DE2919418C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dehnungsmeßumformer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Her­ stellung nach dem Oberbegriff von Anspruch 5.

Es ist bekannt, Druckwandler dadurch herzustellen, daß Muster oder Zonen aus Materialien mit Dehnungsmeßeigenschaften auf einer elastisch verformbaren Bahn gebildet werden. Bei dem überwiegenden Teil der im Handel verfügbaren Ausführungen solcher Wandler sind entweder Zonen in eine monokristalline Membran eindiffundiert oder dünne Schichten auf einer Membran gebildet.

Zum Dünnschichttyp zählen auch solche relativ unempfindlichen Dehnungsmeßumformer, bei denen einem Siliziumsubstrat in dün­ ner Schicht nochmals Silizium als Dehnungsmeßmaterial aufge­ legt wird (US-PS 35 13 430).

Die Halbleiterausführung von Meßumformern (in eine mono­ kristalline Unterlage/Membran eindidffundierte Zonen) hat den Vorteil, daß bei der Herstellung die weit entwickelte Halblei­ tertechnologie verwendet werden kann. Diese Technologie umfaßt Schritte, wie Aufwachsen von Oxidschichten, chemisches Nieder­ schlagen von Schichten, Maskieren und chemisches und Plasma- Ätzen. Diese Schritte ermöglichen die gleichzeitige Herstel­ lung vieler identischer Wandler und Kompensationsschaltungen, einschließlich aktiver Netzwerke, auf demselben Substrat und relativ niedrige Herstellungskosten. Ein solches Verfahren ist in der US-PS 37 64 950 angegeben. Die nach diesem Verfahren hergestellten Bauelemente haben jedoch einige Nachteile. Die Stromdichte in den dotierten Zonen kann so hoch sein, daß eine fortgesetzte Eindiffusion des Dotierstoffes in das Substrat stattfindet, wodurch die Meßeigenschaften geändert werden. Die Ablenkung des Substrats bewirkt eine Kristallfehlerverschie­ bung, welche die Trägerbeweglichkeit beeinflußt. In Übergangs­ zonen eingefangene Ionen führen zu Leitfähigkeitsänderungen, welche ebenfalls die Stabilität beeinträchtigen.

Metallische Dehnungsmeß-Dünnschichtmaterialien unterliegen nicht den Instabilitäten aufgrund dieser Effekte. Jedoch ist das zugehörige Herstellungsverfahren, z. B. Elektroplattieren und Elektroätzen, teurer als die Anwendung der Halbleiter­ technologie, und dieses Herstellungsverfahren ist für die Massenproduktion wesentlich schlechter geeignet als die Halb­ leiter-Scheibenherstellung.

Aus der DE 27 45 263 A1 ist ein gattungsgemäßer Dehnungsmeßum­ former mit Dehnungsmeßstreifen aus in dünner Schicht aufgeleg­ tem metallischem Material bekannt. Bei dem dort beschriebenen Meßumformer sind auf einem nicht näher bezeichnete Substrat eine Isolierschicht, eine Metall-(Legieungs)-Schicht und Goldschichten für die die Meßstreifen verbindenden Leiterbah­ nen aufgetragen. Hieraus entsteht der Meßfühler durch geeigne­ tes Ätzen. Demzufolge sieht die DE 27 45 263 A1 als Dehnungs­ meßmaterial gut ätzbare Metalle oder Legierungen, wie Konstan­ tan oder Chrom-Nickel-Legierungen, vor. Wie jedoch schon in US-PS 30 46 782 beschrieben, wäre eine Platin-Wolfram-Legie­ rung zur Bildung der Dehnungsmeßstreifen in ihrer Meßeigen­ schaft sehr viel geeigneter als die o. g. Metalle, da ihr Wi­ derstandskoeffizient diesen gegenüber bis zu doppelt so hoch ist. Die Herstellung von Platin-Wolfram-Dehnungsmeßstreifen erfordert wiederum technisch großen Aufwand, da die Legierung hart und schwer ätzbar ist. Zur Herstellung von Meßfühlern mit Platin-Legierungs-Meßwiderständen müssen deswegen aufwendige Verfahren in Kauf genommen werden, wie z. B. das Verfahren gemäß GB-PS 8 35 573, bei dem das Widerstandsmaterial aus Lösung auf Glasfasern niedergeschlagen und nachfolgend einge­ brannt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dehnungsmeßum­ former sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, bei denen die günstigen Eigenschaften von Meßumformern des Dünnschichttyps insbesondere unter Verwendung von Deh­ nungsmeßstreifen aus Platinlegierungen mit den Herstellungs­ vorteilen der Halbleitertechnologie vereinigt sind. Dazu ist es weiter erwünscht, ein Verfahren zu finden, das das Ätzen von Platin und Platinlegierungen wesentlich erleichtert.

Diese Aufgabe wird bei dem Dehnungsmeßumformer gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 und bei einem Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 5 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Bearbeitung einer Platinlegierungsschicht unter den Bedingungen der Halb­ leitertechnologie. Dies wird dadurch erreicht, daß die als solche schwer ätzbare Platinlegierung durch aus einer Goldauf­ lage eindiffundierte Goldatome leichter ätzbar gemacht wird.

Zwar ist es bereits aus der US-PS 36 29 022 bekannt, Platin durch Eindiffundierenlassen von Fremdionen ätzbar zu machen; dort wird jedoch ausdrücklich Aluminium verwendet, das in einem gesonderten Schritt aufgebracht werden muß. Die Verwen­ dung von Gold zum Ätzbarmachen von Platin bzw. Platinlegierun­ gen ist in sofern weit vorteilhafter, als im gleichen Schritt die Leiterbahnen aus Gold gebildet werden.

Auf diese Weise erzielt die Erfindung die problemlose Integra­ tion von Dehnungsmeßstreifenmustern aus Dünnschichtmaterial, speziell einer Platinlegierung, einschließlich aufliegender Goldleiterbahnen im Zuge der Herstellung von Halbleiterchips. Der erfindungsgemäße Dehnungsmeßumformer zeichnet sich daher bei günstige Herstellungsweise mit den Mitteln der Halbleiter­ technologie durch die vorteilhaften Betriebseigenschaften aus, die das Platinlegierungs-Dünnschichtmaterial mit sich bringt, das sind verbesserte Linearität, Stabilität und Meßempfind­ lichkeit.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Dehnungsmeßwiderstände unter einer Abdeckung angeordnet und hermetisch abgeschlossen. Aus der DE 27 41 055 A1 ist zwar die Abdeckung von Dehnungs­ meßwiderständen prinzipiell bekannt, allerdings mit Hilfe einer Schutzschicht, die keine ebene Oberfläche aufweist.

Ferner ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, zwischen der Isolierschicht aus Siliziumdioxid und der Schicht aus der Platinlegierung eine Chromschicht als Haftschicht zu bilden. Demgegenüber ist es aus der US-PS 38 28 606 lediglich bekannt, eine Schicht zwischen der Isolierschicht aus Siliziumdioxid oder -nitrid und der Schicht aus Dehnungsmeßmaterial zu bil­ den, die vorzugsweise aus isolierendem Material besteht und nicht der Verbesserung der Haftfähigkeit, sondern der Beein­ flussung der Meßantwort dient.

Diese und andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine konzentrische Erhebung an der Membran derart angeordnet, daß der größte Teil der Auslenkung auf den äußeren Bereich der Membran verlagert wird. Dadurch wird die Linearität und Emp­ findlichkeit des Meßumformers bzw. Wandlers weiter verbessert (US-PS 33 41 794). Die gleichen Vorteile werden dadurch er­ zielt, daß die aktiven Dehnungsmeßwiderstände in aus der US-PS 35 20 191 an sich bekannter Weise über dünneren Abschnitten einer Membran gebildet werden.

Als Dehnungsmeßmaterial wird eine Platinlegierung und als Auflageschicht eine Goldschicht verwendet. Ein gewöhnlicher Maskierschritt und ein Ätzschritt dienen zur Definition des Musters von Meßwiderständen bzw. -streifen in der Goldschicht. Danach wird das Gold aus der Auflageschicht in die darunter­ liegende Platinschicht eindiffundiert. Die Platinschicht kann sodann überraschend gut chemisch geätzt werden, was bislang nur durch Eindiffundierenlassen von Aluminium erreicht werden konnte. Durch das Ätzen werden die Platinmeßwiderstände und Gold/Platin-Leitungen und Kontaktzonen gebildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Meßumformer, eingebaut in ein Gehäuse, dessen Abdeckung in der Ansicht fortgelassen ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht durch das Gehäuse (mit Ab­ deckung) gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild des Meßumformers, bei dem der Meßfühler aus einer Wheatstone-Brück­ enanordnung besteht und die externen Eichwider­ stände in dem Gehäuse gemäß den Fig. 1 und 2 angeordnet sind;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Oberseite des Meßumfor­ merfühlers;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Unterseite des Fühlers gemäß Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Abdeckung für das Fühler­ substrat;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht auf die Fühleranordnung einschließlich der Abdeckung;

Fig. 8 eine Schnittansicht durch ein Siliziumsubstrat, auf dem mehrere Schichten angeordnet sind und das nach der Behandlung mit dem Verfahren den Fühler des Meßum­ formers bildet;

Fig. 9 Substrat gemäß Fig. 8 nach den Maskier-, Ätz- und Diffusionsschritten und nach der Ausbildung von Ausnehmungen an der Unterseite;

Fig. 10 das Substrat gemäß Fig. 9 nach einem weiteren Maskierschritt; und

Fig. 11 das Substrat gemäß Fig. 10 nach einem weiteren Ätzschritt.

Im folgenden wird ein neuer Meßumformer des Dehnungsmeßstrei­ fentyps beschrieben. Dabei wird ein Metallegierungs-Meßmaterial auf einem monokristallinen Siliziumsubstrat in die Konfigura­ tion einer Wheatstone-Brücke geätzt. Das monokristalline Si­ liziumsubstrat wirkt im Betrieb als eine Membran.

Zunächst wird auf Fig. 7 der Zeichnung Bezug genommen. Die Füh­ leranordnung 18 des Meßumformers bzw. Wandlers weist einen Meßumformer-Füh­ ler 48 und eine Abdeckung 57 auf. Die aktiven Dehnungs­ meßstreifenwiderstände des Fühlers sind auf der ersten Seite 49 (Oberseite) des der Dehnung einsetzbaren Substrates 63 des Meßumformer-Fühlers 48 aufgebaut und (in einem Vakuum) hermetisch in­ nerhalb einer Ausnehmung 58 der Abdeckung 57 aus Silizium abge­ schlossen. Eine Glasdichtung 61 dient als Dichtungselement zwischen dem Meßumformer-Fühler 48 und der Abdeckung 57. Die zweite Seite 50 (Unterseite) des Substrates 63 wird zur Bildung mehrerer Ausnehmungen 53 geätzt, wobei dünnere Substratzonen gebildet werden. Wie noch ge­ nauer erläutert werden wird, sind die Dehnungsmeßwiderstände über den dünneren Zonen (an der ersten Seite 49) gebildet, um die Linearität und Empfindlichkeit des Meßumformers zu verbessern.

An der Oberseite des Substrates 63 sind, wie am besten in Fig. 4 zu erkennen ist, vier aktive Dehnungsmeßwidestände 40, 41, 42 und 43 ausgebildet. Diese Widerstände sind allgemein als Wheatstone-Brücke entsprechend Fig. 4 angeordnet. Jeder der vier Widerstände hat gleichen Nennwiderstand und besteht aus einer Platinlegierung, insbesondere Platin mit 3% Wolfram. Andere Metalle, wie Tan­ tal, können für das Dehnungsmeßmaterial verwendet werden. Das allgemein serpentinenförmige Muster jedes Widerstandes wird aus 1,27 × 10^-3 cm breiten und um 1,27 × 10^-3 cm beab­ standeten Leitern aus diesem Dehnungsmeßmaterial gebildet. Das äußere Serpentinenmuster der Dehnungsmeßwiderstände 41 und 42 hat eine Breite von etwa 38,1 × 10^-3 cm; das innere Muster der Dehnungsmeßwiderstände 40 und 43 ist etwa 0,762 mm breit.

Ein Ende der Dehnungsmeßwiderstände 40 und 41 ist mit einer Kontaktfah­ ne 36 verbunden. Das andere Ende des Dehnungsmeßwiderstandes 40 und ein Ende des Dehnungsmeßwiderstands 42 sind mit einer Kontaktfahne 38 ver­ bunden. Eine Kontaktfahne 34 ist mit dem anderen Ende des Dehnungsmeß­ widerstands 43 verbunden. Alle Kontaktfahnen und die diese verbindenden Leitungen und Widerstände bestehen aus Gold und sind auf der Oberseite des Substrats 63 angeordnet, wie nachfolgend noch genauer beschrieben werden wird. Alle Kon­ taktfahnen und Leitungen haben einen Rand 44 aus darunter­ liegendem Dehnungsmeßmetall. Ein Ausgangssignal wird zwi­ schen den Kontaktfahnen 36 und 37 gewonnen. Die Kontaktfahne 38 ist an ein festes Potential angeschlossen, und die Kon­ taktfahnen 34 und 35 liegen über Widerstände 26 bzw. 27 an Erde.

Die zweite Seite 50 des Substrats 63 wird zur Bildung der etwa zen­ tral angeordneten Ausnehmung 54 und der Mesas 52 (Fig. 5) geätzt. Auf diese Weise sind die Substratzonen zwischen diesen Mesas und zwischen den Mesas und der Ausnehmung 54 dünner, wie in Fig. 7 an den im Querschnitt gezeigten Ausnehmungen 53 verdeutlicht ist. Die Herstellung dieser Struktur wird genauer in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 beschrieben.

Die Fig. 8 bis 11 stellen verschiedene Verfahrensschritte bei der Herstellung des Meßumformer-Fühlers 48 dar. Das Substrat 63 besteht aus mono­ kristallinem Silizium von einer Stärke zwischen 22,86 bis 27,94 × 10^-3 cm. Dieses Material wird nicht wegen seiner gewöhnlichen Halbleitereigenschaften verwendet, so daß Siliziumarten, die für die Halbleiterverarbeitung an sich nicht geeignet sind, verwendet werden können. Das Sili­ zium findet aus dem Grunde Verwendung, da es ausgezeichnete Federeigenschaften bei sehr niedriger Hysterese besitzt, so daß es ideal als Dehnungskraftspeicher oder Membran geeignet ist. Außerdem läßt sich Silizium unter Verwendung der weit entwickelten Halbleitertechnologie leicht verarbeiten.

Der Herstellungsvorgang ermöglicht ebenso wie bei der Fabrikation integrierter Schaltungen die gleichzeitige Herstellung einer Vielzahl von Fühlern auf einem einzigen Scheibchen. In der folgenden Beschreibung wird nur die Herstellung eines einzigen Meßumformer-Fühlers 48 erörtert. Es ist für den Fachmann klar, daß dieselben Schritte für das gesamte Scheibchen durchgeführt werden und daß das Scheibchen danach in einzelne "Chips" zerteilt wird.

Nach bekannten Reinigungs- und Läppschritten wird eine 10000 Å dicke Schicht aus Siliziumdioxid (in einer feuchten Atmosphäre) auf den Seiten 49 und 50 des Substrats 63, das aus monokristallinem Silizium besteht, aufgewachsen. Diese aufgewachsenen Schichten sind in Fig. 8 mit 65 und 68 bezeichnet. Danach wird auf der Seite 49 eine Chromschicht 69 von angenähert 100 Å auf die Isolierschicht 68 aufgestäubt. Diese Metallschicht findet deshalb Verwendung, da sie gut auf der Isolierschicht aus Siliziumdioxid haftet und da eine Schicht aus einer Platinlegierung 70 auf ihr haftet. Es können auch andere Materialien, welche diese Funktion erfüllen, verwendet werden.

Die aktiven Dehnungsmeßwiderstände werden aus einer Schicht aus einer Platin­ legierung 70 gebildet. Bei dem beschriebenen Beispiel enthält das Dehnungsmeßmaterial Platin mit 3% Wolfram. Die Schicht aus der Platinlegierung 70, welche eine Stärke von angenähert 400 Å hat, wird auf die Schicht 64 aufge­ stäubt, obwohl andere bekannte Techniken zum Nieder­ schlagen dieser Schicht verwendet werden können.

Eine Schicht aus Gold 71 von einer Stärke von angenähert 1 µm wird danach auf der Schicht aus der Platinlegierung 70 durch Aufstäuben oder eine andere bekannte Methode gebildet.

Als nächstes wird eine Photolackmaske auf der Seite 50 des Substrats 63 zur Bildung des Musters (Fig. 5) ange­ ordnet. Dieses Muster enthält die Ausnehmung 54 mit den beiden Mesas 52, welche in der Ausnehmung 54 angeordnet sind. Dabei finden bekannte photolithographische Methoden Ver­ wendung. Sodann wird die Schicht 65 aus Siliziumdioxid mit einem bekannten Ätzmittel geätzt. Ein heißes KOH-Ätzmittel wird als nächstes zum Ätzen des Substrats 63 und zur Bildung der Ausnehmungen 53 um die Mesas 52 (Fig. 9) verwendet. Bei dem beschriebenen Ausführungsbei­ spiel ätzt eine 10-Molar-Lösung bei 65°C das Siliziumsubstrat mit einer Geschwindigkeit von 2,54 × 10^-3 cm/h. Diese lang­ same Ätzung macht es möglich, daß der Abstand 60 (Fig. 9) geeignet eingestellt wird; so ist für einen Druckbereich ein Abstad von 1,27 × 10^-3 cm geeignet.

An der Seite 49 wird das Muster von serpentinenförmigen Dehnungsmeßwiderständen 40, 41, 42 und 43 in (und durch) die Schicht aus Gold 71 geätzt. Dies geschieht durch Bildung des Wider­ standsmusters (in Negativform) mit einem Photolack und nach­ folgendem Ätzen des Goldes mit einer Gold-Ätzlösung auf Königswasserbasis. Diese Maskier- und Ätzschritte dienen auch zur Definition des Randes 44 (Fig. 4). Als Ergebnis dieses Ätzvorgangs werden die Spalte 73 (Fig. 9) gebildet. Zu beachten ist, daß die Widerstände über den dünnen Ausnehmungen 53 angeordnet werden. Als nächstes wird der wichtige Schritt der Eindiffusion des Goldes in die Platinlegierung 70 durchgeführt. (Das Gold diffundiert auch in die Chromschicht 69 ein.) Dies geschieht bei dem be­ schriebene Ausführungsbeispiel dadurch, daß das Substrat 63 bei 225 bis 600°C über etwa 30 Minuten gehalten wird. Diese Diffusion, die schematisch in Fig. 9 durch Wellenlinien in der Schicht aus der Platinlegierung 70 veranschaulicht ist, macht die Schicht in einem nachfolgenden Schritt chemisch ätzbar. Dadurch wird das Problem des Ätzens von Platin in Gegenwart anderer Metalle gelöst.

Nach dieser Diffusion wird eine Photolackmaske auf der Schicht aus Gold 71 zur Definition der Leiter und Kontaktfahnen, nämlich der Kontaktfahnen 34 bis 38 (Fig. 4) und deren Ver­ bindungsleitungen mit den aktiven Dehnungsmeßwiderständen gebildet. Zu beachten ist, daß diese Leitungen innerhalb der Ränder 44 (Fig. 4) definiert werden. In Fig. 10 sind der Übersicht halber nur die Kontaktfahnen und Leiter am Photolack 75 a gezeigt. Der zu diesem Zeitpunkt gebildete Photolack überzieht bei dem beschriebenen Aus­ führungsbeispiel das in die Schicht aus Gold geätzte Wider­ standsmuster, wie durch den Photolackabschnitt 75 b ge­ zeigt ist.

Danach wird das Gold mit einer Königswasserlösung zur Bildung der Kontaktfahnen und Leiter geätzt. Wegen der vorhergehenden Diffusionsschritte wird auch das freige­ legte Gold-"dotierte" Platin gleichzeitig durch die­ selbe Lösung geätzt. Die sich ergebende Struktur ist in Fig. 11 nach der Entfernung des Photolacks gezeigt. Diese Struktur weist die Dehnungsmeßwiderstände und die Gold-überzogenen, beispielsweise bei 77 von den Rändern 44 umgebenden Kontaktfahnen und Leiter auf. Die Ränder 44 verhindern ein Unter­ schneiden der Goldleiter und Kontakfahnen während dieses Ätzvorgangs. Zu beachten ist, daß die Dehnungsmeßwiderstände und die Ränder 44 beim Ätzen stehenbleiben, da die Widerstände und Ränder nicht mit Gold "dotiert2 sind.

Im folgenden wird auf Fig. 6 Bezug genommen. Die Abdeckung 57 wird aus einem Siliziumkörper unter Verwendung bekannter Halbleitermethoden hergestellt. Eine Vielzahl solcher Abdeckungen wird gleichzeitig aus demselben Scheibchen gebildet. Die Ecken 59 des Siliziumkörpers werden vollständig durchgeätzt, damit die darunterliegenden Kontaktfahnen des Fühlersubstrats nach dem Aufsetzen der Abdeckung zu­ gänglich sind. Dies ist am besten in Fig. 1 erkennbar. Eine Ausnehmung 58 wird in eine Fläche der Abdeckung 57 eingeätzt (Fig. 7). Die aktiven Dehnungsmeßwider­ stände werden in dieser Ausnehmung angeordnet.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Substrat 63 so geätzt, daß die Abmessung 60 1,27 × 10^-3 cm beträgt. Diese Dicke ist für einen Meßdruck im Bereich bis zu 1,055 kg/cm² geeignet. Bei diesem Druck tritt eine Auslenkung von 1,27 × 10^-3 cm auf und es ergibt sich eine Ausgangsspannung von 5 mV. Wie oben erwähnt, tritt wegen der Mesas 52 nahezu die gesamte Auslenkung im Bereich der Ausnehmungen 53 auf. Durch Begrenzung der Auslenkung auf diese Zonen wird, wie im Stande der Technik bekannt ist, die Linearität und Empfindlichkeit des Fühlers verbessert. Bei einem anderen Druckbereich (14,06 kg/cm²) beträgt die Abmessung 60 in Fig. 9 2,54 × 10^-3 cm. Auch hier wird bei einer Ablenkung von 1,27 × 10^-3 cm ein Ausgangssignal von 5 mV gewonnen.

Nach dem Zusammenbau der Fühleranordnung 18 kann sie in einer Vielzahl unterschiedlicher Gehäuse eingesetzt werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Standardgehäuse, wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, verwendet. Dieses Gehäuse umfaßt einen allgemein ringförmigen Hauptteil 14 und einen Deckteil 13. Die Fühleranordnung 18 ist auf einem keramischen Substrat 20 montiert. Eine Öffnung durch­ setzt dieses Substrat und ermöglicht die Verbindung eines Vakuumrohrs 16 mit dem Fühler (an der Seite 50). Ein Siliziumgummiklebstoff dient bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Anbringung der Meßfühleranordnung an dem keramischen Substrat 20. Die Kontaktfahnen 34, 35, 36, 37 und 38 sind über Leitungen und in einigen Fällen über Widerstände mit Stiften 21 verbunden.

Im folgenden wird auf die Fig. 1 und 3 Bezug genommen. Die Kontaktfahne 37 ist über die Widerstände 24 und 25 mit Erde verbunden. Die Kontaktfahnen 34 und 35 sind über die Widerstände 26 und 27 ebenfalls mit Erde verbunden. Die Widerstände 24, 25, 26 und 27 sind, wie in Fig. 1 am deutlichsten gezeigt ist, extern mit der Fühleranordnung 18 verbunden. Diese Widerstände dienen zu Eichzwecken. Nach der Montage der Fühleranordnung im Gehäuse wird sie getestet, und die notwendigen Werte der Widerstände werden berechnet. Nach den Ergebnissen dieses Tests können die Widerstände 24 und 25 anstatt mit der Kontaktfahne 37 mit der Fahne 36 verbunden werden. Bei dem beschriebenen Aus­ führungsbeispiel ist der Widerstand 24 als wählbares Wider­ standschip im Bereich von 100 kΩ bis 2 MΩ ausgebildet. Der Widerstand 25 ist Laser-trimmbar über einen Bereich von angenähert 200 kΩ. Die Widerstände 26 und 27 werden inner­ halb eines Bereiches zwischen 200 Ω bis 2 kΩ gewählt. In bekannter Weise kann der Meßumformer durch Einstellen des Werts dieser Widerstände geeicht werden.

Wenn auch der Dehnungsmeßumformer im Vorstehenden in Ver­ bindung mit einem Druckwandler beschrieben worden ist, kann er selbstverständlich auch bei anderen Wandlern Verwendung finden. So kann beispielsweise eine Masse mit dem Silizium­ substrat gekoppelt werden, um einen Beschleunigungsmesser zu schaffen. Andererseits können zwei unterschiedliche Metalle in den Schenkeln der Dehnungsmeßwiderstände zur Bildung eines temperaturempfindlichen Bauelements verwendet werden.

Vorstehend wurde ein Meßumformer, bzw. Wandler beschrieben, der den Vorteil der Metall-Dehnungsmeßumformer mit der besonders billigen und einfachen Herstellung durch Halbleiter­ technologie vereinigt.

Claims (11)

1. Dehnungsmeßumformer, bei dem auf einer ersten Seite eines einer Dehnung aussetzbaren Substrats eine Isolierschicht aus Siliziumdioxid und darauf mehrere Dehnungsmeßwiderstände aus einer Metall-Legierung angeordnet sind, die durch Leiterbah­ nen aus Gold miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das der Dehnung aussetzbare Substrat (63) aus monokristal­ linem Silizium besteht und daß die Metall-Legierung der Deh­ nungsmeßwiderstände (40, 41, 42, 43) eine Platinlegierung (70) ist.

2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer zweiten Seite (50) des der Dehnung aussetzbaren Sub­ strats (63) unter den Dehnungsmeßwiderständen (40, 41, 42, 43) Ausnehmungen (53) angeordnet sind, so daß die Schichtdicke des Substrats (63) an diesen Stellen gering ist.

3. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dehnungsmeßwiderstände (40,41, 42, 43) unter einer Abdeckung (57) angeordnet und hermetisch abgeschlossen sind.

4. Meßumformer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (57) aus einem Siliziumbauteil besteht, das mit der ersten Seite (49) des einen Teil des Dehnungsmeßumformer- Fühlers (48) bildenden Substrats (63) verbunden ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Dehnungsmeßumformers, bei dem auf einem einer Dehnung aussetzbaren Substrat eine Iso­ lierschicht aus Siliziumdioxid, auf dieser eine Schicht aus einer Metall-Legierung als Dehnungsmeßmaterial und auf dieser eine weitere elektrisch leitende Schicht aus Gold aufgebracht werden und die Schichten zur Bildung von Dehnungsmeßstreifen (40, 41, 42, 43) und Leiterbahnen (77) maskiert und geätzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Substrat (63) aus monokristallinem Silizium ausgegangen wird, daß als Metall-Legierung für die Schicht des Dehnungsmeßmaterials eine Platinlegierung (70) verwendet wird, daß die leitende Schicht aus Gold (71) mit der Negativform des Dehnungsmeßstreifenmusters maskiert und dann geätzt wird, daß danach die gesamte Anordnung des Dehnungsmeßumformer-Fühlers (48) erhitzt wird, um eine Diffusion von Gold in die Platinle­ gierung (70) nur an den verbliebenen von Gold bedeckten Stel­ len durchzuführen, um die Schicht aus der Platinlegierung (70) ätzbar zu machen, und daß schließlich die Schicht aus Gold und der Platinlegierung nach Maskierung (75 a) der Leiterbahnen (77) aus Gold zur Ausbildung der Dehnungsmeßstreifen (40, 41, 42, 43) und der Leiterbahnen (77) gemeinsam geätzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenzeichnet, daß bei der Definition des Dehnungsmeßstreifenmusters durch Ätzen der auf der Schicht aus der Platinlegierung (70) aufliegenden Schicht aus Gold zusätzlich ein Rand (44) aus der Platinlegie­ rung (70) entlang der Grenzen der Leiterbahnen (77) festgelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (68) aus Siliziumdioxid auf das Substrat (63) aufgewachsen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Isolierschicht (68) aus Siliziumdioxid und der Schicht aus der Platinlegierung (70) eine Chromschicht (69) als Haftschicht gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Substrat (63) auf der den Deh­ nungsmeßstreifen gegenüberliegenden Seite in den Bereichen Ausnehmungen (53) unterhalb der Dehnungsmeßstreifen (40, 41, 42, 43) geätzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schicht aus der Platinlegierung (70) durch Aufstäuben gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Platinlegierung (70) eine Platin-Wolfram-Legierung verwen­ det wird.