DE2921043A1 - Druckmesswertwandler mit elektrisch abgeschirmten piezoohmschen messfuehlern - Google Patents
Druckmesswertwandler mit elektrisch abgeschirmten piezoohmschen messfuehlernInfo
- Publication number
- DE2921043A1 DE2921043A1 DE19792921043 DE2921043A DE2921043A1 DE 2921043 A1 DE2921043 A1 DE 2921043A1 DE 19792921043 DE19792921043 DE 19792921043 DE 2921043 A DE2921043 A DE 2921043A DE 2921043 A1 DE2921043 A1 DE 2921043A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- electrically conductive
- pressure transducer
- piezo
- gold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 title description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 title 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 43
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 21
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 21
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims description 3
- RZVXOCDCIIFGGH-UHFFFAOYSA-N chromium gold Chemical compound [Cr].[Au] RZVXOCDCIIFGGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims 2
- 240000007673 Origanum vulgare Species 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 13
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
THE BABCOCK & WILCOX COMPANY 23. Mai 1979
161 East 42nd Street Case No. 4251
New York, New York 1001? B 1335 Al/Kr U. S. A.
Beschreibung
Druckmeßwertwandler mit elektrisch abgeschirmten piezoohmschen Meßfühlern
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Druckmeßwertwandler, insbesondere auf Halbleiterdruckmeßfühler mit
in diese hineindiffundierten piezoohmschen Meßfühlern.
Wandler, welche eine Widerstandsänderung entsprechend der auferlegten Druckärierung erzeugen, haben bisher Dünnfilmdehnungswandler
sowie Halbleiterwandler umfaßt.
Es sind Halbleiterdruckwandler bekannt, bei welchen die Dehnungsmeßstreifenwiderstände auf einer Seite einer Einkristallhalbleitermembrane
z.B. aus Silicium gebildet sind, in welcher ein Dotiermaterial wie z.B. Bor verteilt bzw.
hineindiffundiert ist. Die Meßwiderstände sind normalerweise auf der Membrane so angeordnet, daß sie eine Brücke
bilden, wobei die Meßwiderstände gleichzeitig zug- und druckbelastet sind, wenn die Membrane durch eine Kraft
oder einen Druck, der auf die Membranoberfläche aufge-
bracht wixd, durchgebogen wird. Es sind viele Konfigurationen
von Widerstandselementen auf solchen Siliciummembranen bekannt. Beispiele solcher verschiedenen Konfigurationen
sind in den US-PS'en 3 537 319 und 3 697 918 beschrieben.
Unabhängig von der Widerstandskonfiguration haben Druckwandler, welche diffundierte Widerstandsdehnungsmesser
verwenden, sowohl lang- wie auch kurzfristige Driftprobleme, welche durch eine Anhäufung von Ladungen auf der
Wandleroberfläche mit den in diese hineindiffundierten Dehnungsmessern verursacht werden. Solche Oberflächenladüngen
können durch eine Polarisierung des mit dem Wandler in Berührung stehenden Fluids, durch äußere Spannungsquellen, wie z.B. Gleichtaktstörspannungsquellen sowie
durch andere Phänomene entstehen. Die Wirkung einer Oberflächenladung
auf dem Wandler kann wie folgt beschrieben werden. Ladungen auf der Oberfläche einer Oxidschicht,
welche einen Halbleiter bedeckt, induzieren Spiegelladungen in dem Halbleitermaterial. Wenn der Halbleiter
z.B. ein η-Halbleiter ist, stößt eine negative auf der Wandleroberfläche induzierte Oberflächenladung negative
Ladungen in dem Halbleiter zurück, wodurch eine Verringerung der Elektronenzahl in diesem Bereich verursacht
wird. Dies wird "Verarmung" genannt, da die Majoritätsträger in dem Halbleiter in diesem Bereich verarmt werden.
Wenn auf der Oberfläche der über dem η-Typ Wandler angeordneten Oxidschicht eine positive Oberflächenladung
induziert wird, tritt ein Anstieg in der Elektronenzahl in diesem Bereich auf. Diese Wirkung wird "Anhäufung" genannt.
Die gleichen Wirkungen treten mit p-Typ Material auf, wobei jedoch die Polarität der Spannungen umgekehrt
OvJ ist. Im Falle des hineindiffundierten piezoohmschen Dehnungsmessers
ist sowohl η-Typ wie auch p-Typ Material vorhanden. Das Grundmaterial ist ein η-Typ Material und
die hineindiffundierten Widerstände sind p-Typ Material.
030011/05*9
Wenn der Dehnungsmesseraufbau der Wirkung von Oberflächenladungen auf der Oxidwandleroberfläche ausgesetzt wird,
können die diffundierten Widerstände ihren Widerstand verändern und die Sperrströme ansteigen, woraus sich mögliche
Änderungen des wirksamen Ausgangssignals des Dehnungsmeßwandlers ergeben.
Das oben erwähnte Phänomen ist von den vorliegenden Erfindern bei der Verwendung von diffundierten piezoohmschen
Druckwandlern als Druckmeßelement in einem fluidgefüllten absoluten Druckgeber beobachtet worden. Wenn eine Spannungsquelle
zwischen das Gehäuse des Druckgebers und ent-
' 5 weder die positive oder negative Klemme der Quelle eingeschaltet
wurde, wurde eine geringfügige Änderung des Ausgangssignals des Druckgebers festgestellt mit einer Zeitkonstanten
im Bereich zwischen einer halben und einer Stunde. Wenn die Polarität der Spannung umgekehrt wurde,
verschob sich das Ausgangssignal des Druckgebers in der entgegengesetzten Richtung. Die Erfinder vermuteten, daß
eine langsame Polarisierung des Fluids innerhalb des Gehäuses des Druckgebers auftrat. Bei Ersetzen der Gleichstromquelle
durch eine Wechselstromquelle wurde der erwähnte Effekt reduziert, jedoch nicht eliminiert.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die Unzulänglichkeiten
der bekannten Wandler zu vermeiden.
Dies wird bei einem Druckmeßwertwandler gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des Schutzbegehrens
erzielt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisch abgeschirmter, diffundierter, piezoohmscher
Druckmeßwertwandler geschaffen, der gegenüber jeglichen
Oberflächenladungen, die sich auf der Oberfläche des
Wandlers entwickeln, unempfindlich ist.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
030011/0549
die Oberfläche des Wandlers, in welche die piezoohmschen
Dehnungsmeßelemente hineindiffundiert sind, mit einer
leitfähigen Schicht, z.B. aus Metall, überzogen, wobei der durch die Schicht gebildete Schirm dann elektrisch
mit einer positiven Gleichspannungsquelle derart verbunden ist, um jegliche Ladungen von dem Schirm abzuführen.
Bei einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Metallschirm aus Chrom-Gold-Metallisierungsschichten.
Der schichtmäßig aufgetragene Schirm ist auf Bereiche begrenzt, welche die druckempfindlichen
Widerstände des Druckwandlers bedecken.
Bin Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht also darin,
einen elektrisch abgeschirmten Druckwandler zu schaffen. Ein anderer Aspekt besteht in der Schaffung eines gegenüber
Oberflächenladungen, welche sich auf dem Wandler
ζυ bilden können, unempfindlichen Druckwandlers. Darüber
hinaus werden jegliche Oberflächenladungen erfindungsgemäß
durch eine geeignete elektrische Verbindung des Wandlerschirms abgeführt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht des Druckmeßwertwandlers gemäß
der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Querschnittansicht des Druckmeßwertwandlers längs der Linie 2-2 der Fig. 1, und
Fig. 3 einen elektrischen Schaltplan, welcher die elektrische Verbindung des Oberflächenladungsschildes des
Druckwandlers der Figuren 1 und 2 zeigt.
0300Ί1/0549
In den Figuren 1 und 2 ist ein piezoohmscher Halbleiterdruckwandleraufbau
10 zur Verwendung in einem bekannten fluidgefüllten Druckgeber (nicht gezeigt) gezeigt,
welcher die Widerstandsänderung des Wandleraufbaus 10 entsprechend den Druckänderungen überwacht, um hierdurch eine
Anzeige des auf den Wandleraufbau 10 ausgeübten Druckes
zu schaffen.
Der Druckwandleraufbau 10 weist eine Grundplatte 12 aus
η-Typ Silicium-Blockmaterial auf, in das ein p-Typ Dotiermaterial hineindiffundiert ist, um eine Reihe von druckempfindlichen
Widerständen R zu bilden. Bei dem vorliegenden Aufbau 10 sind fünf einzelne Widerstandsmuster hineindiffundiert
mit zwei mittig angeordneten Widerständen R und R', welche bei Verwendung des Wandleraufbaus 10 im
Druckübertrager bzw. -geber die unter Druck stehenden Widerstände sind. Die Endwiderstände R. und R', welche längs
des Umfangs des Wandleraufbaus 10 in Reihe mit den Druckwiderständen
R und R1 angeordnet sind, sind die Wider-
c c
stände, welche bei Verwendung des Wandleraufbaus 10 in dem Druckgeber unter Zug stehen. Ein fünfter Widerstand R, ist rechtwinklig zu den druckempfindlichen Widerständen R angeordnet, um den fünften Widerstand R, druckunempfindlich zu machen. Der Widerstand R, ist in die Grundplatte 12 hineindiffundiert und kann als Temperaturkompensationswiderstand verwendet werden.
stände, welche bei Verwendung des Wandleraufbaus 10 in dem Druckgeber unter Zug stehen. Ein fünfter Widerstand R, ist rechtwinklig zu den druckempfindlichen Widerständen R angeordnet, um den fünften Widerstand R, druckunempfindlich zu machen. Der Widerstand R, ist in die Grundplatte 12 hineindiffundiert und kann als Temperaturkompensationswiderstand verwendet werden.
Beim Diffusionsvorgang, bei welchem ein Dotiermaterial
in das η-Typ Silicium-Grundmaterial hineindiffundiert, um die p-Typ diffundierten Widerstände zu bilden, wird längs
der gesamten Oberfläche der Grundplatte, in welche die Widerstände hineindiffundiert werden, eine Schicht aus
° Siliciumdioxid gebildet. Die Siliciumdioxidschicht wirkt
als elektrischer Isolator und als Schutzschicht für die Halbleitereinrichtung, welche durch die Diffusion von Verunreinigungen
in die n-Typ-Grundplatte zur Ausbildung der
030011/0549
diffundierten Widerstände R , R' , R1 R' gebildet ist.
Diese Siliciumdioxidschicht wird selektiv in einer Weise
entfernt, welche später ^beschrieben wird, um eine Schicht
14 auf der Oberfläche der Grundplatte mit Ausnahme der
elektrischen Kontaktbereiche 16 für die Widerstände R ,
R1, R,, R' zurückzulassen und die elektrische Verbindung
10
von R zu R, zu erleichtern.
Wenn man den soweit beschriebenen Aufbau betrachtet, wird angemerkt, daß ein funktionierender Halbleiterdruckwandleraufbau
durch Schaffung eines elektrischen Kontaktes zu den Kontaktpunkten 16 in den Bereichen erhalten wird,
in welchen die Siliciumdioxidschicht entfernt worden ist, wodurch die Messung der Widerstandsänderungen über den
Widerständen R , R1, R. und R* möglich ist. Wie jedoch bereits
bei der Erörterung des Standes der Technik erwähnt worden ist, kann der Aufbau einer Oberflächenladung eine
Verarmung oder Anhäufung bewirken, welche störend in den stationären kontinuierlichen Betrieb des in einem Druckübertrager
montierten Wandleraufbaus 10 eingreifen würde. Um dieses Problem zu vermeiden, ist eine Schicht 1S aus
Chrommaterial mit einer Dicke zwischen 750 und 1000 Ä über den Widerständen R , R1 , R, und Ri. abgelagert, ge-
C^ C t t.
folgt von einer Schicht 20 aus Goldmaterial mit einer Dicke von ungefähr 5 000 A über dem Chrommaterial. Die
Chrommaterialschicht 18 wird zuerst abgelagert, da die Goldmaterialschicht nicht so leicht an der η-Typ Silicium-
Grundplatte 12 und der Silicium-Oxidschicht 14 haftet, wie dies die Chromschicht 18 tut. Andererseits haftet
die Goldschicht 20 sehr gut an der Chromschicht 18. Da die Goldschicht 20 im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit
und hohe elektrische Leitfähigkeit wünschenswert
ist, wird die Chromschicht 18 als Zwischenschicht verwendet.
Der Temperaturkompensationswiderstand R, ist nicht mit einer Chrom-Gold-Abschirmschicht 18, 20 bedeckt, da
er bei der tatsächlichen Druckmessung nicht wie die
030011/0549
Widerstände R und R ins Spiel kommt. Aus Herstellungsgründen
wird der Kontakt mit den diffundierten Widerständen R , R', R und R' mit der gleichen Chrom-Gold-Schicht
hergestellt, welche für den Schirm benutzt wird, wobei Leitungen über die Oberfläche der Siliciumdioxidschicht
zu großen Kissen für die Befestigung von Drähten von einer äußeren Quelle ausgestreckt sind.
Bei der Montage des Wandleraufbaus 10 in einem Druckgeber
wird der Wandleraufbau 10 normalerweise mit einem hohlen Unterstützungsaufbau 17 verbunden, welcher eine
Druckübertragung auf die Widerstände R , R1, R. und R'
C t-» ι«· A--
ermöglicht. Um die Ausrichtung des Wandleraufbaus 10 mit
diesem Unterstützungsaufbau 17 zu erleichtern,sind eine
Reihe von Ausrichtungsringen 22 auf der Oberfläche des Wandleraufbaus 10 geformt, welche den inneren Umfang 19
des Unterstützungsaufbaus 17 bestimmen und die Ausrichtung
dieses durch die Ringe 22 bestimmten Umfangs mit dem tatsächlichen
Umfang 19 des Unterstützungsaufbaus 17 erfordern.
Wie in Fig. 3 gezeigt, werden, wenn der Wandleraufbau 10 in einem Druckgeber montiert ist, die nachfolgenden
elektrischen Verbindungen mit den Meßwiderständen R und R sowie der die Meßwiderstände R und R bedeckenden
Chrom-Gold-Abschirmschicht 18, 20 hergestellt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird nur der druckbelastete
Widerstand R in Verbindung mit seinem benachbarten zugbelasteten Widerstand R. verwendet. Eine Gleichspannungsquelle von ungefähr 10VoIt wird an die seriengeschalteten
Widerstände R und R. angelegt und der Ausgang des zugbelasteten Widerstands R. wird überwacht. Wenn sich der
*" auf den Wandleraufbau 10 aufgebrachte Druck ändert,
ändert sich ebenfalls der Widerstand der Widerstände R und R in bekannter Weise, wodurch die Spannungs- und/oder
Stromänderung am Widerstand R. die Anzeige des Druckes er-
03001 1/0549
29210A3
inöglicht. Wie gezeigt, sind die Chrom-Gold-Schirme 18, 20,
welche die Widerstände R und R bedecken, elektrisch durch einen Schaltdraht 24 verbunden, wobei die beiden Schirme
ihrerseits durch eine Leitung 26 mit der positiven Klemme der lOVolt-Gleichspannungsquelle verbunden sind. Die Leitung
26- ist hei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 tatsächlich
eine der Spuren bzw. Leiter 20, die zum äußeren Um-
'0 fangskissen. zur äußeren Leitungs-bzw. Drahtverbindung verlaufen.
Diese Verbindung des Gold-Chrom-Schirms 20, 18
mit der gleichen Spannungsquelle, welche mit den Widerständen
R und R. verbunden ist, scheint den Schirm auf einem festen Potential in bezug zur Grundplatte zu halten
'5 und verhindert die Anhäufung von Oberflächenladung über
den Widerständen R und R,, welche ihre Effektivwerte und
das Ausgangssignal des Meßfühlers in der oben beschriebenen Weise ändern würde. Demzufolge ist keine veränderliche
Spiegelladung von irgendeiner Oberflächenladung möglich,
on
υ da jede überschüssige Ladung, welche eine Schirmspannung induzieren will, welche von der 1OVolt-Meßschaltungsspannung abweicht, in die Spannungsquelle abgeführt wird. Demzufolge sind die oben erörterten Driftprobleme, welche normalerweise mit solchen Meßwiderständen, die einer Ober-
υ da jede überschüssige Ladung, welche eine Schirmspannung induzieren will, welche von der 1OVolt-Meßschaltungsspannung abweicht, in die Spannungsquelle abgeführt wird. Demzufolge sind die oben erörterten Driftprobleme, welche normalerweise mit solchen Meßwiderständen, die einer Ober-
flachenladungsanhäufung unterworfen sind, verbunden sind,
wirksam eliminiert.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 wird
ein klares Verständnis des Druckwandleraufbaus 10 nach
der folgenden Erörterung des Herstellungsverfahrens de?
Aufbaus 10 erhalten.
Wie oben bereits erwähnt, werden die p-Typ Widerstände
in die η-Typ Grundplatte hineindiffundiert zur Ausbildung von Widerständen R , R1, R. und R' . Als Folge dieses
Diffusionsprozesses wird eine Siliciumdioxidschicht auf der gesamten Oberseite 28 des η-Typ Siliciummaterials 12
gebildet. Um für die Widerstände R , R1, R , R' und R,
C C L·- κ*- ■*»■
030011/0549
elektrische Kontakte zu schaffen, wird eine Reihe von Punkten 16 unter Verwendung bekannter Ktztechniken weggeätzt,
welche sich nach unten bis zu dem p-Typ Siliciummaterial der Piezowiderstände R , R1, R und R' sowie
L·- L- L L.
des Temperaturkompensationswiderstandes R, zur Ausbildung
elektrischer Kontakte erstrecken. Das Siliciumdioxidmaterial wird auch in dem Bereich weggeätzt, welcher sich vom
IQ Umfang 30 bis zum Ende der Seiten 32 des Druckwandleraufbaus
10 erstreckt. Dieser weggeätzte Bereich wird als Kontaktbereich verwendet, um den Chrom-Gold-Schirm 18, 20,
der sich über den Widerstand R. erstreckt, leicht mit dem Chrom-Gold-Schirm 18, 20, der sich über den Widerstand R
erstreckt, zu verbinden durch Verbindung des Schaltdrahts 24 zwischen dem Bereich außerhalb des ümfangs 30 und des
Schirms 18, 20 über dem Widerstand R_. Es wird angemerkt,
daß der Schirm 18, 20 über dem Widerstand Rfc mit dem weggeätzten
Bereich, der sich jenseits des Umfangs 30 erstreckt, durch Leitungsbahnen (runners) 34 verbunden wird,
welche während des später beschriebenen Verfahrens gebildet werden. Um den Oberflächenschirm über den Widerständen
R , R1, R und R' zu bilden, wird eine Schicht 18
C C "C t
aus Chrom auf die gesamte Oberfläche der Grundplatte 12 einschließlich der geätzten und ungeätzten Teile vakuumaufgedampft.
Dieses bekannte Vakuumaufdampfungsverfahren
wird fortgestetzt, bis die Chromschicht 18 in einer Dicke zwischen 750 und 1000 A abgelagert ist. Chrom wird
verwendet, da es ausgezeichnete Haftungseigenschaften
mit dem η-Typ Siliciummaterial sowie mit dem Siliciumdioxidmaterial aufweist und außerdem den gewünschten Umfang
an elektrischer Leitfähigkeit hat. Anschließend wird eine 5000 A dicke Goldschicht 20 auf die gesamte Chromschicht
18 vakuumaufgedampft. Gold hat eine ausgezeichnete
Adhäsion mit Chrom sowie Korrosionswiderstandsfähigkeit und ausgezeichnete elektrischeLeitfähigkeit. Der Grund,
daß Gold nicht direkt auf der η-Typ Silicium und der SiIiciumdioxidoberflache
abgelagert wird, besteht darin, daß
0 3 0 011 / ff5 S * 9
Gold, welches wünschenswert ist aus Gründen der Korrosionsbeständigkeit
and der elektrischen Leitfähigkeit, eine relativ geringe Haftung bzw. Adhäsion mit den vorgenannten
Oberflächen hat, wobei es jedoch eine ausgezeichnete
Adhäsion mit der Chromoberfläche 18 aufweist. Anschließend
wird photoohmsches Material auf die Goldoberfläche 20 aufgebracht und die mit photoohmschen Material
bedeckte Oberfläche wird dann durch eine Maske belichtet, welche eine Belichtung der Bereiche 20 und 22 in Fig. 1
ermöglicht, während die Bereiche 14 in Fig. 1 abgedeckt sind. Die Maske wird dann entfernt und das photoohmsche
Material in bekannter Weise entwickelt, wodurch das unbelichtete photoohmsche Material aus den Bereichen 14 in
Fig. 1 entfernt wird. Anschließend werden bekannte Ätzmaterialien verwendet, um das Gold in den Bereichen, welche
nicht durch das photoohmsche Material geschützt sind, wegzuätzen, gefolgt von einem Wegätzen des Chroms aus den
gleichen nicht durch das photoohmsche Material geschützten Bereichen. Es werden gesonderte Ätzmaterialien verwendet,
um individuell das Gold und Chrom wegzuätzen, da ein Universalätzmittel, das gleichzeitig in effektiver
Weise beide Materialien entfernt, nicht gefunden worden ist. Die vorgenannten Schritte lassen einen fertig
bearbeiteten Wandleraufbau 10 zurück, wie er in den Figuren
1 und 2 gezeigt ist. Obwohl ein Deckbelag über den gesamten Aufbau plaziert werden könnte, hat sich ein solcher
Belag nicht als erforderlich erwiesen.
030011/0549
Leerseite
Claims (10)
1.J Druckmeßwertwandler mit abgeschirmten piezoohmschen
Dehnungsmessern, gekennzeichnet durch -ein Grundmaterial (12) einer elektrischen Polarität,
-ein piezoohmesches Material, ausgebildet in dem Grundmaterial mit einer von der Polarität des Grundmaterials
unterschiedlichen Polarität,
-eine sich über das piezoohmsche Material erstreckende
Oxidschicht (14) und
-eine Schicht (18, 20) aus elektrisch leitfähigem Material, die sich über die das piezoohmsche Material
bedeckende Oxidschicht erstreckt und elektrisch zur Abführung einer jeden auf ihr aufgebauten Oberflächenladung
verbindbar ist.
2. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus elektrisch leitfähigem Material, welche
die Oxidschicht (14) bedeckt, eine Schicht (18) aus Chrom
und eine darüberliegende Schicht (20) aus Gold aufweist.
0 3 0011/0549
VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT - PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BE.FORE THE EUfWtAN PAIt Γ. τ O- FOE
MANDATAIRES AGREES PHhS L'OFFICE ELIWO
3. Druckwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Chrom-Gold-Schicht Π8, 20) elektrisch
β mit einer Spannungsquelle verbunden ist.
4. Druckwandler nach Anspruch 3T dadurch gekennzeichnet,
daß die Chrom-Gold-Schicht (1S, 20) elektrisch mit der
positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle verbunden ist-
5. Druckwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle an das piezoohmsche Material
angelegt ist.
6. Druckwandler nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial (12) ein
ri-Typ Siliciummaterial und das piezoohmsche Material ein p-Typ Siliciummaterial ist, das durch Diffusion eines Dotiermaterials
in das η-Typ Silicium-Grundmaterial gebildet ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Druckwandlers mit abgeschirmten
piezoohmschen Dehnungsmessern, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:
-Herstellen eines Grundmaterials mit einer Reihe von in diesem diffundierten Piezowiderständen, bedeckt
mit einer Oxidschicht,
-Wegätzen der Oxidschicht im Bereich der Piezowiderstände zur Schaffung elektrischer Kontaktlöcher für
diese Piezowiderstände,
-Vakuumaufdampfen einer Schicht aus elektrisch leitfähigem Material auf der gesamten Oberfläche des
Wandlers mit den in diesen hineindiffundierten Piezowiderständen und
-selektives Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht, um nur auf der Oberfläche dieser Piezowiderstände
eine elektrisch leitfähige Schicht zu belassen.
030011/0549
8» Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vakuumaufdampfen einer Schicht aus elektrisch leitfähigem
Material das Vakuumaufdampfen einer Chromschicht gefolgt
vom Vakuumaufdampfen einer Goldschicht auf die Chromschicht umfaßt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich—
net, daß das selektive Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht das Beschichten der elektrisch leitfähigen
Schicht mit einem photoohmschen Material, das Abdecken des photoohmschen Materials und das Belichten dieses Materials,
gefolgt von der Entwicklung des photoohmschen Materials zur Entfernung des gesamten von der Maske bedeckten
photoohmschen Materials umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das selektive Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht zusätzlich das individuelle Wegätzen der Goldschicht
mit einem ersten Ätzmittel, gefolgt vom Wegätzen der Chromschicht mit einem zweiten Ätzmittel umfaßt.
0300Ί1/05*9
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US93730478A | 1978-08-28 | 1978-08-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2921043A1 true DE2921043A1 (de) | 1980-03-13 |
| DE2921043C2 DE2921043C2 (de) | 1985-07-04 |
Family
ID=25469756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2921043A Expired DE2921043C2 (de) | 1978-08-28 | 1979-05-23 | Druckmeßwertwandler |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5533092A (de) |
| AU (1) | AU503379B1 (de) |
| BR (1) | BR7902641A (de) |
| CA (1) | CA1134021A (de) |
| DE (1) | DE2921043C2 (de) |
| ES (2) | ES480076A1 (de) |
| FR (1) | FR2435022A1 (de) |
| GB (1) | GB2029094B (de) |
| IT (1) | IT1112793B (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3026785A1 (de) * | 1979-07-17 | 1981-02-05 | Data Instr Inc | Druckwandler und verfahren zu seiner herstellung |
| DE102007057877A1 (de) | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Drucksensor |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5796573A (en) * | 1980-12-08 | 1982-06-15 | Hitachi Ltd | Semiconductor strain transducer |
| JPS58197780A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-17 | Hitachi Ltd | 半導体圧力変換器 |
| JPS59230101A (ja) * | 1983-06-13 | 1984-12-24 | Tokyo Electric Co Ltd | 歪センサ |
| CA1314410C (en) * | 1986-12-08 | 1993-03-16 | Masanori Nishiguchi | Wiring structure of semiconductor pressure sensor |
| FR2643148B1 (fr) * | 1989-02-15 | 1991-12-06 | Schlumberger Ind Sa | Capteur de pression du type semiconducteur sur isolant |
| CN116222839B (zh) * | 2023-05-09 | 2023-07-18 | 苏州亿波达光电子科技有限公司 | 一种感测元件及压力传感器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2913772A1 (de) * | 1978-04-05 | 1979-10-18 | Hitachi Ltd | Halbleiter-druckwandler |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE875879C (de) * | 1951-07-25 | 1953-05-07 | Land | Abschirmverfahren fuer Dehnungsmessstreifen |
| GB1265018A (de) * | 1968-08-27 | 1972-03-01 | ||
| US4050049A (en) * | 1976-02-09 | 1977-09-20 | Signetics Corporation | Solid state force transducer, support and method of making same |
| FR2367280A1 (fr) * | 1976-10-08 | 1978-05-05 | Schlumberger Ind Sa | Capteur a jauges de contrainte equipe d'une sonde de temperature |
-
1979
- 1979-03-01 AU AU44732/79A patent/AU503379B1/en not_active Ceased
- 1979-03-21 GB GB7909862A patent/GB2029094B/en not_active Expired
- 1979-04-27 BR BR7902641A patent/BR7902641A/pt unknown
- 1979-04-28 ES ES480076A patent/ES480076A1/es not_active Expired
- 1979-04-28 ES ES480075A patent/ES480075A1/es not_active Expired
- 1979-04-30 IT IT22259/79A patent/IT1112793B/it active
- 1979-05-23 DE DE2921043A patent/DE2921043C2/de not_active Expired
- 1979-06-15 CA CA329,874A patent/CA1134021A/en not_active Expired
- 1979-06-28 FR FR7916710A patent/FR2435022A1/fr active Granted
- 1979-07-27 JP JP9516179A patent/JPS5533092A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2913772A1 (de) * | 1978-04-05 | 1979-10-18 | Hitachi Ltd | Halbleiter-druckwandler |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3026785A1 (de) * | 1979-07-17 | 1981-02-05 | Data Instr Inc | Druckwandler und verfahren zu seiner herstellung |
| DE102007057877A1 (de) | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Drucksensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR7902641A (pt) | 1980-03-18 |
| AU503379B1 (en) | 1979-08-30 |
| IT7922259A0 (it) | 1979-04-30 |
| GB2029094A (en) | 1980-03-12 |
| JPS5533092A (en) | 1980-03-08 |
| ES480076A1 (es) | 1979-11-16 |
| GB2029094B (en) | 1983-01-26 |
| FR2435022A1 (fr) | 1980-03-28 |
| FR2435022B1 (de) | 1983-04-01 |
| DE2921043C2 (de) | 1985-07-04 |
| IT1112793B (it) | 1986-01-20 |
| CA1134021A (en) | 1982-10-19 |
| ES480075A1 (es) | 1979-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2919418C2 (de) | ||
| DE69210041T2 (de) | Entwurf von piezoresistivem drucksensor aus silizium | |
| DE4019821C2 (de) | Halbleiterbeschleunigungsmesser und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE69408005T2 (de) | Halbleitervorrichtung mit piezoresistivem Druckwandler | |
| DE2429894A1 (de) | Polykristalliner monolithischer druckfuehler und verfahren zu dessen herstellung | |
| DE2705068A1 (de) | Feststoffenergiewandler und verfahren zu dessen herstellung | |
| DE8407322U1 (de) | Piezoresestive druckmesszelle | |
| DE1959900A1 (de) | Druckmessfuehler | |
| DE2709945A1 (de) | Kapazitiver druckwandler und verfahren zu dessen herstellung | |
| DE2221062B2 (de) | Kapazitiver Druckwandler | |
| DE4030466C2 (de) | Piezo-Widerstandsvorrichtung | |
| DE3407923C2 (de) | Magnetfeldsensor | |
| DE2617731C3 (de) | Miniaturdruckmeßwandler | |
| DE4133008C2 (de) | Kapazitive Drucksensoren und Herstellungsverfahren hierzu | |
| DE3007557A1 (de) | Elektrometer-messfuehler | |
| DE4203833A1 (de) | Verfahren zur herstellung von siliziumhalbleiter-beschleunigungsmesser-bauelementen | |
| DE2921043A1 (de) | Druckmesswertwandler mit elektrisch abgeschirmten piezoohmschen messfuehlern | |
| DE102020120232A1 (de) | Mems-sensor | |
| DE2349463B2 (de) | Halbleiter-Druckfühler | |
| DE3781388T2 (de) | Leitungsnetz-struktur fuer halbleiter-drucksensor. | |
| DE2323102A1 (de) | Messelement aus einem halbleiter-piezowiderstand und verfahren zu dessen herstellung | |
| DE2541749A1 (de) | Toroidfoermiger, elektrolytischer winkel-messwertumformer | |
| DE69821206T2 (de) | Rasterprobenmikroskop mit integriertem Ablenkungssensor | |
| DE3532615A1 (de) | Anordnung in einem hydrophon | |
| DE69324454T2 (de) | Herstellungsverfahren für Dehnungswandler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |