke ρ f-Dotierung der von der Oxidoberfläche freien Bereiche der Membranen. Als Dotierungsstoff kann beispielsweise Bor dienen, dessen Eindringtiefe z. B. bei etwa 5 μηι liegen kann. Anschließend erfolgt das Aufbringen der Leiterbahnen 21 aus Aluminium, die beispielsweise aufgedampft werden können.Now, according to FIG. 12, the resistance tracks are applied to the membranes. For this purpose, the surfaces of the membranes are oxidized and the oxide surfaces are structured by means of photo technology, so that the structured oxide surface is a negative image of the desired resistance tracks. This is followed by a strong ρ f doping of the areas of the membranes free from the oxide surface. Boron, for example, can serve as a dopant. B. can be at about 5 μηι. This is followed by the application of the conductor tracks 21 made of aluminum, which, for example, can be vapor-deposited.
Aus der großen Platte gemäß Fig. 12 werden die kleinen Scheiben 1 mit den Membranen und den Druckkanälen herausgetrennt, /.. B. durch Sägen.The small disks 1 with the membranes and the pressure channels are separated from the large plate according to FIG. 12, / .. B. by sawing.
Danach werden die herausgetrennten Scheiben mit den (Jberlastbetten 2 und J verbunden, die aus plangeschliffenen Siliziumblöcken bestehen. Die Verbindung kann durch Verkleben oder beispielsweise auch dadurch erfolgen, daß auf die Überlastbetten Gold aufgedampft oder in Folienform aufgebracht wird. Werden nun die Scheiben I /wischen die mit Gold beschichteten Überlastbetten gebracht, so erhält man eine Verklebung, indem die Überlastbetten gegen die Scheibe 1 gedruckt werden, wobei eine Erwärmung auf etwa 420" C erfolgt.Then the cut-out panes are connected to the overload beds 2 and J, which are made from ground silicon blocks. The connection can be made by gluing or, for example, as well take place in that gold is vapor deposited on the overload beds or applied in foil form. If the panes I / are now brought to wipe the gold-coated overload beds, one obtains a bond in which the overload beds are pressed against the pane 1, with heating on about 420 "C takes place.
[■'ine andere Möglichkeit der Verklebung besteht darin, daß auf die Überlastbetlen ein Siliconlack aufgeschleudert wird, der als Kleber dient.There is another possibility of gluing in the fact that a silicone varnish is used on the Überlastbetlen is thrown on, which serves as an adhesive.
Eine vorteilhafte Herslellungsvariante für den Druckmesser wird anhand der Fig. I ! bis 19 erläutert. ManAn advantageous production variant for the pressure gauge is based on Fig. I! to 19 explained. Man
geh! wiederum von der n+-dotierten Siliziumplalte 100 mit einer Dicke von beispielsweise 200 μιτι aus. Diese Sili^i'.implatte wird an ihrer Oberfläche oxidiert, und die Oxidschichl wird mittels Fototechnik strukturiert, so daß ein Positivbild der Membranen und Druckkanale vom Oxid bedeckt ist. Rntsprechend der Fig. 13 ist also die Platte 100 teilweise durch Oxidschichten 110 bedeckt.go in turn from the n + -doped silicon plate 100 with a thickness of, for example, 200 μιτι. This silicon plate is oxidized on its surface, and the oxide layer is structured using photo technology, so that a positive image of the membranes and pressure channels is covered by the oxide. 13, the plate 100 is partially covered by oxide layers 110.
An den unbedeckten Stellen wird die Platte 100 gemäß Fig. 14 selektiv etwas geätzt. Die noch mit Fotolack bedeckte Oxidschicht dient als Ätzresist.The plate 100 is selectively etched somewhat in accordance with FIG. 14 at the uncovered areas. The still with Oxide layer covered with photoresist serves as an etching resist.
In den ausgeätzten Bereichen der Siliziumplalte 100 wird nun selektiv schwach η-dotiertes Silizium epitaktisch abgeschieden. Danach wird die Oxidschichl entfernt, man erhält also eine Struktur, wie in Fig. 15 dargestellt. Die Siliziumplatte 100 ist hoch η < -dotiert und hat dementsprechend einen geringen spezifischen Widersland. Die Siliziumplatte 100 enthält schwach η-dotierte Bereiche 111 mit aufgrund der geringen Dotierung hohem spezifischem Widerstand. Diese 2U Bereiche haben eine Dicke, die etwa der Tiefe der Druckkanäle entspricht.In the etched areas of the silicon plate 100, weakly η-doped silicon is now selectively deposited epitaxially. The oxide layer is then removed, so a structure as shown in FIG. 15 is obtained. The silicon plate 100 is highly η <-doped and accordingly has a low specific contradiction. The silicon plate 100 contains weakly η-doped regions 111 with a high specific resistance due to the low doping. These 2U areas have a thickness that corresponds approximately to the depth of the pressure channels.
Nun erfolgt gemäß Fig. 16 ein weiterer Fpitaxieschritt, wobei eine Siliziumschicht 112 abgeschieden wird. Diese Schicht hat die gleiche schwache Dotierung wie die Bereiche 111. Sie hat eine Dicke, die der Summe aus Membranedicke und Druckkanaldicke entspricht.A further epitaxy step now takes place according to FIG. 16, wherein a silicon layer 112 is deposited. This layer has the same weak doping like areas 111. It has a thickness equal to the sum from membrane thickness and pressure duct thickness.
Auf die Schicht 112 wird nun nach Fig. 17 eine Oxidschicht 113 aufgebracht, die mittels Fototechnik strukturiert wird, so daß die von der Oxidschicht unbedeckten Teile der Schicht 112 ein positives Abbild der gewünschten Membranen und Druckkanale ergeben. An oxide layer 113 is now applied to the layer 112 according to FIG. 17, which is made by means of photo technology is structured, so that the parts of the layer 112 uncovered by the oxide layer form a positive image result in the desired membranes and pressure channels.
Danach erfolgt eine selektive Ätzung der freiliegenden Teile der epitaktischen Schicht 112, wobei die Oxidschicht 113, die noch mit einem nicht dargestellten Fotolack bedeckt sein kann, als Ätzresist dient. Anschließend wird die Oxidschichl abgenommen. Die Ätztiefe entspricht etwa der Druckkanaltiefe.This is followed by selective etching of the exposed parts of the epitaxial layer 112, the Oxide layer 113, which can also be covered with a photoresist, not shown, serves as an etching resist. The oxide layer is then removed. The etching depth corresponds approximately to the pressure channel depth.
Man erhält somit gemäß Fig. 18 eine Siliziumplatte 100, auf der eine schwach η-dotierte strukturierte Schicht liegt, die von den Bereichen 111 und den Resten der Schicht 112 gebildet wird. Die dünnen, nicht besonders bezeichneten Stellen der Schicht 112 stellen die späteren Membranen 10 dar.A silicon plate is thus obtained according to FIG. 18 100, on which a weakly η-doped structured layer lies, from the areas 111 and the residues of layer 112 is formed. The thin, unspecified areas of the layer 112 represent the later membranes 10 represent.
Jetzt kann wiederum in der gleichen Weise die Siliziumplattc 100 geätzt werden. Zunächst erfolgt eine Grobätzung bis in die Nähe der schwach dotierten Schicht. Dann erfolgt eine anodische Ätzung, bei der wiederum nur die hochdotierten Siliziumteile, soweit sie nicht durch einen Ätzresist abgedeckt sind, abgetragen werden. Damit erhält man eine Struktur, wie sie in der Fig. 19dargestellt ist.The silicon plate 100 can now be etched again in the same way. First there is a Coarse etching in the vicinity of the lightly doped layer. An anodic etching then takes place in which in turn, only the highly doped silicon parts, if they are not covered by an etching resist, are removed will. A structure as shown in FIG. 19 is thus obtained.
Bei der Verbindung der Siliziumscheiben 1 mit den Überlastbetten treten keine Justierschwierigkeiten auf, da die Überlastbetten nicht mit einer Struktur versehen sind, die mit Strukturen auf der Siliziumscheibe 1 zur Deckung gebracht werden müßten.When connecting the silicon wafers 1 to the overload beds, there are no adjustment difficulties, since the overload beds are not provided with a structure that is related to structures on the silicon wafer 1 Cover would have to be brought.
Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings
Claims (4)
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| DE19752541944 DE2541944C3 (en) | 1975-09-19 | 1975-09-19 | Miniature pressure transducer with a silicon membrane |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19752541944 DE2541944C3 (en) | 1975-09-19 | 1975-09-19 | Miniature pressure transducer with a silicon membrane |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2541944A1 DE2541944A1 (en) | 1977-03-24 |
| DE2541944B2 DE2541944B2 (en) | 1978-08-31 |
| DE2541944C3 true DE2541944C3 (en) | 1979-05-10 |
Family
ID=5956960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19752541944 Expired DE2541944C3 (en) | 1975-09-19 | 1975-09-19 | Miniature pressure transducer with a silicon membrane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2541944C3 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009038378A1 (en) | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg | Capacitive differential pressure sensor has conductive formed silicon membrane, which is arranged between two carrier plates made of same material |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE4010734A1 (en) * | 1990-04-03 | 1991-10-17 | Fraunhofer Ges Forschung | Electronic blood pressure measuring equipment - with signal processing unit only operative when dynamic pressure changes are absent |
| DE4111149A1 (en) * | 1991-04-06 | 1992-10-08 | Bosch Gmbh Robert | PRESSURE SENSOR |
-
1975
- 1975-09-19 DE DE19752541944 patent/DE2541944C3/en not_active Expired
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| DE102009038378A1 (en) | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg | Capacitive differential pressure sensor has conductive formed silicon membrane, which is arranged between two carrier plates made of same material |
| DE102009038378A8 (en) * | 2009-08-24 | 2011-06-01 | Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg | Capacitive differential pressure sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2541944B2 (en) | 1978-08-31 |
| DE2541944A1 (en) | 1977-03-24 |
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Legal Events
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