Способ изготовления полупроводникового чувствительного элемента

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРО ВОДНИКОВОГО ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА, заключающийся в обработке поверхности элемента смесью веществ для 1,0 легирования поверхности примесями, повышатацими селективную чувствительность элемента к анализируемому компоненту , отличающийся тем, что, с целью получения элемента с селективной чувствительностью к окислам азота, полупроводниковый элемент обрабатывают до получения сенсибилизируквдего эффекта раствором , содержащим гидросульфат натрия, роданид калия и дистиллированную воду, мас.%: Гидросульфат натрия10-12 Роданид калия 8-10 Дистиллированная водаОстальное (Л с: о.ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3<50 0 01 N 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Остальное g

0,8

У,Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3417709/18-25 (22) 06. 04. 82 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) Т.Г.Головчанко, Э.И.Вайхброт, Н.Б.Крупецкий, В.Г.Легостаев и Г.Н.Белявская (71) Украинский заочный политехнический институт (53) 543 ° 274(088.8) (56) 1..Заявка Японии 9 56-19107, кл. Н 01 Ь 29/72, 1978.

2. Патент tIHP 9 581893, кл. Н 01 Ь 21/306, 1980 (прототип). ,(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРО ВОДНИКОВОГО ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА, заключающийся в обработке поверхности элемента смесью веществ для

„„SU„„1052971 А легирования поверхности примесями, повышающими селективную чувствительность элемента к анализируемому компоненту, отличающийся тем, что, с целью получения элемента с селективной чувствительностью к окислам азота, полупроводниковый элемент обрабатывают до получения сенсибилизирующего эффекта раствором, содержащим гидросульфат натрия, роданид калия и дистиллированную воду, мас.Ъ:

Гидросульфат натрия 10-12

Роданид калия 8-10

Дистиллированная вода

1052971

Изобретение относится к полупроводниковой технике аналитического приборостроения и охраны окружающей среды, в частности к способам изготовления полупроводниковых чувствительных элементов газовых детекторов для контроля содержания в воздухе окислов азота.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора, который состоит в том, что на поверхность >О полупроводниковой подложки наносят пленку из немонокристаллического кремния, .содержащего примеси. На поверхность этой пленки наносят еще одну пленку, выполненную из некристаллического окисла, содержащего примеси. Затем всю пластину нагревают. При этом примеси диффундируют в подложку. После этого обе пленки удаляют, и на образовавшейся по,верхности полупроводниковой подложки формируют новую полупроводниковую пленку (1 ).

Недостатком данного способа является необходимость многократного нанесения пленок термообработкой, что затрудняет получения заданных свойств полупроводникового прибора и значительно усложняет технологию.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления полупроводникового чувствительного элемента, заключающийся в обработке поверхности элемента смесью веществ для легирования поверхности примесями, 35 повышающими селективную чувствительность элемента к анализируемому компоненту f2 3.

Основным недостатком известного способа является сложность приготов- ф) ления смеси и необходимость ее. активации путем последовательного плавления и быстрого охлаждения с одновременным интенсивным дроблением, Цель изобретения — получение эле- 4 мента с селективной чувствительностью к окислам азота.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления полупроводникового чувствительного элемента, заключающемуся в обработке поверхности элемента смесью веществ для легирования поверхности примесями, повышающими селективную чувствительность элемента к анализируемому компоненту, полупроводниковый элемент обрабатывают до получения сенсибилизирующего эффекта раствором, содержащим гидросульфат нат-. рия, роданид калия и дистиллированную воду, мас.Ъ: 60

Гидросульфат натрия И2 Я 20

10-12

Роданид калия fCNS 8-10

Дистиллированная вода Ос таль ное

Принцип сенсибилизации полупроводниковых газовых детекторсв сорбционного типа заключается во введении в приповерхностный слой специфических добавок, взаимодействующих с анализируемым газом.

Сенсибилизация полупроводниковых чувствительных элементов газовых детекторов для определения содержания окислов азота в воздухе заключается в следующем. Известно явление кислородного эффекта, под которым понимают зависимость радиочувствительности облучаемого объекта от содержания кислорода в облучаемой среде. Укаэанное явление наблюдается при облучении биологических объектов и полимеров. Анализ зависимости изменения параметров поверхности полупроводника от воздействия рентгеновского излучения и искрового разряда в различных газовых средах свидетельствует о наличии кислородного эффекта и при облучении полупроводников. Рентгеновское излучение и искровой разряд инициируют в газовой среде различные химические реакции, в результате которых образуются первичные и вторичные продукты. В воздухе такими продуктами радиационно-химических реакций могут быть озон и окислы азота, которые явпяются основным модифицирующим агентом при кислородных эффектах. Таким образом, основой химической защиты, используемой в радиобиологии, является взаимодействие радиопротекторов и радиосенсибилизаторов с этими веществами, в первую очередь с окислами азота. Наиболее эффективными радиопротекторами в радиобиологии являются серусодержащие вещества органического и неорга нического происхождения. Таким образом, универсальность явления кислородного эффекта позволяет разработать новый способ изготовлення полупроводникового газового детектора окислов азота, заключающийся в сенсибилизации полупроводника серусодержащими веществами, в результате чего получается высокая избирательность к окислам азота и высокая помехоустойчивость к другим внешним газовым воздействиям.

Предлагаемый способ изготовления полупроводникового чувствительного элемента газового детектора заключается в следующем.

Пластины высокоомного монокристаллического кремния, полученные после резки слитка, подвергают стандартной технологической обработке — промывке, шлифовке и полировке. Затем их обрабатывают химическим травлением для получения заданного потенциала поверхности. После напыпения слоя алюминия толщиной 0,7-1,0 мкм

1052971

Т а блица 1

Номер ванны

Содержание, мас.%

Параметр, к

2 2 4

KCNS

0,85

0,45

0,40

10

0,45

0,80

Таблица 2

Время выдержки в ванне, мин

Номер ванны

Пареметр, к

0,9

0,45

0,40

0 45

0,95 с помощью фотолитографии получают контактные площадки заданной геометрии. Пластины разрезают на кристаллы. размером 0,9х0,9 мм, на которых методом термокомпрессии выполняют электрические выводы, кристаллы монти5 руют на стандартный корпус с отверстиями по периметру для доступа газов.

Для получения сенсибилизирующего эффекта приборы обрабатывают в тех- 10 нологической ванне, содержащей растворенные в дистиллированной воде, гидросульфат натрия (Na2S>0<) и роданид калия (КСББ). Количество вводимого на поверхность полупроводни- 15

Таким образом, оптимальным сос- 60 тавом для обработки является состав, содержащий, мас.%:

Гидросульфат натрия Ма2$20А 10-12 ка серусодержащего вещества зависит от времени выдержки образцов в технологической ванне, а время, необ.ходимое для получения сенсибилизирующего эффекта, определяется опытным путем.

В табл. 1 приведены опытные данные, позволяющие выбрать оптимальный состав технологической ванны, в табл. 2 — опытные данны, позволяющие определить оптимальное время обработки полупроводниковых чувствительных элементов в технологической ванне оптимального состава,при которых получается максимальный сенсибилизирующий эффект.

Роданид калйя

KCNS 8-10

Дистиллированная вода Остальное

Получение максимального сенсибилизирующего эффекта происходит

1052971

Составитель Ю.Коршунов

Редактор B. Петраш Техред Ж.Кастелевич Корректор, Эимо"осов

Заказ 88б0/40 Тираж 8:73 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 эа время обработки в ванне 1015 мин.

Экспериментальное подтверждение способа показано на чертеже. В качестве экспериментальных детекторов окислов азота используют образ-. цы из высокоомного монокристалли-, ческого кремния р-типа, иэ готовле нные по описанной технологии.

Графики, приведенные на чертеже,,показывают зависимость изменения 10 относительного электрического сопротивления К от времени воздействия окислов азота, концентрация которых

4-6 мг/мЗ где Йн - начальное сопротивление образца, Ом;

Й . — сопротивление образца через время 1, Ом.

Приведенные на чертеже зависимости представляют собой кривые, построенные по 10 образцам. Кривая 1 представляет собой график зависимости относительного электрического сопротивления несинсибилизированно го образца от времени воздействия окислов азота;,кривая 2 - график зависимЬсти относительного электрического сопротивления образца, обработанного в технологической ванне серусодержащими веществами в течение 11 мин, при оптимальном составе серусодержащего раствора, указанного в табл. 1 (т.е. при получении наименьшего значения К ).

Приведенные на чертеже зависимости показывают, что при воздействии окислов азота на образцы, сенсибилизированные серусодержащими веществами (кривая 2 ), изменение

I их относительного сопротивления примерно в 2 раза больше, чем у несенсибилизированных (кривая 1 ).

Применение предлагаемого способа изготовления, полупроводникового чувствительного элемента для газового детектора позволит повысить эффективность мероприятий по охране воздушной среды, в частности использовать такие детекторы в автоматизированных системах контроля и управления качеством воздушной среды произвоцственных помещений.