DE2618399C3 - Verfahren zum Herstellen von Halbleiterkristall-Fonnstücken, Bearbeitungswerkzeug hierzu sowie entsprechend hergestelltes Formstück - Google Patents

Description

Übergangsradius am Grunde der Vertiefung von der Planfläche zur Zylinderfläche von Werkstück zu Werkstück zunimmt und daher die meßtechnisehen Eigenschaften derartiger Formstücke unterschiedlich sind. Eine Fertigung größerer Stückzahlen ist daher wirtschaftlich mit dieser Methode nicht möglich.

Es ist auch bekannt, mittels Ultraschall Vertiefungen einzuarbeiten. Dabei wird ein Röhrchen mit seiner Stirnfläche senkrecht zur Werkstückoberfläche geführt und mit Überschallfrequenz axial bewegt Gleichzeitig wird eine Siliciumcarbid oder Korund enthaltende Flüssigkeit zugeführt (Automatisierung, Juli 1962, Seiten 33/34). Die dadurch hergestellte Vertiefung ist ringförmig und es muß der zentrale Zapfen in einem zweiten Bearbeitungsvorgang in gleicher Weise entfernt werden, wobei die Flüssigkeit durch Querspülung der Arbeitsstelle zugeführt bzw. von dieser abgeführt wird. Auch bei dieser Methode nutzt sich das Werkzeug insbesondere an der Außenkontur ab und es ändert sich der Obergangsradius von Plättchen zu Plättchen. Außerdem ist es häufig unvermeidlich, daß aufgrund des Werkzeugverschleißes die axiale Tiefe der hintereinander eingesetzten beiden Bohrer unterschiedlich ist, wodurch der Boden entweder zentral verti-iit oder zentral erhöht ist, wodurch die Membran unterschiedliehe Dicken aufweist

Derartige Formstücke sind in der Meßtechnik praktisch nicht verwertbar.

Schließlich ist es auch bekannt, durch funkenerosive Bearbeitung Vertiefungen einzuarbeiten. Dabei wird ähnlich wie beim Ultraschallbohren ein Röhrchen mit seiner Stirnseite auf das Werkstück zu bewegt und es wird durch das Röhrchen hindurch eine Flüssigkeit, nämlich Elektrolyt, zugeführt Dabei ist ebenfalls ein relativ großer Werkzeugverschleiß unvermeidlich mit den zuvor bereits beschriebenen Folgen. Darüber hinaus wird bei diesem Verfahren noch stärker als beim Ultraschallbohrverfahren eine konische Vertiefung erzeugt, deren Konizität ebenfalls vom Werkzeugverschleiß abhängt Außerdem erfordert dieses Verfahren eine Nachbearbeitung durch elektrochemisches Ätzen, um die Obe, flächenrauhigkeit zu vermindern. Allen diesen beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, daß das Werkzeug relativ stark verschleißt und es dadurch nicht möglich ist, konturengenaue Formstücke in größerer Stückzahl rasch und damit wirtschaftlich herzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, eil· spanabhebendes Verfahren zur Bearbeitung von Halbleiterkristallen zu schaffen, das eine rasche Herstellung von vor allem über große Fertigungsstückzahlen hinweg exakt gleichbleibende Abmessungen aufweisenden Vertiefungen ermöglicht, wobei der gleichbleibenden Innenkante im Übergangsbereich zwischen Planfläclie und Zylinderfläche der Vertiefung besondere Bedeutung zukommt

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß zum Herstellen der Vertiefung der Halbleiterkristall relativ zum Werkzeug rotiert und als Werkzeug ein an einer Halterung befestigter Einkristall großer Härte mit geschliffenen Schneiden eingestochen wird.

Überraschenderweise hat es sich herausgestellt, daß mit einem in zweckmäßiger Weise angeschliffenen Diamanten ein Bearbeiten von Halbleiterkristallen in einer Weise möglich ist, die eine hohe Oberflächengüte der bearbeiteten Fläche ergibt, wobei der Verschleiß des Werkzeuges so gering ist, daß über viele hundert oder gar tausend Werkstücke hinweg eine ausreichende Konturengenauigkeit gleichbleibend erzielt wird. Dabei wird der Bearbeitungsvorgang nicht in Art einer üblichen Drehbearbeitung durchgeführt, in der das Werkzeug zugestellt, also an das Werkstück herangeführt und dann quer zur Zustellrichtung bewegt wird, wobei ein Span abgenommen wird (Längsdrehen oder Plandrehen), sondern es wird wie bei einem Einstechwerkzeug nur eine Zustcllbewegimg in Richtung auf das Werkstück hin durchgeführt Dabei ist die Bearbeitungszeit in vorteilhafter Weise sehr gering und liegt zum Herstellen üblicher Formstücke bei etwa einer Sekunde.

Es ist dadurch nicht mehr möglich, sehr exakt gleichbleibende Konturen und Abmessungen aufweisende Formstücke herzustellen, sondern es ist auch noch die Herstellung wegen des hohen möglichen Ausstoßes sehr wirtschaftlich. Schließlich kann jede Nachbearbeitung wegen der hohen erzielbaren Oberflächengüte entfallen. Auch spielen die hohen Kosten für das Werkzeug keine große Rolle, weil d'ie Standzeit des Werkzeuges sehr groß ist und weil darüber hinaus auch das Werkzeug mehrmals nachgeschliffen werden kann.

Bei einer bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Werkzeugvorschub in Abhängigkeit von der beim Bearbeitungsvorgang ausgeübten Kraft gesteuert Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen.

Die Erfindung betrifft auch ein mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens hergestelltes Formstück aus Halbleiterkristall. Die zu lösende Aufgabe besteht darin, das Formstück so zu gestalten, daß es für Meßzwecke der eingangs genannten Art gut geeignet ist und wirtschaftlich mit gleichbleibender Genauigkeit herstellbar ist Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Tiefe der Vertiefung mindestens das O^fache des Durchmessers beträgt und daß die Vertiefung exakt rotationssymmetrisch ist Derartige Formstücke eignen sich sehr gut als deformierbares Meßelement, weil ein kräftiger Ring eine dünne Membran trägt, was zu günstigen mechanischen Spannungsverhältnissen bei Belastung senkrecht zur Membranoberfläche führt. Die exakt rotationssymetrische Vertiefung ermöglicht reproduzierbare und gleichbleibende meßtechnische Eigenschaften; erfindungsgemäß hergestellte Formstükke unterscheiden sich insofern von gemäß den bekannten Verfahren hergestellten Formstf'icken, bei denen der Materialabtrag wegen der in verschiedenen Richtungen unterschiedlichen Kristalleigonschaftsn zu einer elliptisch verformten Bohrung führt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Formstück spanabhebend eingearbeitete Nuten oder Hinterstiche auf. Auch diese Nuten oder Hinterstiche werden durch einen Einstechvorgang erzeugt, bei dem das Werkzeug nur in Zustellrichtung — hier natürlich radial — in das Material eingreift Auch kann, wie bei weiteren Ausführungsformen vorgesehen ist, das Formstück eine außen überdrehte Oberfläche aufweisen. Schließlich kann das Formstück nicht nur aus Silicium sondern aus unterschiedlichen Halbleiterkristallen bestehen, beispielsweise aus Galliumphosphid oder Galliumarsenid.

Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Formwerkzeug zum Einsatz bei einem Verfahren der zuvor beschriebenen Art zum Herstellen eines Forrristückes, wie es ebenfalls zuvor beschrieben wurde, wobei das Formwerkzeug aus einem Träger besteht, an dessen Ende das Schneidelement aus einem Einkristall großer Härte angebracht ist. Die zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, das Schneidelement so zu gestalten, daß das

erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich durchführbar ist und die erfindungsgemäßen Formstücke gleichbleibend und kostengünstig hergestellt werden können. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Schneidelement des Formwerkzeuges einen Hinterschliffwinkei γ und einen Anstellwinkel β von etwa 5° und einen negativen Schnittwinkel λ von etwa 8° aufweist. Diese Winkel haben sich als zweckmäßig herausgestellt, wobei gegenüber üblichen Anschliffen von Stählen und Hartmetallwerkzeugen vor allem der negative Schnittwinkel α auffällig ist. Ein derartig gestaltetes Formwerkzeug ermöglicht nach den gewonnenen praktischen Erfahrungen eine sehr wirtschaftliche Herstellung von exakt gleichbleibende Konturen aufweisenden Halbleiter' ristall-Formstücken.

In weiterer Ausgestal ung eines Formwerkzeuges mit einem Schneidelemen. aus einem Einkristall großer Härte ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Breite des Schneidelementes quer zur Vorschubrichtung

Schneidelement herzustellenden Vertiefung. Durch diese Abmessunger läßt sich die gewünschte Vertiefung mit einem einzigen Arbeitsgang herstellen, wobei außer der Zustellbeweg jng in Einstechrichtung (und der Rotationsbewegung des Werkstückes) keine weitere Bewegung erforderlich ist, woraus sich auch die hohe und gleichbleibende Genauigkeit der hergestellten Vertiefungen erklären läßt, weil nämlich nur die Zustellbewegung in Einstechrichtung eingehalten werden muß, weitere Bewegungen aber niclu kontrolliert werden müssen.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Vorderkante des Schneideiemenies während des Bearbeitungsvorganges exakt senkrecht zur Drehachse und damit der Vorschubrichtung eingestellt ist. Ein gleichzeitiger Angriff über die gesamte Oberfläche der Vertiefung während jeder Umdrehung des Werkstükkes, das mit hoher Drehzahl rotiert, hat sich als günstig herausgestellt.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung, nämlich Formstücke und Werkzeuge in schematischer und vereinfachter Darstellung wiedergegeben. Es zeigt

F i g. 1 eine handelsübliche Kristallmeßzelle, die als Biegebalken ausgebildet ist,

Fig.2 eine handelsübliche Kristailmeßzelle, die als Druckmembran ausgebildet ist,

Fig.3 eine handelsübliche Kristallmeßzelle, die als Druckdose mit Referenzdruckraum gestaltet ist,

F i g. 4 eine handelsübliche Waferplatte mit angeritzter Unterteilung für Einzelkristalle,

F i g. 5 ein gemäß dem vorliegenden Verfahren bearbeitetes Formstück,

Fig.6 ein Beispiel einer Aufspanneinrichtung zur Herstellung von Formstücken,

F i g. 7 ein Besrbeitur.gswerkzeug im Grundriß,

F i g. 8 ein Bearboitungswerkzeug im Aufriß,

F i g. 9a bis 9c Beispiele von Formstücken für Druck und Kraftmessung,

Fig. 10 ein auf einer Grundplatte aufgebrachtes Formstück, das spannungsentlastend bearbeitet ist, und .

Fig. 11a und 11b weitere Beispiele von Formstücken aus Halbleiterkristall.

Das in F i g. 1 dargestellte handelsübliche Formstück, eine Kristallmeßzelle 1, ist als Biegebalken ausgebildet, wobei auf der Oberseite die Widerstandspfade 4 eiüdiffur.diert sind, welche über die Kontaktflächen 5 angeschlossen werden. Die Zelle 1 ist in Fassung 2 gehaltert und wird durch Übertragungsstempel 3 betätigt, wodurch die Deformation »f« hervorgerufen wird.

In Fig. 2 ist die Membranpartie eines handelsüblichen Druckmeßwandlers dargestellt, bei dem die Halbleiterplatte 6 direkt als Biegemembrane ausgebildet ist. An ihrem Außenumfang ist sie durch Stützring 8 im Aufnehmergehäuse 7 fest verspannt. Durch den Meßdruck »p« wird die Halbleiterplatte um den Weg

ίο »f«deformiert, wodurch die eindiffundierten Widerstände 10 ihre Widerstandswerte proportional zum Druck »p« verändern. Die eindiffundierte Meßbrücke wird durch Leiter 9 verbunden.

Fig. 3 zeigt eine weitere handelsübliche Druckmeßanordnung, die aus einem HalbleiterkristallplJUtchen 11 besteht, welches eine Vertiefung 13 enthält. Unter dem Druck »p« verbiegt sich die Membranpartie 14 gegen den Referenzdruckraum 13 der üblicherweise durch Ätzen des Kristallelements, wenn es noch im Wafer hi

•η onlclphl AncrhlipRpnr! an Hipsrn Μννητααησ wird das Kristallelement 11 auf die Unterlagsplatte 12 nach bekannten Methoden aufgelötet, so daß der Referenzraum U abgedichtet ist.

Fig.4 stellt eine handelsübliche Waferplatte dar, auf welcher eine Reihe von Halbleitermeßzellen nach bekannten Methoden der Halbleitertechnik in einem Rechteckmuster eindiffundiert sind. Die Brechlinien 15 sind bereits bezeichnet. Auf der Rückseite des Wafers sind dk' Referenzdruckraumvertiefungen i6 eingeätzt worden, worauf der Wafer mit Diamant geritzt und in seine Elemente gebrochen wird.

F i g. 5 stellt ein Beispiel einer mit erfindungsgemäßen Mitteln hergestellte Kristallmeßreüe für Druckmessung dar. Sie besteht aus einer Meßplatte 18, die einen Referenzraum 19 enthält und der Grundplatte 20, mit der sie nach bekannten Methoden dicht verbunden ist. Die Grundplatte 20 kann aus demselben Halbleitermaterial oder einem anderen Material das ähnliche thermische Ausdehnung besitzt, bestehen. Die Verbindungsstelle 21 der beiden Platten ist in allen Fällen eine Störpartie, die man von der empfindlichen Membranpartie 23 entfernt halten möchte. Bei Temperaturänderungen innerhalb der Meßzelle können durch die Störstelle 21 unliebsame Rückwirkungen auf die Meßmembrane übertragen werden, was vermieden werden soll. Die erfändungsgemäße Gestaltung der Meßzelle geht deshalb auf einen wesentlich tieferen Referenzraum 19, dessen Tiefe »t« im Verhältnis zum Durchmesser »Z>< den Wert 1,0 erreichen kann, auf der

so F i g. 5 ist ein Wert von etwa 0,2 dargestellt. Mit den bekannten Methoden des Ätzens wird höchsten ein Wert von 0,1 erreicht, da sonst der Übergangsrad"is »n< viel zu groß wird. Zur Herstellung tiefer Referenzbohrungen wurden sich die in der Uhrensteintechnik entwickelte Methode des Läppens mit Dornen und Läppasten eignen oder es könnte ev. auch Anwendung von Ultraschallwellen in Betracht gezogen werden. Alle diese Methoden, um in Kristallmeßzellen einwandfreie und wiederholbar genaue Übergangspartien »r« zu schaffen, haben sich als ungeeignet erwiesen. Die wiederholbar genaue Spannungsverteilkurve 24, die bei einem bestimmten Druck »p«, in der Membranoberfläche entsteht, hängt zu einem großen Teil vom Oberflächenzustand und von der Größe des Übergangsradius »r« ab. In der Fabrikation von Kristallmeßzellen ist die mechanische Wiederholbarkeit somit von sehr großer Bedeutung, was höchste Präzision in der Bearbeitung der Membranunterseite erfordert, ansonst

Empfindlichkeit und Linearität von Meßzelle zu MeBzelle verschieden ausfallen. Nachdem die Meßzellen und Membranoberseite ohnehin einwandfrei geläppte Planflächen sind, so ist es auch nötig, daß die Unterseite mit derselben Präzision und Wiederholbarkeit hergestellt wird. Gemäß der Erfindung wird diese formgetreue hochpräzise Membranunterseite mit einem Fertigformwerkzeug, das keine Abnützung aufweist, nach Methoden der Spanabhebenden Bearbeitung durchgeiü^rt. Dazu wird ein Einkristall z. B. ein Diamant in seiner geeigneten Orientierung in ein Aufnahmewerkzeug eingelötet und so als Formschneidwerkzeug geschliffen, daß die gewinschie Fertigform der Membranunterseite mit nur der Zustellbewegiing des Werkzeuges bei hoher F'.otation des Werkstückes hergestellt wird. Der verwendete Einkristall muß eine Härte von mindestens 9 Mohs haben. Außer Diamant können auch Corundum oder Siliziumkarbidkristalle verwendet werden. Von großer Bedeutung sind die an der Schneidfläche anges hliffenen Schnittwinkel.

Nach Fig. 6 wird de Kristaümeüpiatte 25 in den Kurststoffeinsatz 26 d :s Drehdomes 27 eingelegt und mit Überwurfmuttern .Ά gespannt. Der Drehdorn 27 ist im Futter 28 der Drehmaschine gelagert. Die Einspannung der bereits fertigdiffundierten Kristallmeßplatte 25, die an den vier Ecken zentriert ist, muß so erfolgen, daß keine Relativbewegung zwischen Kunststoffeinsatz 26 und der diffundierten Oberfläche der MeQplatte 25 entsteht, wodurch Beschädigungen der Meßpfade eintreten würden. Es ist im Prinzip aber auch möglich, daß eine vollständige noch ungebrochene Waferplatte auf ähnliche Weise gespannt wird und mit rotierendem Werkzeug nach Erfindung behandelt wird.

Das im Grundriß in F i g. 7 gezeigte erfindungsgemäße Zerspanungswerkzeug besteht aus dem Halter 33, in dem der speziell geschliffene und orientierte Einkristall, z. B. ein Diamant, nach bekannten Methoden eingelötet ist. Der Bearbeitungsvorgang besteht nun darin, daß der sehr genau bezüglich Höhe und Vorderkante eingerichtete Formschneidekristall 34 mit programmierter Geschwindigkeit in A"-Richtung gegen Anschlag 35 bewegt wird, ohne gleichzeitig eine Bewegung in V-Richtung durchzuführen. Damit wird der vorgeschriebene Wert der Bohrung D mit der Schneidkante 36 direkt in einem Gang aus der Kristallplatte 25 entfernt in der gewünschten Tiefe »i«. Die Länge » Γ« des vorstehenden Diamants 34 muß deshalb etwas größer sein als die Tiefe »f«. Vorteilhaft ist die Breite »/?« der Schneidkante 36 etwas größer als f . so daß ein Übergreifmaß von etwa 0,1 D entsteht. Die Membran-Unterseite 30 der Meßzelle 25 kann mit dem Formschneidkristall 34 in höchster Präzision ohne Werkzeugabnützung an Hunderten von Zellen durchgeführt werden.

Fig.8 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug im Aufriß. Als geeignete Schleifwinkel am Formschneidkristall 34 hat sich ein Hinterschliffwinkel »y« von etwa 5°, ein negativer Schnittwinkel »α« von etwa 8° und ein Anstellwinkel β von etwa 5° ergeben. Die Vorderkante 36 wird beim Montieren des Werkzeuges auf der Maschine mit optischen Mitteln genau senkrecht zur Drehachse eingerichtet. Um die sehr delikate Einstechoperation unabhängig von der Geschicklichkeit des Arbeiters zu machen, wird vorgeschlagen, den Stahlhalter 33 über Ein- oder Mehrkomponenten Kraftmeßzellen 38 mittels Spannschraube 39 mit dem Maschinensupport 40 zu verspannen. Solche mit Bohrung versehenen Meßzellen sind handelsüblich. Mit einer solchen Meßeinrichtung und den üblichen Auswertegeräten kann der erfindungsgemäße Bearbeitungsvorgang halb- oder vollautomatisiert werden, was zum Vorteil der teuren Werkzeuge und der Werkstücke ist.

In Fig.9 sind 3 Beispiele von Kristallmeßzellen, die nach der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmethode bearbeitet werden, gezeigt, und zwar solche wo Innenbearbeitung durchgeführt werden. Dabei zeigt 9a eine Kristallmeßzelle mit besonders tiefer Membranunterseite 49, deren Tiefe »t« etwa den Wert von »D«, also vom Durchmessender Einsenkung erreicht.

In 9b ist eine Kristallmeßzelle gezeigt, die 2 erfindungsgemäße lEinstechoperationen aufweist. Nach Einstechen der Bohrung 53 wird mit einem weiteren erfindungsgemäßen Werkzeug der Radialeinstich 50 erstellt. Damit wird eine mechanisch-elastische Trennung der Montagepartie 51 von der Membranpartie 52 ermöglicht, was erhebliche Vorteile in der Reduktion von Außeneinwirkungen über die Montageplatte, insbesondere infolge von Wärmespannung ergibt.

K i g. Mc zeigt eine weitere erfindungsgemaße Bearbeitungsmöglichkeit mit einer konisch ausgebildeten Membranunterseite.

In Fig. 10 ist ein Beispiel einer montierten Kristallmeßzelle gezeigt. Dabei ist die Kristallmeßzelle 60 an der Lötstelle 61 mit der Kristallgrundplatte 63 fest und dicht verbunden. Der Referenzraum 59 ist mittels Bohrung 62 verbunden. Die Kristallgrundplatte 63 ist mit dem Aufnehmerrahmen 66 verbunden und durch Einstich 64 elastisch vom Rahmen 66 isoliert, was Wärmedehnungsrückwirkungen auf die Meßzelle 60 reduziert. Sowohl Referenzraum 59, wie Bohrung 62 und Einstich 64 sind vor dem Zusammenbau nach den erfindungsgemäßen Methoden bearbeitet.

F i g. 11 zeigt in 2 Beispielen Kristallmeßzellen, die durch erfindungsgemäße Innen- und Außenbearbeitung entstehen.

Fig. Ua weist eine elastische Membranstützpartie 70 auf, die auf zylindrische Form gebracht ist, währenddem die Montagepartie 71 viereckig geblieben ist. Die Partie 72 ist wiederum mit einem erfindungsgemäßen Formschneidkristall in einer Eivistechoperation abgetragen worden. In Fig. 11b sind zur Innbearbeitung 2 Außenoperationen dargestellt, die Einstechoperation 82 und die Operation 83, welche den Membranflansch 80 auf Zylinderoberfläche bringt Einstich 82 dient wiederum zur Spannungsisolation des Membranflansches 80 vom Montageflansch 81.

Außer diesen gezeigten Anwendungsbeispielen sind natürlich eine Anzahl weiterer Formgebungsmöglichkeiten für Kristallmeßzellen und deren Grundplatten denkbar. Durch die Kombination der von der Halbleiterindustrie übernommenen Technologien zusammen mit den erfindungsgemäßen spanabhebenden Bearbeitungsverfahren sind erstmals Halbleiterkristallmeßzellen wirtschaftlich herstellbar, die an den entscheidenden mechanisch beanspruchten Stellen hochpräzis gefertigt werden können, und zwar in einwandfrei wiederholbarer Weise. Die damit ermöglichte freie Gestaltung der Kristallmeßzellen, insbesondere durch die Distanzierung und elastischen Isolierung der empfindlichen Membranpartien von Störpartien der Montageflansche, eröffnet wesentliche Verbesserungen in bezug auf Linearität, Hysterese und Nullpunktstabilität wodurch neue technische Fortschritte in der Qualität der piezoresistiven Meßwertaufnehmer realisierbar sind.

Die Loslösung von den bis heute als gegeben beurteilten und von der Halbleiterindustrie übernom-

909 615/384

menen Bearbeitungsmethoden wie Läppen, Schleifen, Sägen, Ritzen, Ultraschallbohren etc. ermöglicht die Herstellung von neuen Kristallmeßzellen, die auch für direkte Kraftmessung verwendbar sein werden, wodurch neue Anwendungsgebiete für piezoresistive Halbleiter-Meßwertaufnehmer in Aussicht stehen.

hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Formstücken aus Halbleiterkristallen, die mit zumindest einer spanabhebend hergestellen Vertiefung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen der Vertiefung der Halbleiterkristall relativ zum Werkzeug rotiert und als Werkzeug ein an einer Halterung befestigter Einkristall großer Härte to mit geschliffenen Schneiden eingestochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugvorschub in Abhängigkeit von der beim Bearbeitungsvorgang ausgeübten Kraft gesteuert wird.

3. Formstück aus HaJbleiterkristall, das mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (t) der Vertiefung (19 bzw. 49 bzw. 59) mindestens das 0,2fache des Durchmessers beträgt und daß die Vertiefung exakt rotationssymmetrisch ist.

4. Formstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es spanabhebend eingearbeitete Nuten (50) oder Hinterstiche (82) aufweist

5. Formstück nach Anspruch 3 oder 4, dadurch 2s gekennzeichnet, daß es eine außen überdrehte Oberfläche (71 bzw. 80 bzw. 81) aufweist

6. Formstück nach einem dsr Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß es aus einem orientierten Siliciumkristall besteht

7. Formstück nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß es aus einem orientierten Galliunv°hosphid-Kristall besteht

8. Formstück nach einem ter Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem orientierten Gallium-Arsenid-Kristall besteht

9. Formwerkzeug zum Einsatz bei einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 zum Herstellen eines Formstückes nach einem der Ansprüche 3 bis 8, mit einem Träger, an dessen Ende das Schneidele- +0 ment aus einem Einkristall großer Härte angebracht ist dadurch gekennzeichnet daß das Schneidelement (34) einen Hinterschliffwinkel (γ) und einen Anstellwinkel (ß) von etwa 5° und einen negativen Schnittwinkel (α) von etwa 8° aufweist

10. Formwerkzeug zum Einsatz bei einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 zum Herstellen eines Formstückes nach einem der Ansprüche 3 bis 8, mit einem Träger, an dessen Ende das Schneidelement aus einem Einkristall großer so Härte angebracht ist dadurch gekennzeichnet daß die Breite (R) des Schneidelements (34) quer zur Vorschubrichtung größer ist als der halbe Durchmesser (D) einer mit dem Schneidelement herzustellenden Vertiefung.

11. Formwerkzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet daß die Vorderkante (36) des Schneidelementes (34) während des Bearbeitungsvorganges exakt senkrecht zur Drehachse ( + *-;rJ und damit der Vorschubrichtung eingestellt ist

12. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidelement aus einem einkristallinen Diamant besteht.

65 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formstücken aus Halbleiterkristallen, die mit zumindest einer spanabhebend hergestellen Vertiefung versehen sind.

In der Meßtechnik für mechanische Größen, wie Druck, Kraft und Beschleunigung, hat in den letzten Jahren die Anwendung von Halbleiterkristallen mit eindiffundierten Widerstandspfaden, die als piezoresistive Meßwertaufnehmer bezeichnet werden, zunehmende Verbreitung erfahren. Dabei werden die Halbleiterkristalle entsprechend ihren Orientierungsrichtungen so gestaltet daß die mechanische Beanspruchung, z. B. durch Biegung, Stauchung oder Zug, an den Stellen der Widerstandspfade konzentriert wird. Als Trägerkristall wird hauptsächlich Silicium verwendet das aus der Halbleiterindustrie verfügbar ist; es sind jedoch auch andere Halbleiterkristalle für ähnliche Zwecke und insbesondere für höhere Anwendungstemperaturen in Erprobung.

Aus der Halbleitertechnologie für integriert«; Schaltkreise sind spanabhebende Bearbeitungsmethoden des Halbleitermaterials bekannt Beispielsweise ist es bekannt Silichirnplättchen mit einer Vielzahl von Schaltkreiselementen durch Ritzen mittels eines am Ende konisch oder pyramidenstumpfförmig geschliffenen Diamantstichels und anschließendes Brechen zu unterteilen. Durch Ritzen ist aber eine Formgebung im Sinne einer Gestaltung eines Werkstückes nicht möglich. Der eigentliche Gestaltungsvorgang folgt auf das Ritzen durch das Brechen in Einzelplätzen, (technica, 1968, Seiten 2281 bis 2291.) Es ist auch bekannt Siliciumstäbe durch Diamantinnenlochsägeblätter in Scheiben zu zertrennen. Dabei handelt es sich zwar um einen gestaltgebenden, spanabhebenden Vorgang, doch ist der Bearbeitungsvorgang ein Schliff mit auf dem Sägeblatt aufgestreuten und dadurch unregelmäßig orientierten Diamantkörnchen. Derartige Plättchen, die eine einfache, flache zylindrische oder flach quaderförmige Gestalt aufweisen, sind jedoch als verformbare Formstücke für Meßwertaufnehmer nicht geeignet Diese Formstücke werdt-i auch mechanisch beansprucht was eine entsprechende Gestallung verlangt wenn eine ausreichende Linearität und Reproduzierbarkeit der Umsetzung eines mechanischen Wertes in einen elektrischen Wert erreicht werden soll. Die Formgestaltung der Formstücke stellt also völlig andere Anforderungen als bei der Herstellung von Siliciumplättchen für integrierte Schaltungen. Die Formstücke weisen häufig die Gestalt einer von einem kräftig dimensionierten Ring gehaltenen dünnen Membran auf, wobei Membran und Ring einstückig sind. Die Herstellung derartiger Formstücke setzt daher das Einarbeiten von Vertiefungen in einen quaderfötmigen oder zylindrischen Halbleiterkristall voraus. Dabei muß, um eine wirtschaftliche Fertigung und reproduzierbare Eigenschaften von Formstück zu Formstück zu gewährleisten, eine sehr exakte Formtreue eingehalten werden. Dies gilt sowohl hinsichtlich der Dicke einer Membran als auch insbesondere hinsichtlich des Übergangsradius von der Planfläche der Membran an derem Rand zur Zylinderfläche der Vertiefung. Es ist beispielsweise bekannt derartige Vertiefungen bei rotierendem Werkstück mit einem schnellrotierenden Schleifstift herzustellen, dessen Stirnseite hohl geschliffen ist so daß die Kanten der Stirnseite arbeiten.

Doch ist hierbei bereits nach dem Bearbeiten weniger Werkstücke ein deutlich merkbarer Verschleiß des Schleifstiftes vorhanden, der zur Folge hat, daß der