Способ изготовления тензометрическогочувствительного элемента

 

О П И С А Н И Е 342397

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советски к

Социалистических

Реснублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву",3 (5! )М. Кл.

G 01 В 7/20 (22) Заявлено 20.08. 79 (21) 2810857/25-28 с присоединением заявки ¹â€”

Гвсудэрстииииый квмитет (23) Приоритет

Опубликовано30. 06. 81. Бюллетень ¹ 24 (53) УДК,531. 781 ° . 2 (088. 8) по делам изобретеиий и открытий

Дата опубликования описания30.06Т81

I0. А. Зеленцов, С, А. Козин, В. В..Бабаков, И.В. Мухин и В. В. Шутов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель "- © )з „9

04 УР@71( тЕХа ;,„сь,,„ (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОГО

ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых мембранных датчиков давления, а так- . же в аналогичных конструкциях измерительных преобразователей других неэлектрических или электрических величин, к которым предъявляются повьппенные требования по герметичности соединения мембраны с корпусом.

Известен способ изготовления чувствительных элементов, в том числе тенэометрических, при котором на пластину из полупроводникового материала

15 наносят материалы для формирования активных резисторов с токоведущими дорожками, на дорожки наносят слой полимера, толщина которого равна глубине протравленного участка пластины, затем наносят окисел полупроводника и образуют изоляционный слой, .ловерхность которого используется для соединения пластины с корпусом {IJ„. 2 -Однако этот способ сложен и не обеспечивает надежной герметизации стыка изоляционного слоя с корпусом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления тензометрического чувствительного элемента заключающийся в том, что на мембрану из полупроводникового материала наносят материалы для формирования активных резисторов с токоведущими дорожками, контактными площадками и токовыводами, а затем. воздействуют на поверхность мембраны окислителем для формирования изоляционного слоя такой толщины, которая частично выравнивала. бы профиль мембраны с вытравленными на ней дорожками 1.21.

Однако этот способ требует осуществления длительного процесса выращивания изоляционного слоя и не обеспечивает высокой герметичности соединения мембраны с корпусом вследствие наличия углублений в зене доро84239 жек на поверхности изоляционного слоя.

Цель изобретения-повышение герметичности при соединении мембраны с корпусом.

Указанная цель достигается тем, что на поверхность мембраны воздействуют окислителем при повышенной, температуре для образования первичного изоляционного слоя, затем травят в этом слое окна, конфигурация которых соответствует конфигурации дорожек и контактных площадок, воздействуют на поверхность мембраны в окнах средой, содержащей легирую- 15 щие элементы и образующей на поверхности мембраны участки с проводимостью, противоположнои проводимости материала мембраны, стравливают остатки первичного изоляционного слоя, воздействуют окислителем при повышенной температуре для образования вторичного изоляционного слоя, травят в этом слое окна, конфигурация которых соответствует конфигурации активных резисторов, воздействуют на поверхность мембраны в окнах средой, содержащей легирующие элементы, травят во вторичном изоляционном слое окна в местах расположения контактных площадок и напыляют на поверхность мембраны в этих окнах металл для образования токовыводов.

На фиг. 1 изображен изготавливаемый тензометрический чувствительный элемент датчика давления; на фиг. 2сечение мембраны с нанесенным первичным изоляционным слоем; на фиг. 3— то же, с протравленными в первичном изоляционном слое окнами; на фиг. 4— то же, со сформированными на поверхности мембраны участками дорожек и контактных площадок; на фиг. 5 — то же, после удаления первичного изоляционного слоя; ыа фиг. 6 — то же,из,готовленного по данному способу тензо-. метрического чувствительного элемента.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность мембраны 1 из полупроводникового материала, например кремния и-типа КЭФ-4,5, ориентация (100), воздействуют окислителем— влажным кислородом при !200+ 2 С в те 55 чение 180 мин для образования первичного изоляционного слоя 2 (фиг.2). двуокиси кремния толщиной 0,8-1;:0 мкм, .

Затем в этом слое одним из известных

7 ф методов, например, фотолитографии, травят окна 3, конфигурация которых соответствует конфигурации дорожек 4 и контактных площадок 5 (фиг. 1 и фиг. 3). На поверхность мембраны 1 в окнах 3 воздействуют средой, содержащей легирующие элементы, например, бор при 1180+2 С в течение

10 мин в атмосфере чистого аргона. На этих участках мембраны 1 создается прнповерхностный слой легирующей примеси р-типа с концентрацией не менее

2-10 см (фиг. 4). После этого стравливают с мембраны 1 остатки первичного изоляционного слоя 2 (фиг. 5) ° Зачем на поверхность мембраны 1 воздействуют окислителем — сухим кислородом при 1200 + 2 С в течение 300 мин. При этом в зоне размещения дорожек 4 и контактных площадок 5 формируются высоколегированные области 6 р-типа глубиной 6,0-8,0 мкм и одновременно выращивается новый, вторичный изоляционный слой 7 двуокиси кремния толщиной 0,4-0,5 мкм (фиг. 6) . В слое

7 травят окна, конфигурация которых соответствует конфигурации активных резисторов 8 (фиг. 1) . Ha поверхность мембраны 1 в этих окнах воздействуют средой, содержащей легирующие элементы, например, бор, в .результате чего на мембране формируются активные резисторы 8. Затем в слое 7 в местах расположения контактных площадок 5 травят окна и напыляют на поверхность мембраны 1 в этих окнах металл для образования токовыводов .9 °

Использование данного способа иэ— готовления тензометрического чувствительного элемента датчика давления позволяет существенно повысить герметичность при соединении мембраны с корпусом датчика, так как изоляционный слой не имеет ступенек, обычно образующихся при травлении токоведущих дорожек. Кроме того, брак датчиков по вине недостаточной герметичности стыка мембраны и корпуса снижается до уровня нескольких процентов от общего числа датчиков в партии.

Формула изобретения

Способ изготовления тензометрического чувствительного элемента датчика давления, при котором на мембрану из

5 84 полупроводникового материала наносят материалы для формирования активных резисторов с токоведущими дорожками,контактными площадками и токовыводами,и изоляционного слоя,отличающийся тем, что, с целью повышения герметичности при соединении мембраны с корпусом датчика, на поверхность мембраны воздействуют окислителем при повышенной температуре для образования первичного изоляционного слоя, затем травят в этом слое окна, конфигурация которых соответствует конфигурации дорожек и контактных площадок, воздействуют на поверхность мембраны в окнах средой, содержащей легирующие элементы и образующей на поверхности мембраны участки с проводимостью, противоположной проводимости материала мембраны, стравливают остатки первичного изоляционного слоя, воздейству2397 б ют окислителем при повышенной температуре для образования вторичного изоляционного слоя, травят в этом сло окна, конфигурация которых соответствует конфигурации активных резисторов, воздействуют на поверхность мембраны в окнах средой, содержащей легирующие элементы, травят во вторичном изоляционном слое окна в местах расположения контактных площадок и напыляют на поверхность мембраны в этих окнах металл для образования токовыводов.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Ф 2357070, кл. Н 01 L 21/90, 1978.

2. Патент С1дА Р 387395á, кл. 338-2, 1973 (прототип).