Способ изготовления полупроводниковых тензорезисторов на основе моносульфида самария

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНавторскому свидетельству СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)(56) Клокова Н.П, Тензорезисторы, М; Машиностроение, 1990, с 224.Тензометрия в машиностроении, под ред РАМакарова, М. Машиностроение, 1975, с 288,Каминский В.В, Цитович НН. Датчики механических величин на основе моносульфида самария. Информационный проспект й 9-86. ПНЦ АН СССР, 1986.) б но 1 ь и з 4Х ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ НА ОСНОВЕ УЛЬФИДА САМАРИЯользование: технология производства комэлектронной техники, в частности технооизводства полупроводниковых тензоре, а также при изготовлении датчиков меха- величин. Сущность: немеханическим пуяют краевые участки тензочувствительного осульфида самария, в частности путем обв травитепе следующего состава: 1 об. ч. рованной соляной кислоты, 650 об. ч водного раствора тиомочевины 1 зл фНИКОВЬ МОНО: (57) Исп понентов погия пр зисторов нических тем удал слоя мон работки концентри 5%-ного лы,2 иаИзобретение относится к технологии производства компонентов электронной техники, в частности полупроводниковых тензорезисторов, и может быть использовано при изготовлении датчиков механических величин.Цель изобретения - уменьшение абсолютной величины температурного коэффициента сопротивления при сохранении чувствительности изготавливаемых тензорезисторов.Указанная цель достигается тем, что в известном способе изготовления тензорезисторов на основе моносульфида самария, согласно формуле изобретения, в сформированном чувствительном элементе немеханическим путем удаляют краевые участки. Наилучшим образом цель достигается тем, что краевые участки удаляют путем стравливания, причем травитель имеет состав: 1 об.ч. концентрированной соляной кислоты на 650 об.ч, 5-ного водного раствора тиомочевины.Краевые участки тензочувствительного слоя из поликристаллической пленки ЯвЯ должны быть удалены, поскольку это приводит к уменьшению ТКС тензорезистора без уменьшения его чувствительности к одноосной деформации и всестороннему сжатию, Физический смысл предлагаемой операции заключается в том, что удаляются краевые участки, в которых электроперенос, помимо обычного зонного механизма, т.е, за счет электронов находящихся в зоне проводимости, осуществляется еще за счет прыжковой проводимости. Последняя связана с наличием в краевыхучастках пленки ЯвЯ большого количества ионов Яв, которые возникают+зиз-за того, что кристаллизация ЯвЯ в этих участках происходит при более низких температурах, чем в центре чувствительного элемента тензорезистора, Температура на краях меньше потому, что они прилегают к участкам подложки, заэкранированным маской от попадания частиц осаждаемых паров Я в Я и светового излучения раскаленного испарителя, Оба этих фактора, наряду с нагреванием подложки специальными средствами (печкой, излучением лампы), повышает температуру подложки, Указанные факты были экспериментальйо обнаружены авторами впервые.Краевые участки должны быть удалены немеханическим путем, поскольку удаление их механическим путем не приводит к достижению цели изобретения; ТКС либо вообще не изменяется, либо изменение в несколько раз меньше, чем при немеханическом удалении. Причина этого в возникновении трехвалентных ионов самария под действием деформаций, сопровождающихмеханическое воздействие на пленку ЯвЯ.Краевые участки наилучшим образом могутбыть удалены путем стравливания, посколь 5 ку это не вызывает дополнительных деформаций в пленке ЯвЯ. Авторами обнаружено,что эффект не зависит от ширины удаленнойобласти чувствительного слоя моносульфида самария.10 Травитель должен иметь указанный состав, а именно: 1 об.ч. концентрированнойсоляной кислоты на 650 об.ч. 5 Д-ного водного раствора тиомочевины, поскольку такой состав позволяет контролировать время15 травления в зависимости от толщины пленки ЯвЯ, стравливая ее со скоростью не превышающей 0,01 мкм/с, чтоэкспериментально определено авторами(см, рис.2). Контроль времени травления не 20 обходим для минимизации подтравливания слоя ЯвЯ под защитным покрытием, чтопозволяет контролировать электросопротивление готового тензорезистора. Такимобразом, каждый признак необходим, а все25 вместе они достаточны для достижения положительного эффекта, а также оптимального эффекта,Заявленная совокупность существенных признаков не известна авторами из знаЗ 0 чений достижений современной науки итехники. Удаление участков материала чувствительного элемента тензорезистора известно и применяется при производствефольговых неметаллических тензорезистоЗ 5 ров для увеличения их электросопротивления, а не для уменьшения ТКС, Никакихданных об изменении ТКС при примененииэтого технологического приема нет. Совокупность существенных признаков предла 40 гаемого изобретения позволяет врезультате их взаимодействия устранить отрицательное влияние оказываемое краевыми участками тензорезистора, что приводитк достижению цели, укаэанной в формуле45изобретения.На фиг.1 изображен тензорезистор и нанем пунктиром отделены удаляемые участки чувствительного слоя элемента (а - подложка, б - контактные площадки, в - тензочув 50 ствительный слой из ЯвЯ); на фиг.2представлена зависимость остаточной толщины пленки ЯвЯ от времени травления при использовании предлагаемого травителя.55 Одной из возможных реализаций способа является травление, После осаждения паров ЯвЯ на подложку и напыления металлических контактных площадок средняя часть чувствительного элемента между контактными площадками и контактныеоплощадки покрываются защитными слоем так, чтобы остались открытыми лишь участки, подлежащие стравливанию (фиг,1), Затем тензорезистор погружают на время 1, равное б/0,01, где б - толщина пленки в мкм, а 1 - получается в секундах, в травитель состава: 65, об,ч, 5-ного водного раствора тиомочевины (ИН 2 СЯИН 2) и 1 об.ч, концентрированной соляной кислоты (НС). После этого для остановки травления тензорезистор погружают в 5-ный водный раствор тиомочевины. Заканчивается процесс удалением защитного слоя. Другими возможностями удаления краевых участков является лазерное напыление, разновидности ионной очистки и т,д.П р и м е р. На стеклянные подложки были напылены тензорезисторы со слоем ЯаЯ толщиной 0,5 мкм и контактами из никеля. Размеры чувствительного элемента 1 х 1 мм. Измерялись электросопротивление (й), ТКС, а = д 1 пй чувствительность к всесто-.а спироннему сжатию Р 9= - Г-р- . Середина тензорезистора, см. фиг,1, и контактные площадки покрывались защитным слоемцэпон-лака так, чтобы края чувствительного элемента оставались открытыми на различную ширину, Ь, одинаковую с обеих сторон. Подготовленный таким образом образец погружался на время 1=б/0,01 в травитель, содержащий 1 об.ч, концентрированной соляной кислоты и 650 об,ч, 5 ф-ного раствора тиомочевины, Толщина пленок определялась с помощью микроинтерферометра МИИс точностью +0,02 мкм, время бралось с учетом возможной погрешности в определении б (к измеренной величине б прибавлялась величина погрешности), Ширина стравленной полосы, Ь, определялась с помощью микроскопа МБС, Через время 1 тензорезистор быстро вынимался из травителя и помещался в большой обьем 5 О,ного раствора ЙН 2 СЯМН 2 в воде, После этого тензореэистор погружался в ацетон дляснятия защитного слоя. У готового тензорезистора снова измерялись значения й, ТКС5 и лц. й и ТКС определялись согласно ГОСТ21615-76, а а - с использованием задатчика давлений МП, Точность измеренияТКС составляла 1 ф, з ж 1 2. Результатыизмерения параметров приведены в табли 10 це,Из таблицы следует, что при стравливании края чувствительного слоя происходитуменьшение ТКС на 10-35 (графа - вЬа15 таблице); при этом чувствительность к давлению либо остается неизменной (с учетомпогрешности) либо повышается (образцы 13 и 4). Корреляция между величиной Ь (величина стравленной полосы) и ТКС или20 отсутствует, из чего следует, что эффект происходит в очень узкой краевой полосе чувствительного слоя, менее 0,05 мм(см. образец2). Поскольку дополнительным положительным эффектом операции является увеличе 25 ние й, определение минимального значенияЬ, при котором происходит эффект, не имееттехнического смысла. При выдержке в течение времени наблюдалось полное удалениестравленной части слоя ЯаЯ,30 Таким образом, предлагаемый способизготовления полупроводниковых тензорезисторов на основе моносульфида самарияпозволяет понизить ТКС продукции нэ однутреть по сравнению со способом прототи 35 пом и. при этом чувствительность электросопротивления к давлению (к деформации)не изменяется, либо повышается. При этомповышается также электросопротивлениетензарезисторов, что также является поло 40 жительным эффектом. Все это повышаетэксплуатационные качества изготавливаемых тензо- и барорезисторов из моносульфида самария.1820790 Продолжение таблицы Формула изобретения 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ НА ОСНОВЕ МОНОСУЛЬФИДА САМАРИЯ путем формирования чувствительного элемента осаждением паров моносульфида самария на подложку между 10 контактными площадками через маску отличающийся тем, что, с целью умень-. шения абсолюдной величины температурного коэффициента сопротивления, при сохранении чувствительности, в 15 сформированном чувствительном элементе удаляют краевые участки немеханическим путем.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что краевые участки удаляют травителем, содержащим концентрированную соляную кислоту и 5 ф-ный водный раствор тиомочевины и ри следующем соотношении компонентов, об,ч.: Концентрированная соляная кислота 1 5;-ный водный раствор тиомочевины 650