Способ получения чувствительного элемента матрицы теплового приемника


 

H01L21/00 - Способы и устройства для изготовления или обработки полупроводниковых приборов или приборов на твердом теле или их частей (способы и устройства, специально предназначенные для изготовления и обработки приборов, относящихся к группам H01L 31/00- H01L 49/00, или их частей, см. эти группы; одноступенчатые способы изготовления, содержащиеся в других подклассах, см. соответствующие подклассы, например C23C,C30B; фотомеханическое изготовление текстурированных поверхностей или поверхностей с рисунком, материалы или оригиналы для этой цели; устройства, специально предназначенные для этой цели вообще G03F)[2]

Владельцы патента RU 2554304:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к созданию тонкопленочных элементов матрицы неохлаждаемого типа в тепловых приемниках излучения (болометров) высокой чувствительности.

Способ получения чувствительного элемента матрицы теплового приемника на основе оксида ванадия представляет собой нанесение металлической пленки ванадия и электродов методами магнетронного распыления и последующей лифт-офф литографии на диэлектрическую подложку. Затем через металлическую пленку ванадия пропускают электрический ток высокой плотности, под действием которого она нагревается и термически окисляется. После нагрева структуры и образования оксида VOx ток отключают, и происходит остывание сформированного тонкопленочного элемента. Изобретение позволяет значительно упростить способ изготовления чувствительного элемента матрицы теплового приемника. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к созданию тонкопленочных элементов матрицы неохлаждаемого типа в тепловых приемниках излучения (болометров) высокой чувствительности.

Известен способ получения тонкопленочных элементов матрицы на основе оксида ванадия VOx, где x находится в пределах от 1.5 до 2.0. При этом часть ионов ванадия в оксиде заменены ионом металла М, где ион металла М может представлять собой следующие элементы: хром (Cr), алюминий (Al), железо (Fe), марганец (Mn), ниобий (Nb), тантал (Та) и титан (Ti). Оксид ванадия наносят на подложку методом магнетронного распыления или золь-гель методом. Полученный тонкопленочный элемент матрицы обладает низким сопротивлением и большим значением температурного коэффициента сопротивления ТКС [1].

Недостатком данного способа является то, что требуются значительные затраты времени и высокая трудоемкость изготовления.

Также известен способ получения чувствительного элемента матрицы теплового приемника, где аморфные пленки оксида, предпочтительно оксида ванадия (VOx), наносят на термически выращенный диоксид кремния при помощи магнетронного распыления на постоянном токе (DC) совместно с благородным металлом (золотом или платиной) в контролируемом соотношении газовой атмосферы (аргона и кислорода). В патенте определены оптимальные условия для подготовки чувствительного материала, представляющего собой аморфный оксид ванадия, легированный благородным металлом [2].

Недостатком данного способа является трудоемкость изготовления тонкопленочной ячейки болометра, в частности необходимость прецизионного контроля соотношения аргона и кислорода при магнетронном распылении.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ, основанный на осаждении тонкой пленки металлического сплава ванадия-вольфрама на диэлектрической подложке, при помощи высокочастотного (RF) распыления, химического осаждения из паровой фазы (CVD) или лазерной абляции (PLD). Толщина получаемой пленки металлического сплава составляет 25-200 нм, содержание вольфрама в сплаве от 1 до 50 атомных процентов. Полученные тонкие пленки металлического сплава ванадия-вольфрама окисляются путем термической обработки при температуре 250-400°C. В результате получается пленка аморфного оксида ванадия-вольфрама (V-W-Ox), являющаяся чувствительным материалом элемента матрицы теплового приемника [3].

Недостатком данного способа является сложность изготовления ячейки, в частности необходимость контроля композиционного отношения ванадия и вольфрама.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в существенном упрощении изготовления чувствительного элемента матрицы теплового приемника, обеспечении высокого температурного коэффициента сопротивления, благодаря малым линейным размерам чувствительного элемента. Кроме того, за счет снижения температуры подложки предотвращается температурное разрушение соседних элементов пленочных структур.

Достигается технический результат за счет того, что для чувствительного элемента, установленного между электродами, используют перемычку оксида ванадия VOx, которую получают при помощи термического окисления расположенной между электродами металлической пленки ванадия, нагреваемой за счет пропускания электрического тока высокой плотности в кислородосодержащей среде, причем оксид ванадия VOx определяют в пределах x от 1,5 до 2,5, а плотность тока выбирают в пределах (1-5)·106 А/см2.

На фиг.1 изображен чувствительный элемент матрицы теплового приемника, где 1 - металлическая пленка ванадия, 2 - область оксида VO3, 3 - электроды, 4 - диэлектрическая подложка SiO2.

Способ получения чувствительного элемента матрицы теплового приемника на основе оксида ванадия представляет собой нанесение металлической пленки ванадия 1 и электродов 3 методами магнетронного распыления и последующей лифт-офф литографии на диэлектрическую подложку SiO2 4. Размеры ванадиевой перемычки 1: ширина D=3-10 мкм и длина L=10-40 мкм. Затем через металлическую пленку ванадия 1 пропускается электрический ток высокой плотности (1-5)·106 А/см2, под действием которого она нагревается и термически окисляется. Температура окисления на воздухе составляет порядка 300°C, образуемый оксид представляет собой смесь фаз VOx (где x находится в пределах от 1.5 до 2.5), с преимущественным содержанием VO2. После нагрева структуры и образования оксида VOx ток отключают, и происходит остывание сформированного тонкопленочного элемента. Сопротивление чувствительного элемента матрицы, на постоянном токе при комнатной температуре составляет менее 100 кОм, на переменном токе при частоте выше 100 кГц сопротивление составляет порядка 1 кОм. Низкое сопротивление при высоком температурном коэффициенте сопротивления (от 2,5%/°C) достигается благодаря малым линейным размерам чувствительного элемента матрицы, а также наличию низших оксидов ванадия в чувствительном материале элемента матрицы теплового приемника. Необходимо отметить, что для данного технологического процесса не требуются высокие температуры всей подложки, т.к. термическое окисление происходит локально, и процесс может быть отнесен к низкотемпературным, не разрушающим соседние элементы, такая технология считается перспективной с точки зрения создания многослойных пленочных структур (3D интеграция). Другим преимуществом является отсутствие сложного технологического этапа, такого как литография по оксидному участку, предполагающего использование высокотемпературных резистов и специальных химических реактивов [1, 3].

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно упростить процесс изготовления чувствительного элемента матрицы теплового приемника и повысить температурный коэффициент сопротивления, что позволяет значительно снизить температуру всей подложки 4 и предотвратить температурное разрушение соседних элементов пленочных структур.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Mori, et al. Oxide thin film for bolometer and infrared detector using the oxide thin film. United States Patent 6489613, Assignee: NEC Corporation, Publication Date: 03/12/2002.

2. Coffey, et al. Nanocomposite semiconducting material with reduced resistivity. United States Patent 8228159, Assignee: University of Central Florida Research Foundation, Publication Date: 24/07/2012.

3. Moon, et al. Oxide thin film for bolometer and infrared detector using the oxide thin film. United States Patent 7250604, Assignee: Korea Institute of Science and Technology, Publication Date: 31/07/2007.

1. Способ получения чувствительного элемента матрицы теплового приемника, включающий создание чувствительного материала путем подачи тока с помощью подводящих электродов, отличающийся тем, что для чувствительного элемента, установленного между электродами, используют перемычку оксида ванадия VOx, которую получают при помощи термического окисления расположенной между электродами металлической пленки ванадия, нагреваемой за счет пропускания электрического тока высокой плотности в кислородосодержащей среде, причем оксид ванадия VOx определяют в пределах x от 1,5 до 2,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность тока выбирают в пределах
(1-5)·106 А/см2.



 

Похожие патенты:

Пленки твердых растворов замещения PbSnSe - востребованный материал полупроводниковой оптоэлектроники и лазерной техники среднего и дальнего инфракрасного диапазона.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов. Способ изготовления pin-фотодиодов с охранным кольцом (ОК) на высокоомном р-кремнии включает термическое окисление исходной пластины р-кремния или эпитаксиальной структуры, содержащей слой высокоомного р-кремния, вскрытие «окон» в термическом окисном слое, загонку атомов фосфора в «окна» и их разгонку, совмещенную с окислением, для формирования планарных n+-р переходов рабочей области и области ОК, создание на обратной стороне пластины геттерирующего слоя и проведение геттерирования, стравливание геттерирующего слоя и подлегирование подконтактной области базы атомами бора для создания омического контакта р+-р типа, вскрытие в окисном слое контактных «окон» к рабочей области и охранному кольцу и зондовый контроль их темновых токов, отбор пластин, не соответствующих заданным значениям темнового тока, стравливание с них термического окисного слоя и нанесение на свободную поверхность кремния нового защитного слоя окиси кремния при температуре не выше 300°С, вскрытие контактных «окон» в нанесенном слое и повторный зондовый контроль темновых токов и при соответствии темнового тока заданным значениям - нанесение металлизации, формирование контактного рисунка и вжигание металла, а при несоответствии заданным значениям темнового тока - повторение операций до получения заданных значений темнового тока.
Изобретение относится к области изготовления фоточувствительных полупроводниковых приборов на основе GaAs, позволяющих преобразовывать мощное узкополосное излучение в электрическую энергию для энергоснабжения наземных и космических объектов.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к способу изготовления фотопроводящих радиационно стойких структур. Способ включает предварительное формирование монослоя жирной кислоты на поверхности раствора свинецсодержащей соли в воде в концентрации 1·10-3-5·10-3 моль/л для получения свинецсодержащего монослоя жирной кислоты по методу Ленгмюра-Блоджетт, перенос одного свинецсодержащего монослоя жирной кислоты на поверхность фоточувствительной пленки, термическую сенсибилизацию фоточувствительной пленки.

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности, к способам изготовления планарных pin-фотодиодов большой площади на основе высокоомного кремния p-типа проводимости.
Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Они предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре, в которой требуется регистрация коротких импульсов лазерного излучения (10-40 нс).

Изобретение относится к технологии сборки гибридных матричных фотоприемных устройств методом перевернутого монтажа. Согласно изобретению способ гибридизации кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов фотоприемных устройств включает сдавливание индиевых микроконтактов, расположенных на стыкуемых кристаллах, при этом микроконтакты выполняют в форме вытянутых прямоугольников с размерами сторон менее зазоров между микроконтактами, как по вертикали, так и по горизонтали, причем микроконтакты на кристаллах БИС и матрицы фоточувствительных элементов расположены под углом по отношению к друг другу.
Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Согласно изобретению в способе изготовления кремниевых p-i-n фотодиодов для снижения концентрации электрически активных центров, создаваемых загрязняющими примесями с низкими значениями коэффициентов диффузии, процесс термического окисления проводят при температуре не выше 950°C и последующие процессы диффузии (диффузия фосфора для создания n+-областей, геттерирование диффузионным n+-слоем, диффузия бора для создания p+-области) проводят при температурах, не превышающих указанную.

Изобретение относится к технологии фотодиодов на основе эпитаксиальных p-i-n структур GaN/AlGaN, преобразующих излучение ультрафиолетовой области спектра. Согласно изобретению предложен способ изготовления многоэлементного фотоприемника на основе эпитаксиальных p-i-n структур GaN/AlxGa1-xN.

Изобретение может быть использовано в системах лазерной локации, обнаружения лазерного излучения, ИК-спектрометрии, многоспектральных ВОЛС, а также нового поколения систем ночного видения.

Использование: для создания материалов с новыми свойствами и способа обработки поверхности твердого материала с получением на этой поверхности структур с чешуйками субмикронной толщины и микронными размерами и/или с субмикронными трещинами и щелями между упомянутыми чешуйками и/или участками поверхности с характерными субмикронными перепадами по высоте рельефа.

Изобретение относится к способу образования прозрачного легированного слоя, содержащего оксид цинка, на полимерной подложке для оптоэлектронных устройств и прозрачному легированному слою.

Группа изобретений относится к области электронной техники, микро- и наноэлектроники и может быть использована для локального определения концентрации свободных носителей заряда в отдельно взятых полупроводниковых нанообъектах и наноструктурах, а также для контроля качества материалов, применяемых в полупроводниковом приборостроении.

Изобретение относится к технологии получения изделий оптоэлектроники и солнечной энергетики, а именно к раствору для гидрохимического осаждения полупроводниковых пленок сульфида индия(III).

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к области цифровой обработки сигналов. Технический результат - снижение энергопотребления на единицу производительности и повышение производительности процессора.

Изобретение относится к устройству для перемещения подложек согласно технологии производства микропроцессорной техники без образования частиц в миниатюрных рабочих средах в условиях чистого помещения.

Изобретение относится к способам получения тонкослойных детекторов заряженных частиц, основанных на явлениях термостимулированной и/или оптически стимулированной люминесценции.
Изобретение относится к области нанесения на подложки металлических покрытий, а именно к нанесению электропроводящего слоя на полимерную или бумажную подложку при изготовлении антенн, работающих в диапазоне ультравысокой частоты.

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано для получения атомно-тонких монокристаллических пленок различных слоистых материалов. Технический результат - упрощение технологии изготовления атомно-тонких монокристаллических пленок.

Изобретение относится к области релаксационной электрохимии и может быть использовано в различных областях техники. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют воздействие на полупроводниковую или диэлектрическую конденсированную среду электромагнитным импульсом с образованием круговой или эллиптически поляризованной электромагнитной волны, отличающийся тем, что частоту круговой поляризации электрической компоненты поля совмещают с частотой электрострикции звуковой стоячей волны, образующейся на поверхности кластера вещества, создающей на поверхности кластера круговой токовый пробой, приводящий к изменению свойств полупроводниковых и диэлектрических конденсированных веществ, релаксирующих во времени после прекращения электромагнитного воздействия (эхо-сигнал).

Изобретение относится к области детектирования инфракрасного излучения. Устройство детектирования инфракрасного излучения содержит: подложку, матрицу (12) элементов для детектирования упомянутого излучения, каждый из которых содержит резистивный болометр (14) формирования изображения, причем упомянутая матрица сформирована над подложкой, средство (18) для считывания болометров матрицы, средство (22) для измерения температуры в подложке и средство (26) для коррекции сигнала, сформированного из каждого болометра (14), как функции температуры, измеренной в подложке.
Наверх