Материал для тонкопленочных тензорезисторов

(51)5 О 01 . 9/ ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Государственныйтельский институт тепприборостроения(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ(57) Использование: изок области приборострое Изобретение относится к области приборостроения, а более конкретно к тонкопленочным тензорезисторам интегральных тензодатчиков.Целью изобретения является понижение температуры формирования тонкопленочных тензорезисторов при изготовленииинтегральных тензодатчиков с металлическим упругим элементом и обеспечения температурной инвариантности рабочей характеристики тензодатчиков.Указанная цельдостигается тем, что в материал, содержащий кремний, вводится германий и алюминий, в виде сплава с кремнием при этом содержание всех указанных компонентов должно быть в следующих соотношениях (мас. 00):Германий 68-72Кремний 24-28 копленочным тензорезисторам и может быть использовано при изготовлении интегральных тензодатчиков, Изобретение обеспечивает понижение температуры формирования тонкопленочных тензорезисторов при изготовлении интегральных тензодатчиков с металлическим упругим элементом и температурную инвариант- ность рабочей характеристики тензодатчи-, ков, С этой целью материал для тонкопленочных тензорезисторов, содер-.жащий кремний, дополнительно содержит германий и алюминий в виде сплава с кремнием при следующем соотношении компонентов, мас.: германий - 68 - 72, кремний - 24 - 28, алюминий - 2 - 6. 1 табл. 3Ж С: Алюминий 2 - 6Введение алюминия и германия, позво- ООляет существенно снизить температуру фор- фмирования пленочных тензорезисторов, т.к. (фв.соответствии с диаграммами состояния (ЛОе-А, 3-А образуются эвтектические (Лсплавы Ое-А и Я-А с температурой плавления Т = 415 (Ое-А); 577 С (3-А). На тройнойдиаграмме состояния 5-Ое-А тройные с,сплавы, имеющие промежуточные составымежду двумя упомянутыми эвтектикамиимеют также весьма низкие температурыплавления (не выше 600 С),Поскольку получение тензорезисторовиз этого материала производится методомионно-плазменного распыления, то температура формирования пленочных тензоре-зисторов на основе сплава Я 1-Ое-А будетеще ниже.Кроме того, использование в качествематериала для тензорезисторов полупроводникового сплава, содержащего алюминий, позволяет управлять рабочейхарактеристикой танзодатчика и, в частности, добиться температурной инвариантности характеристики за счет обеспеченияравенства температурных коэффициентовсопротивления и тензочувствительноститензорезисторов, определяющих температурную зависимость рабочей характеристики тензодатчика.Возможность варьирования составомпленки путем изменения содержания в исходном материале алюминия в указанныхпределах позволяет решить вопросы, связанные с температурной компенсацией тена одатчика.Получение тонкопленочных тензорезисторов на основе многокомпонентного материала, как правило, осуществляетсяионно-плазменным распылением составных мишеней, приготовленных из отдельных чистых компонентов в определенноййропорции по площади с учетом их коэффициентов распыления,Для получения материала из сплава вышеупомянутого состава была приготовленасоставная мишень, выполненная следующим образом.На поверхность столика. мишени диаметром 124 мм укладывается диск германия диаметром 125 - 130 мм и толщиной 5-10мм, а на поверхности германия располагаются пластины кремния с суммарной площадь 64 - 680 от площади пластиныгермания и 60 - 72 диска из алюминия диаметром 5 мм с суммарной площадью 2-6 от открытой поверхности германия,Оптимальное соотношение площадейпластин германия, кремния и алюминия сучетом коэффициентов распыления этих материалов подбиралось так, чтобы температурная погрешность чувствительноститонкопленочного тензодатчика не превышала +0,1% на каждые 10 С в диапазонетемператур от минус 50 до плюс 100 С.Температура подложки при получениитензорезисторов методом ионно-плазменного распыления не превышала 400 С (Тп =350 С), Характеристики тензорезисто ров наоснове предлагаемого в заявке материала сграничными и средними значениями ингре 50 мас,%:ГерманийКремнийАлюминий 68-7224-282 - 6 диентов приведены в таблице, из которойвидно, что предложенный материал обеспечивает все требования, предъявляемыек материалу для тонкопленочных тензоре 5 зисторов, а именно, высокий коэффициенттензочувствительности, низкий положительный температурный коэффициент сопротивления, равный по величинетемпературному коэффициенту тензочувст 10 вительности, достаточно высокое удельное. поверхностное сопротивление,Важным преимуществом данного материала является низкая температура формирования тензорезисторов Тп = 350 С, что15 намного меньше, чем у полупроводниковыхсплавов,Это позволяет формировать пленочныетензорезисторы непосредственно на металлическом упругом элементе, Сохраняя его20 упругие и прочностные характеристики, т.к.температуры осаждения пленок не превышает температуры термообработки для придания упругому элементу заданныхмеханических свойств.25 Технология изготовления пленочныхтензорезисторов из предлагаемого материала общедоступна, т.к, включает известныйспособ изготовления распыляемой мишении промышленный метод получения тонких30 пленок - ионно-плазменное распыление настандартном оборудовании,В настоящее время изготовлены и испытаны опытные образцы сенсоров с тензорезисторами в виде тонких пленок материала,35 на основе сплава Ое-А указанного состава.Ф о р мул а и зоб рете н ияМатериал для тонкопленочных тензорезисторов, содержащий кремний, о т л и ч а 40 ю щ и й с я тем, что, с целью понижениятемпературы формирования тонкопленочных тензорезисторов при изготовлении интегральных тензодатчиков с металлическимупругим чувствительным элементом и45 обеспечения температурной инвариантности рабочих характеристик изделий, он дополнительно содержит германий иалюминий в виде сплава с кремнием приследующем соотношении. компонентов,1818557 Составитель К.СобакиТехред М,Моргентал Редактор Н.Коля Корректор С,Лис производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1935 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб 4/5