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DE2349463A1 - Silicium-druckfuehler und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Silicium-druckfuehler und verfahren zu dessen herstellung

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DE2349463A1
DE2349463A1 DE19732349463 DE2349463A DE2349463A1 DE 2349463 A1 DE2349463 A1 DE 2349463A1 DE 19732349463 DE19732349463 DE 19732349463 DE 2349463 A DE2349463 A DE 2349463A DE 2349463 A1 DE2349463 A1 DE 2349463A1
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DE
Germany
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pressure
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sensitive
silicon
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DE19732349463
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English (en)
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William Lloyd George
Jack Leonard Saltich
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Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
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Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring 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
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/0052Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
    • G01L9/0055Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements bonded on a diaphragm
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

ΡΔΪ ENTANWALTE λλ , Q / β Q
DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS ^
DR.-ING. HANS LEYH
UlPL.-ING. ERNST RATiIMANN <
München 7i, 1. Oktober Γ)7'3
Melchlorstr. 42
Unser Zeichen:
Motorola, Inc.
9401 West Grand Avenue
.Franklin Park, Illinois
V.St.A.
Silicium-Druckfühler und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Silicium-Druckfühler, der auf einer monokristallinen, längs einer vorgegebenen kristallographischen Ebene geschnittenen Siliciumscheibe ausgebildet wird, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Ein solcher Silicium-Druckfühler dient-der Umwandlung einer mechanischen Verbiegung bzw. eines mechanischen Zuges in einen elektrischen Strom, dessen Amplitude !proportional der mechanischen Änderung ist. Bei dem Silicium-Druckfühler ändert sich der Widerstand in Abhängigkeit von der mechanischen Deformation, so dass bei der Verwendung eines solchen Druckfühlers in einer Brückenschaltung die Brückenschaltung durch die Deformation aus dem Widerstandsgleichgewicht gebracht werden kann und eine Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der mechanischen Verformung liefert. .
Ps/wi - Das
409816/0835
Ji, MO96P-1O54-
Das physikalische Verhalten von HaIt)Ieitermaterial mit PiezowiderStandseigenschaften ist allgemein bekannt. In diesem Zusammenhang wurde insbesondere monokristallines Silicium intensiv untersucht. Die Fähigkeit eines bestimmten Materials, den Widerstand in Abhängigkeit von der Einwirkung einer mechanischen Kraft zu ändern, kann durch einen Messfaktor (gage · factor) gekennzeichnet werden. Dieser Messfaktor ist mathematisch wie folgt definiert:
dR/Rn
Messfaktor GF =
In dieser Gleichung ist Rq der Anfangswiderstand, Lq die Anfangslänge, dR die Änderung des elektrischen Widerstands und dL die Änderung der Länge.
Vor der Entdeckung der Piezoeigenschaften von Halbleitermaterialien war es allgemein üblich, Dehnungsfühler aus Draht zu verwenden. Diese Draht-Dehnungsfühler zeigten eine vernachlässigbare Leitfähigkeitsinodulatlon wegen der angelegten Kräfte. Nichtsdestoweniger wurden sie für lange Zeit vorwiegend für die Dekungsmessung verwendet. Die Empfindlichkeit eines Draht-Detningsfühlers ist wesentlich kleiner als die eines Piezowiderstandselementes, so dass ein solcher Siücium-Druckfühler um viele Grössenordnungen empfindlicher ist als ein Draht-Dehnungsfühler. Nachfolgend wird für verschiedene Halbleitermaterialien der Messfaktor GF und die zugeordnete kristallographische Orientierung angegeben. Der Messfaktor GF ist ein Proportionalitätsfaktor, der bei Drahtmessfühlern auch als K-Faktor bezeichnet wird.
- 2 - - TABELLE I
40 9'8 16/0835
2343463
M096P-1054
P TABELLE I illori
Si N 111
Si N 111
Si P 100
Si P 100
Si N 110
Si N 110
Ge P 111
Ge P 111
InSb N 100
InSb 100
175
. -133 '
120 -55 -157 102 -4-5 -74
Ein maximaler Messfaktor ergibt sich bei einer 111-Kristallorientierung für ein P-leitendes Silicium mit einem Widerstand grosser als 1,0 Ohm-cm. Es wurde ferner festgestellt, dass eine Maximalisierung des Messfaktors auch zu einer Maximalisierung des Temperaturkoeffizienten des Messfa"ktors -führt und die Nichtlinearität der angelegten Spannung nicht minimalisiert. Diese Einflüsse auf den Messfaktor erfordern zur Überwindung der Nachteile verschiedene Handelsausführungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiter-Druckfühler zu schaffen, der die Nachteile bekannter Draht-Dehnungsfühler überwindet und bei hoher mechanischer Verstärkung sehr klein aufgebaut sein kann. Dieser Druckfühler soll ein sehr grosses Längen-Dickenverhältnis haben und derart ausgebildet sein, dass auf dem Halbleiterträger eine Brückenschaltung aus mehreren Elementen möglich ist, wobei druckempfindliche und nicht druckempfindliche Widerstandselemente vorhanden 'sind. Das Verfahren zur Herstellung dieses Halbleiter-Druckfühlers soll die Herstellung der Druckfühler mit grosser Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit möglich machen, wobei bei der Herstellung nur ein sehr geringer, die hohen
- 3 - Anforderungen
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Ij MQ96P-1O54·
Anforderungen nicht erfüllender Anteil.von Fühlern anfällt.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs erwähntön Verfahren, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf der einen Oberfläche der monokristallinen Siliciumscheibe eine P+-lei*- tende erste Schicht aufgebracht wird, über der eine zweite Schicht aus monokristallinem Silicium einer ersten Leitfähigkeit ausgebildet wird, dass in der Oberfläche der zweiten Schicht ein Abschnitt einer zweiten Leitfähigkeit aus monokristallinem Silicium gebildet wird, der als druckempfindliches Piezowiderstandselement wirkt, und dass die Siliciumscheibe von der anderen Oberfläche aus selektiv bis zur ersten Schicht unter Verwendung eines KOH-Ätzmittels geätzt wird, um einen relativ dicken Bereich und einen relativ dünnen Bereich zu schaffen, wobei der letztere das druckempfindliche Piezowiderstandselement trägt.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen des erfinderischen Herstellungsverfahrens sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch in vorteilhafter Weise mit einem Silicium-Druckfühler gelöst, der aus einer Halbleiterseheibe mit einem verhältnismässig dünnen inneren Bereich .und einem -verhältnismässig dicken äusseren Bereich aufgebaut und längs einer bestimmten Kristallebene geschnitten ist. Dieser Silicium-Druckfühler ist erfindungsgemäss dadurch ausgezeichnet, dass eine erste Schicht aus P+-leitendem monokristallinem Silicium einen unteren Abschnitt des inneren Bereiches bildet, der innerhalb des äusseren Bereiches angeordnet ist, dass eine zweite Schicht aus einem monokristallinen Silicium einer ersten Leitfähigkeit einen oberen Abschnitt des inneren Bereiches innerhalb des äusseren Bereiches "bildet, und dass zumindest ein druckempfindliches Widerstandselement aus einem monokristallinen Silicium vom zweiten Leitfähigkeitstyp auf der Oberfläche der zweiten
Schicht
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5 MO96P-1O54- -
Schicht angebracht ist und sich bis über den äusseren Bereich erstreckt, wobei die Gesamtdicke im inneren Bereich eine
_2
Abmessung von etwa 1,5 x IO mm nicht übersteigt.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen des Silicium-Druckfühlers sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen. '
Das erfindungsgemässe Verfahren geht in vorteilhafter Weise von einer monokristallinen Siliciumscheibe aus, die längs der 110-Kristallebene geschnitten ist. Auf der einen Oberfläche dieser Siliciumscheibe wird eine epitaxiale Schicht mit Borstörstellen aufgebaut, so dass eine P+-leitende monokristalline Siliciumschicht entsteht. Auf dieser Schicht wird eine weitere epitaxiale Schicht aufgebracht, die mit . Störstellen versehen ist, welche zu einem N~-leitenden monokristallinen Silicium führen. Diese N~-leitende Schicht ist sehr nützlich für die Herstellung bzw. Anbringung weiterer Halbleiterkomponenten auf der Halbleiterscheibe, jedoch kann diese Schicht genau so gut aus P-leitendem Material bestehen, wenn dies vom Standpunkt des gewünschten Piezowiderstandsmaterials vorteilhaft ist.
Für das Fabrikationsverfahren, das bei der Erfindung Verwendung findet, wird ein Schnitt des Siliciumkristalls längs .der 111-Kristallebene eliminiert, da während eines späteren Verfahrensschrittes eine Ätzung mit Kaliumhydroxyd (KOH) vorgesehen ist. Für diese Ätzung müssen Schnitte längs der 100- oder HO-Kr istallebene Verwendung finden, da diese leicht und kontrolliert mit KOH ätzbar sind.
Die Auswahl der Störstellen für die Herstellung der Piezowiderstandselemente hängt einerseits vom Verwendungszweck des Druckfühlers und andererseits von den notwendigen weiteren Halbleiterelementen auf derselben Halbleiterscheibe ab. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Druckfühlex
- 5 - ; ' 409816/0835
ζ Μ096Ρ-1054
in einer Atmosphäre verwendet wird, deren Temperatur sich in einem weiten Bereich ändert. Ausserdem ist es wünschenswert, dass weitere Halbleiterelemente und Anordnungen auf derselben Halbleiterscheibe angebracht sind,und deshalb ist es vorteilhaft, das Fühlerelement in Form eines P-leitenden monokristallinen Siliciums auszubilden, wobei der Siliciumkristall längs der 110-Kristallebene geschnitten ist. Für weitere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, z.B. ein N-leitendes monokristallines Silicium zu verwenden, das längs der 100-Kristallebene geschnitten ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine-^-leitende epitaxiale Schicht auf einer P+-leitenden epitaxialen Schicht gebildet und dann das P-leitende und druckempfindliche Piezowiderstandselement in die Oberfläche der N-leitenden monokristallinen Siliciumschicht eindiffundiert. Diese Diffusion wird so ausgeführt, dass zwei parallel liegende druckempfindliche Piezowiderstandselemente entstehen. Zwei weitere Bereiche werden derart in die Oberfläche des N-leitenden monokristallinen Siliciumsdiffundiert, dass zwei weitere Piezowiderstandselemente entstehen^ die jedoch nicht druckempfindlich sind aufgrund ihrer Anordnung auf der Halbleiterscheibe. Die vier Elemente werden elektrisch miteinander in Form einer Brückenschaltung verbunden.
Auf der Rückseite der so bearbeiteten Siliciumscheilbe wird durch Ätzen mit KOH ein bestimmter Bereich abgetragen, wobei der ittzvorgang an der P+-leitenden monokristallinen Siliciumsühicht beendet wird. Dadurch entsteht ein verhältnismäßig dünner innerer Bereich und ein verhältnismässig dicker äusserer Bereich. Dabei sind die druckempfindlichen Piezowiderstandselemente im inneren dünnen Bereich angeordnet und haben einen verhältnismässig geringen Durchmesser, wogegen die druckunempfindlichen Widerstandselemente im äusseren Bereich angebracht sind, der verhältnismässig dick ist.
- 6 - ' Elektrische
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5" MQ96P-1O54-
Elektrische Anschlussverbindungen zu den Wi der stands elementen können in herkömmlicher Weise durch Metallisation ausgeführt werden und dienen dazu, eine Brückenschaltung aufzubauen. Wenn unter dem Einfluss eines von aus sen einwirkenden Druckes das druckempfindliche Piezowiderstandselement eine Verbiegung bzw. eine Dehnung erfährt, ändern sich die Widerstandseigenschaften einesteils der Brückenschaltung, wodurch ein Ausgangssignal erzeugbar ist, das ein Mass für die Widerstandsänderung und . damit den einwirkenden Druck ist.
Die Verwendung einer P+-leitenden Schicht in Verbindung mit der anisotropischen Ätzung durch KOH macht es möglich, zwei druckempfindliche PiezowiderStandselemente zu schaffen, die äusserst dünn sind bezüglich ihrer Längsabmessung. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe mechanische Verstärkung, was dazu führt, dass der Silicium-Druckfühler in seinen Abmessungen sehr klein, z.B. unter 1,3 mm bezüglich seiner Grössenabmessung gehalten werden kann.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen: ·
Fig. la bis Id Schnitte durch Halbleiteranordnungen während verschiedener Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Silicium-Druckfühlers;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Silicium-Druckfühler gemäss Fig. 1 in einer um 90° gedrehten Ansicht;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Druckfühler;
Fig. 4 eine Brückenschaltung mit einem druckempfindlichen Element und druckunempfindlichen Elementen.
- 7 - - Gemäss
409816/.0 83B
g M096P-1054
Gemäss Fig* la besteht eine monokristalline Siliciumscheibe 10, welche längs der 110-Kristallebene geschnitten ist, aus einem Silieiumkörper 11 mit einer Schutzschicht 13 aus Siliciumnitrid (Si,N^) auf der einen Oberfläche 16 und einer Schicht 12 aus bordotiertem und P-leitendem Material, welches
epitaxial aufgewachsen ist, auf der anderen Oberfläche 18 des Siliciumkörpers 11. ■ ·
In Fig. Ib ist ein Halbleiteraufbau dargestellt, nachdem eine epitaxial« Schicht 14- auf der Oberfläche 17 der P+-leitendfen epitaxialen Schicht 12 aufgewachsen ist. Diese epitaxiale Schicht 14 besteht bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem !!"-leitenden Material. Auf der Oberfläche 19 der epitaxialen Schicht 14- ist eine Schicht 15 aus Siliciumdioxyd (SiOo) aufgebracht.
Die Darstellung gemäss Fig. Ic zeigt den Halbleiteraufbau, nachdem eine Photoresistmaske auf der Siliciumdioxydschicht 15 in bekannter Weise und anschliessend eine Ätzung sowie eine Diffusion mit bestimmten Störstellen in die Oberfläche 19 der epitaxialen Schicht 14- ausgeführt worden sind, um druckempfindliche Piezowiderstandselemente El und R3 sowie druckunempfindliche Widerstandselemente R2 und R4- zu schaffen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugt das für die Diffusion vorgesehene Material ein P-leitendes Piezowiderstandselement.
Anschliessend wird auf der Siliciumnitridschicht 13 in bekannter Weise ein Photoresistmuster aufgebracht, um bestimmte Teile der Schicht 13 zu entfernen. Darauf wird die die Widerstände Rl bis R4- umfassende Oberfläche durch Eintauchen in Wachs mit einem Schutzüberzug versehen. Die Oberfläche 16 wird einer KOH-Ätzung unterzogen, wodurch Einschnitte mit schräg verlaufenden Seitenwänden entstehen, die bis zur P+-leitenden Schicht 12 verlaufen. Diese schräg verlaufenden
- 8 - Seitenwände
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Seitenwande sind in Fig. Id mit 24 bezeichnet. Anschliessend wird die verbleibende Siliciumnitridschicht und die Photoresistschicht entfernt. Schliesslich wird mit Hilfe bekannter Verfahren eine Metallschicht aufgebracht und teilweise durch Ätzen entfernt, um Anschlüsse 20 und 21 gemäss Fig. Id sowie
22 und 23 gemäss Fig. 3 zu schaffen.
In Fig. 2 ist ein Schnittbild dargestellt, welches einen Schnitt durch den Halbleiteraufbau gemäss Fig. Id nach einer Drehung um 90° zeigt. Aus diesem Schnitt gehen die druckunempfindlichen Elemente R2 und R4 hervor. Ferner kann man aus dieser Darstellung erkennen, dass die KOH-Ätzung bei einem Material mit einer 110-Kristal!orientierung schräg verlaufende Seitenwände 24 nur in einer bestimmten Lage zur Kristallorientierung auslöst, wogegen die übrigen Wände 25 vertikal verlaufen. Wenn ein Material mit einer 100-Kristallorientierung verwendet worden wäre, wurden die Seitenwände 25 in gleicher Weise wie die Seitenwände 24 geneigt verlaufen.
In Fig. 3 ist in einer Draufsicht der fertiggestellte SiIicium-Druckfühler zu sehen. Man erkennt, dass bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Widerstandselemente El, E2, R3 und E4 aneinander angrenzen' und Anschlüsse 20, 21, 22 und
23 aufweisen, di.e entsprechend angeordnet sind, um ein Brücken-^ netzwerk gemäss Fig. 4 zu schaffen.
Dieses■Brückennetzwerk gemäss Fig. 4 ist an den Anschlüssen 21 und 22 mit der Ansteuerspannung Ve beaufschlagt und liefert an den Anschlüssen 20 und 23 cLie Aus gangs spannung Va. Wenn die Widerstandselemente E2 und E3 keinem Druck ausgesetzt sind, ist die Ausgangsspannung Va gleich Null bei einer entsprechenden Auswahl der Widerstandswerte. Wenn jedoch das Widerstand'selement R2 und/oder das Widerstandselement E3 durch eine Druckeinwirkung verbogen wird, ändert sich der jeweilige Widerstandswert, so dass die Ausgangsspannung Va von Null abweicht. ·
- 9 - Der
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MO96P-1O54-
Der erfindungsgemässe Silicium-Druckfühler, wie er aus den Fig. Id, 2 und 3 hervorgeht, ist in seinen Abmessungen ein-. malig. Die Länge der druckempfindlichen Pxezowiderstandselemente El und R2 beträgt etwa 0,89 nun und weniger bei einer Gesamtdicke im Mittelbereich mit den beiden epitaxialen
—2
Schichten 14- und 12 von-etwa 1,3 x IO mm. Damit ist es möglich, einen Druckfühler mit einer Ge samt abmessung von nicht mehr als .1,25 mm zu schaffen. Druckfühler mit derart geringen Abmessungen sind mit Mitteln1 des bekannten Standes der Technik nicht herstellbar.
• ■
- 10 - Patentansprüche
408816/0835

Claims (1)

  1. MO96P-1O54-
    Patentan Sprüche
    Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Druckfühlers auf einer monokristallinen Siliciumscheibe, die längs einer bestimmten kristallographischen Ebene geschnitten ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einen Oberfläche der monokristallinen Siliciumschexbe eine P+-IeItende erste Schicht aufgebracht wird, über der eine zweite Schicht aus monokristallinem Silicium einer ersten Leitfähigkeit ausgebildet wird, dass in der Oberfläche der zweiten Schicht ein Abschnitt einer zweiten !leitfähigkeit aus monokristallinem Silicium gebildet wird, der als druckempfindliches Pxezowiderstandselement wirkt, und dass die Siliciumscheibe von der anderen Oberfläche aus selektiv bis zur ersten Schicht unter Verwendung eines KOH-iLtzmittels geätzt wird, um einen relativ dicken Bereich und einen relativ dünnen Bereich zu schaffen, wobei der letztere das druckempfindliche Piezowiderstandselement trägt.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht EF-leitend und das druckempfindliche Piezowiderstandselement P-leitend gemacht werden*
    VerfaJiren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht epitaxial auf der einen Oberfläche der Siliciumscheibe aufgewachsen wird.
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    ή j Μ096Ρ-1Ο54
    4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht über der ersten Schicht epitaxial aufgewachsen wird.
    5· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass das druckempfindliche PiezowiderStandselement durch Diffusion ausgewählter Störstellen in die zweite Schicht zur Schaffung eines PiezowiderStandselementes vom P-Leitfähigkeit styp hergestellt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass die Siliciumscheibe längs der 110-Kristallebene geschnitten wird.
    7. Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Halbleiteraufbaus aus einer monokristallinen Siliciumscheibe mit einem verhältnismässig dünnen inneren Bereich, der von einem verhältnismässig dicken äusseren Bereich umgeben ist, dadurch gekennze ichnet, dass auf der einen Oberfläche der Siliciumscheibe eine erste Schicht eines P+-Ieitenden monokristallinen Siliciums angebracht wird, dass eine zweite Schicht von einer ersten Leitfähigkeit aus monokristallinem Silicium über der ersten Schicht angebracht wird, und dass von der anderen Oberfläche der Siliciumscheibe aus eine selektive Ätzung mit einem EOH-Ätzmittel derart ausgeführt wird, dass der verhältnismässig dünne Bereich umgeben von dem verhältnismässig dicken Bereich entsteht.
    8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn ζ e i chne t, dass zur Schaffung einer Brüekenschaltung aus druckempfindlichen Piezowiderstandselementen und nicht druckempfindlichen Elementen.bestimmte Bereiche auf der Oberfläche der
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    zweiten Schicht mit einem monokristallinen Silicium einer zweiten Leitfähigkeit versehen werden, wobei der verhältnismässig dünne innere Bereich die druckempfindlichen Piezowiderstandselemente der Brückenschaltung und der verhältnismässig dicke äussere Bereich die nicht druckempfindlichen Elemente tragen.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e,n η zeichnet, dass die zweite Schicht aus einem N-leitenden Material und die druckempfindlichen sowie die nicht druckempfindlichen Elemente aus einem P-leiten- - den Material hergestellt werden.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht auf der Oberfläche der Siliciumscheibe epitaxial aufgewachsen wird.
    11. Verfahren nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht auf der ersten Schicht epitaxial aufgewachsen wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, dadurch g e k e η η ζ ei c hne t, dass das druckempfindliche Piezowiderstandselement und die nicht druckempfindlichen Elemente der Brückenschaltung durch Diffusion bestimmter Bereiche mit einem ausgewählten Störstellenmaterial in der zweiten Schicht geschaffen werden, um diese Bereiche P-leitend zu machen.
    13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliciumscheibe längs der 110-Kristallebene geschnitten ist. . '
    14·. Verfahren nach einem oder mehreren der.Ansprüche 10 bis 13, dadurch g e k e η n*z e ic h η e t, dass für die
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    M096P-1054
    Brückenschaltung zwei druckempfindliche Piezowiderstandselemente und zwei nicht druckempfindliche Elemente in der zweiten Schicht ausgebildet werden.
    15· Silicium-Pruckfühler in einer für integrierte Schaltungen vorgesehenen Trägerscheibe mit einem verhältnismässig dünnen inneren Bereich und einem verhältnismässig dicken äusseren Bereich, wobei die Halbleiterscheibe eine Abmessung von 1,25 mm nicht übersteigt und längs einer bestimmten kristallographischen Ebene geschnitten ist, dadurch gekennzeichne t, dass eine erste Schicht (12) aus P+-leitendem monokristallinem Silicium einen unteren Abschnitt des inneren Bereiches bildet i der innerhalb des äusseren Bereiches angeordnet ist, dass eine zweite Schicht (14) aus einem monokristallinen Silicium einer ersten Leitfähigkeit einen oberen Abschnitt des inneren Bereieb.es innerhalb des äusseren Bereiches bildet, und dass zumindest ein druckempfindliches Widerst andselement (El) aus einem monokristallinen Silicium vom zweiten Leitfähigkeitstyp auf der Oberfläche der zweiten Schicht angebracht ist und sich bis über den äusseren Bereich erstreckt, wobei die Gesamtdicke im inneren Bereich eine Abmessung/etwa 1,3 x 10"" mm nicht übersteigt-.
    16. Silicium-Bruckfühler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein nicht druckempfindliches Widerstandselement (E2) aus dem monokristaliinen Silicium vom zweiten Leitfähigkeitstyp auf der Oberfläche des äusseren Bereiches angebracht ist und elektrisch mit dem druckempfindlichen Pieζowiderstandselement (El) in Verbindung steht.
    17. Silicium-Dmckfühler nach Anspruch 15, dadurch g e kennze lehnet, dass die zweite Schicht (14)
    4&3816/083S
    M096P-1054
    H-leitend- und die druckempfindlichen Piezowiderstandselemente P-leitend sind.
    18. Silicium-Druckfühler nach Anspruch 16, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass die zweite Schicht (14) ^ N-leitend und sowohl die druckempfindlichen Piezowiderstandseiemente als auch die nicht druckempfindlichen Elemente P-leitend sind.
    19- Silicium-Druckfühler nach Anspruch 18, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass die erste Schicht (12) aus einem epitaxialen monokristallinen Silicium besteht.
    20. Silicium-Druckfühler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (14) aus einem epitaxialen monokristallinen Silicium besteht.
    21. Silicium-Druckfühler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das druckempfindliche Piezowiderstandselement (Rl) aus einem innerhalb der zweiten Schicht durch Diffusion gebildeten Bereich besteht, und dass das nicht druckempfindliche Element (R2) aus einem im äusseren Bereich angeordneten Diffusionsbereich besteht. ■
    22. Silicium-Druckfühler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwei druckempfindliche Piezowiderstandselemente (Rl und R3) und zwei nicht druckempfindliche Widerstandselemente (R2 und' R4) elektrisch zu einer Brücke zusammengeschaltet sind und ein Ausgangssignal liefern, wenn die Brücke durch die Einwirkung eines Druckes auf die druckempfindlichen Piezowiderstandselemente verstimmt wird. *
    40 98 16/0835
    23. SiIicium-Druckfühler nach Anspruch 22, dadurch g e kennze ichnet, dass die die Brücke tragende Siliciumscheibe längs der 110-Kristallebene geschnitten ist.
    4 O 9 8 1 6 / U S 3 b
DE2349463A 1972-10-02 1973-10-02 Halbleiter-Druckfühler Pending DE2349463B2 (de)

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