FI78782B - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV ETT PIEZORESISTIVT MOTSTAONDSELEMENT SAMT EN ANORDNING SOM TILLAEMPAR FOERFARANDET OCH EN MED FOERFARANDET FRAMSTAELLD GIVARE SPECIELLT EN TRYCKGIVARE ELLER MOTSVARANDE. - Google Patents
FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV ETT PIEZORESISTIVT MOTSTAONDSELEMENT SAMT EN ANORDNING SOM TILLAEMPAR FOERFARANDET OCH EN MED FOERFARANDET FRAMSTAELLD GIVARE SPECIELLT EN TRYCKGIVARE ELLER MOTSVARANDE. Download PDFInfo
- Publication number
- FI78782B FI78782B FI860120A FI860120A FI78782B FI 78782 B FI78782 B FI 78782B FI 860120 A FI860120 A FI 860120A FI 860120 A FI860120 A FI 860120A FI 78782 B FI78782 B FI 78782B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- growth
- substrate
- laser
- laser beam
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C10/00—Adjustable resistors
- H01C10/10—Adjustable resistors adjustable by mechanical pressure or force
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
- G01L1/2293—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges of the semi-conductor type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
- H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
- H01C17/075—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
78782 1 Menetelmä pletsoreslstllvlsen vastuselementin valmistamiseksi sekä menetelmää soveltava laite ja menetelmällä valmistettu anturi etenkin paineanturi tai vastaava.78782 1 A method of manufacturing a pletsoreslstllvlsen resistance element and an apparatus applying the method and a sensor manufactured by the method, especially a pressure sensor or the like.
Förfarande för framställnlng av ett piezoresistlvt motständselement samt 5 en anordning som tillämpar förfarandet och en med förfarandet framställd givare speciellt en tryckgivare eller motsvarande 10 Keksinnön kohteena on menetelmä pietsoresistiivisen vastuselementin valmistamiseksi, jolla menetelmällä eristesubstraatille tehdään kemiallisena kaasufaasikasvatuksena pietsoresistiivinen vastuselementtl tai -elementit.The invention relates to a method for the preparation of a piezoresistive resistance element.
15 Keksinnön kohteena on myös keksinnön menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu laitteisto.The invention also relates to an apparatus for carrying out the method of the invention.
Keksinnön kohteena on lisäksi keksinnön menetelmällä ja/tai laitteella valmistettu anturi.The invention further relates to a sensor manufactured by the method and / or device of the invention.
2020
Pietsoresistlivisessä paineantureissa, voima-antureissa tai vastaavissa käytetään ennestään tunnetusti mittavastuselementteinä jonkin sopivan eristekiteen esim. keinotekoisen safiirin pinnalle epitaktisestl kasvatettuja puolijohdenauhoja tai -kuvioita. Vastuselementtien materiaalina 25 voi olla joko pii, germanium tai jokin muu puolijohde, jolla on sopivat pietsoresistiiviset ominaisuudet ja joka voi muodostaa epitaktisen eril-liskidekerroksen kyseisen eristekiteen kuten safiirin pinnalle. Mainittujen mittavastuselementtien ennestään tunnettu valmistusmenetelmä on vastuskuvion muodostaminen fotolitograafisesti yhtenäisestä epitakti-30 sesta puolijohdekerroksesta ennestään tunnetuilla menetelmillä.In piezoresistive pressure sensors, force sensors or the like, semiconductor strips or patterns grown epitactically on the surface of a suitable insulating crystal, e.g. an artificial sapphire, are known as measuring resistance elements. The material of the resistor elements 25 may be either silicon, germanium or some other semiconductor having suitable piezoresistive properties and which may form an epitactic discrete layer on the surface of said insulating crystal such as sapphire. The previously known method of manufacturing said dimensional resistance elements is the formation of a resistance pattern from a photolithographically uniform epitactic semiconductor layer by known methods.
Esimerkiksi eräästä ennestään tunnetusta paineanturista, joka tulee kyseeseen keksinnön mukaisessa menetelmässä, viitataan FI-patenttihake-mukseen no 810667 (hakupäivä 3.3.1981) sekä vastaavaan US-patenttiin no 35 A 373 399 (myönnetty 15.2.1983). Lisäksi tekniikan tason osalta viitataan US-patenttiin A 127 8A0. Näissä viitteissä on esitetty puolijohde-paineanturi, joka sisältää mittavasfuksen, jona on yksikiteinen safiiri-alustalle valmistettu, johtavuudeltaan p-tyypin piierä valmistettu jän- 2 78782 1 nitysanturi tai differentiaalipiiri. Mainitussa vastuselementin piissä 19 20 -3 on aukkojen tiheys välillä 3,3 x 10 -3 x 10 cm . Edellä esitettyihin patenttijulkaisuihin on viitattu vain eräänä esimerkkinä siitä millaisiin sovellutuksiin tämä keksintö voi liittyä.For example, one of the previously known pressure sensors which can be used in the method according to the invention is referred to in FI Patent Application No. 810667 (filed March 3, 1981) and the corresponding U.S. Patent No. 35 A 373,399 (issued February 15, 1983). In addition, with respect to the prior art, reference is made to U.S. Patent A 127,8A0. These references disclose a semiconductor pressure sensor incorporating a large-scale fusion with a single-crystal voltage sensor or differential circuit made on a sapphire substrate, a p-type silicon with a conductivity. In said silicon of the resistance element 19 20 -3 the density of the openings is between 3.3 x 10 -3 x 10 cm. The above patents are referred to as only one example of the applications to which this invention may relate.
55
Edellä mainittu tunnettu litografiameneteImä kyseisten vastuselementtien valmistamiseksi on teknisesti vaativa ja monivaiheinen prosessi, jonka laitekustannukset tulevat huomattavan suuriksi.The above-mentioned known lithography method for manufacturing such resistance elements is a technically demanding and multi-step process, the equipment cost of which becomes considerably high.
10 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin aikaansaada uusi menetelmä, sillä valmistettu vastuselementti ja menetelmää soveltava laite, jolla laitekustannuksia voidaan olennaisesti pienentää jopa noin yhdellä kertaluokalla.The object of the present invention is therefore to provide a new method, in which a resistor element is manufactured and a device applying the method, with which the device costs can be substantially reduced by up to about one order of magnitude.
15 Tarkoituksena on myös aikaansaada sellainen uusi menetelmä ja laite, joiden yksinkertaisuutta el ole tarvinnut aikaansaada valmistettavan tuotteen ominaisuuksien tai laadun kustamuiksella.15 It is also an object to provide a new method and apparatus the simplicity of which has not been required by the characteristics or quality of the product to be manufactured.
Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite, jossa 20 anturiin tarvittavat metallijohdotukset voidaan tehdä samalla menetelmällä ja tarvittaessa samassa yhteydessä.It is a further object of the invention to provide a method and a device in which the metal wiring required for the sensor 20 can be made by the same method and, if necessary, in the same connection.
Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainittu vastusele-25 mentti tai -elementit kasvatetaan erilliskiteiselle eristesubstraatille laserkaasufaasikasvatuksena siten, että laservalolla eristesubstraattia kuumennetaan paikallisesti ja täten kasvatuskaasumolekyylejä hajotetaan termisesti erlstesubstraatin pinnalle, jolloin kasvatuskaasusta vastus-elementiksi syntyy pääosiltaan erllliskiteinen puolijohdenauha tai 30 -kuvio, jolla on tietty kideorientaatio, jonka eristesubstraattl määrää ja että eristesubstraattia ja vastuselemeuttikuviota "piirtävää" lasersädettä siirretään toistensa suhteen halutun vastuskuvion kasvattamiseksi .In order to achieve the above and later objects, the invention is mainly characterized in that said resistor element or elements are grown on a single crystal insulating substrate by laser gas phase growth so that the insulating substrate is or a pattern having a certain crystal orientation determined by the insulating substrate and that the laser beam "drawing" the insulating substrate and the resistance element pattern is shifted relative to each other to increase the desired resistance pattern.
35 Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, että laite käsittää kombinaationa kasvatuskammion, jossa on imupumppuun kytkettävä imuyhde sekä yhteet kasvatuskaasun tuontia ja poistoa varten, 3 78782 1 laseryksikön, jolla on kohdistettavissa ja fokusoitavissa lasersäde kas-vatussubstraat11 le, substraattialustan, jolle kasvatussubstraatti on kiinnitettävissä, 5 laitteet, joilla on aikaansaatavissa suhteellinen liike kasvatusalustan ja lasersäteen fokuksen kesken vastuskuvlon piirtämiseksi kasvatussubstraa-tille, ja 10 ohjausyksikön, jolla on ohjattavissa laserin toimintaa sekä substraatti-alustan ja lasersäteen fokuksen keskinäistä liikettä.The device according to the invention, in turn, is mainly characterized in that the device comprises in combination a growth chamber with a suction connection to be connected to a suction pump and connections for importing and removing the growth gas, 3 78782 1 laser unit attachable, 5 devices for providing relative movement between the culture medium and the laser beam focus to draw a resistance pattern on the growth substrate, and 10 control units for controlling the operation of the laser and the relative movement of the substrate substrate and the laser beam focus.
Keksinnön mukaiselle vastuselementille on puolestaan pääasiallisesti 15 tunnusomaista se, että anturi käsittää keinotekoiselle safiirikalvolle tai vastavalle eristeainesubstraatille laserkaasufaasikasvatuksella tehdyn vastuskuvioinnin joka vastuskuviointi on muodostettu pääosiltaan erilliskitelsistä pllnauhoista, tai vastaavista puolijohdenauholsta joiden orientaatio on eristesubstraatin määräämä.The resistor element according to the invention, in turn, is mainly characterized in that the sensor comprises a resistor pattern made on an artificial sapphire film or a corresponding insulating substrate by laser gas phase growth, which resistor pattern is formed mainly of discrete strips of discrete weft or similar semiconductor tapes.
2020
Keksinnön menetelmässä ja laitteessa sovellettava puolijohteen laserkaa-sufaasikasvatus, LCVD Laser chemical vapor deposition, on ennestään tunnettu prosessi, jonka osalta viitataan esimerkkinä seuraaviin julkaisuihin: Journal of Crystal Growth 22 (1974) 125-148, (H.M. Manasevit) "A 25 survey of the heteroepltaxial growth of semiconductor films on Insulating substrates"; D.J. Ehrlich and J.Y. Tsao, "A review of laser-mlcroche-mical processing"; ja Brit.J.Appi.Phys., 1976, Vol. 18, (J.D. Fllby and Nielsen) "Single-crystal films of silicon on insulators".The semiconductor laser chemical vapor deposition, LCVD Laser chemical vapor deposition, used in the method and apparatus of the invention is a prior art process, for which reference is made by way of example to the following publications: Journal of Crystal Growth 22 (1974) 125-148, (HM Manasevit) "A 25 survey of the heteroepltaxial growth of semiconductor Films on Insulating substrates "; D.J. Ehrlich and J.Y. Tsao, "A review of laser-microcochemical processing"; and Brit.J.Appi.Phys., 1976, Vol. 18, (J.D. Fllby and Nielsen) "Single-crystal Films of Silicon on insulators".
30 Keksinnön mukaisesti ovat puolijohtelset vastuskuviot muodostettavissa suoraan laserkaasufaasikasvatuksella (LCVD) niin, että kasvatetaan vain halutun vastuskuvlon muotoinen epltaktlnen puolijohdekldenauha lasersädettä ja kasvatusalustaa toisllnsä nähden sopivasti siirtämällä. Keksinnön menetelmän mukainen piin heteroepltaktinen kaasufaasikasvatus (LCVD) 35 tapahtuu esimerkiksi siten, että sopivaa kaasumaista puolijohdeyhdistet-tä esimerkiksi silaania hajotetaan laserin avulla korotetussa lämpötilassa substraatin pinnalla. Substraattina on esimerkiksi o(-alumiinioksi-dikide eli keinotekoinen safiiri, kvartsi tai spinelli.According to the invention, the semiconductor resistor patterns can be formed directly by laser gas phase growth (LCVD) so that only an epltaktlne semiconductor strip having the desired resistance pattern is grown by suitably moving the laser beam and the growth medium relative to each other. Silicon heteroepltactic gas phase growth (LCVD) 35 according to the method of the invention takes place, for example, by decomposing a suitable gaseous semiconductor compound, for example silane, by means of a laser at an elevated temperature on the surface of the substrate. The substrate is, for example, o (alumina) crystal, i.e. artificial sapphire, quartz or Spinelli.
a 78782 1 Keksinnön mukaisen menetelmän avulla aikaansaatu kaasufaasikasvetus ei luonteeltaan ratkaisevasti poikkea piin homoepitaktisesta laserkasvatuk-sesta, jota on käsitelty esimerkiksi seuraavassa viitteessä D. Bauerle et ai: Appi Phys. A 30 147-149 (1983). Eräs tärkeä ero on kuitenkin se, 5 että safiiri on hyvin läpinäkyvää käytetyillä aallonpituuksilla, joten sen lämmittäminen laserilla perustuu pääasiallisesti pinnalle jo kasvaneen piin tai vastaavan kykyyn absorboida riittävästi säteilyä niin, että prosessi saadaan jatkuvaksi. Keksinnön puitteissa on myös mahdollista, että kasvatus suoritetaan sellaiselle substraatin pinnalle, jossa 10 on jo valmiina tasavahva piikerros tai vastaava, joka myöhemmin syövytetään pois. Lämpötilan on kasvamiskohdassa oltava paikallisesti varsin korkea (noin 1300..1400°C), jotta saataisiin syntymään erilliskiteistä piitä tai vastaavaa. Jotta ei syntyisi lilan suuria lämpötilaeroja, voidaan tarvittaessa käyttää substraatin esilämmitystä.a 78782 1 The gas phase growth obtained by the process according to the invention is not fundamentally different in nature from the homoepitactic laser culture of silicon, which is discussed, for example, in the following reference D. Bauerle et al., Appl Phys. A 30 147-149 (1983). However, one important difference is that sapphire is very transparent at the wavelengths used, so its heating with a laser is mainly based on the ability of silicon or the like already grown on the surface to absorb enough radiation so that the process is continuous. Within the scope of the invention, it is also possible for the growth to be carried out on a surface of the substrate in which a uniformly strong silicon layer or the like is already prepared, which is subsequently etched away. The temperature at the point of growth must be quite high locally (about 1300..1400 ° C) in order to produce monocrystalline silicon or the like. In order to avoid large temperature differences in the lilac, substrate preheating can be used if necessary.
1515
Keksinnön mukaisesti anturin vastuskuvio muodostetaan liikuttamalla lasersädettä substraatin pintaan nähden asetetun ohjelman mukaan. Säätämällä kasvatuskaasun esim. sllaanln painetta, laserin tehoa, sen kohdistus ja/tai lasersäteen liikkumisnopeutta voidaan vaikuttaa kasvavan 20 puolijohdenauhan paksuuteen, leveyteen ja laatuun. Lisäksi säätöparamet-rina voidaan tarvittaessa käyttää substraatin mainittua esilämmitystä. Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellutus-eslmerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaas- 25 ti rajoitettu.According to the invention, the resistance pattern of the sensor is formed by moving the laser beam relative to the surface of the substrate according to a set program. By adjusting, for example, the pressure of the growth gas, the power of the laser, its alignment and / or the speed of movement of the laser beam, the thickness, width and quality of the increasing semiconductor strip can be influenced. In addition, said preheating of the substrate can be used as a control parameter, if necessary. The invention will now be described in detail with reference to some embodiments of the invention shown in the figures of the accompanying drawing, to the details of which the invention is in no way narrowly limited.
Kuvio 1 esittää, osittain lohkokaaviona, keksinnön mukaista menetelmää soveltavaa laitteistoa.Figure 1 shows, partly in block diagram form, an apparatus applying the method according to the invention.
30 Kuvio 2 esittää keskeistä aksiaalileikkausta keksinnön mukaisesta piet-soresistiivisestä paineanturista.Figure 2 shows a central axial section of a Piet sorescent pressure sensor according to the invention.
Kuvio 3 esittää samaa kuin kuvio 2 päältäpäin nähtynä.Figure 3 shows the same as Figure 2 seen from above.
35 Kuvio 4 havainnollistaa kaaviollisena sivukuvana keksinnön mukaista vas-tuskuvion kasvatustapahtumaa.Figure 4 illustrates a schematic side view of a resistance pattern growth event according to the invention.
5 78782 1 Kuvio 5 esittää samaa kuin kuvio 4 päältäpäin nähtynä.5,78782 1 Figure 5 shows the same as Figure 4 seen from above.
Kuviossa 1 esitetty laserkasvatuslaitteisto käsittää laserin 10 esim.The laser education apparatus shown in Figure 1 comprises a laser 10 e.g.
Nd: YAG, jolla peilin 11 välityksellä kohdistetaan lasersäde LB optiikan 5 18 kautta eristesubstraatllle 20, johon vastuskuvlo 35 kasvatetaan.Nd: YAG, by means of which, by means of the mirror 11, the laser beam LB is directed through the optics 5 18 to the insulating substrate 20, on which the resistance pattern 35 is grown.
Laitteisto käsittää kammion 12, jota evakuoidaan lmupumpulla 16 yhteen 17 välityksellä. Kammio 12 on liitetty yhteisiin 14, 15, joista yhteen 14 kautta syytetään (G^) kammion sisään piitä sisältävää kaasua, esim. silaanla (SiH^). Kasvatuskaasua kierrätetään kammiossa 12 imemällä 10 (G ) sitä yhteen 15 kautta. Kasvatuskaasun paine on esim. p - 0,1 bar. Kasvatuskammion 12 sisälle on sovitettu alusta 19, jota liikutetaan laitteilla 21 ja 22. Laitteet 21 ja 22 voivat olla esim. sinänsä tunnettuja x-y-koordinaattimekanismeja. Laitteiston toimintaa ohjaa ohjausyksikkö 25 asetetun ohjelman mukaisesti. Ohjausyksikkö 25 valvoo laserin 15 10 toimintaa sekä alustan 19 liikkeen ohjausyksikköä 24, joka puolestaan ohjaa alustan 19 siirtomekanismin 21,22 toimilaitetta 23. Alustan 19 yhteydessä on lämmitysvastus 27, johon syöttää säädettävissä olevaa läm-mitysvirtaa lämmitysyksikköön 26, joka on tarvittaessa ohjausyksikön 25 ohjaama.The apparatus comprises a chamber 12 which is evacuated by a vacuum pump 16 together 17. The chamber 12 is connected to common 14, 15, one of which 14 is charged with (G 2) silicon-containing gas inside the chamber, e.g. silane (SiH 2). The growth gas is circulated in the chamber 12 by sucking 10 (G) together through 15. The pressure of the growing gas is, for example, p - 0.1 bar. A base 19 is arranged inside the growth chamber 12, which is moved by devices 21 and 22. The devices 21 and 22 can be, for example, x-y coordinate mechanisms known per se. The operation of the equipment is controlled by the control unit 25 according to the set program. The control unit 25 monitors the operation of the laser 15 10 and the movement control unit 24 of the base 19, which in turn controls the actuator 23 of the transfer mechanism 21,22 of the base 19.
2020
Kammion 12 seinämässä on laserin 10 valoa mahdollisimman hyvin läpäisevä Ikkuna 13. Alustalle 19 on kiinnitetty substraatiksi 20 esim. kiillotettu safiirikide, jolle vastuskuvion 35 kasvatus tapahtuu. Lasersäde LB on optiikan 18 avulla kohdistettu niin, että säteen LB polttopiste osuu 25 juuri safliriklteen 20 pintaan. Kidettä 20 lämmitetään alustan 19 lämmi-tyslaitteella 26,27 esim. lämpötilaan n. T ·= 200°C - 600°C.The wall of the chamber 12 has a window 13 which transmits the light of the laser 10 as well as possible. A polished sapphire crystal, e.g. a polished sapphire crystal, on which the resistance pattern 35 is grown, is attached to the substrate 19. The laser beam LB is aligned by means of the optics 18 so that the focal point of the beam LB hits the surface of the safflower ridge 20. The crystal 20 is heated by a heating device 26.27 of the substrate 19, e.g. to a temperature of about T · = 200 ° C to 600 ° C.
Keksinnön mukainen menetelmä toimii seuraavasti. Kun lasersäteen LB fokus L osuu eristesubstraatln 20 esim. safliriklteen pinnalle, sille 30 alkaa paikallisesti kohonneen lämpötilan ansiosta kasvatuskaasusta esim. SiH^:stä kiteytyä alueella 28' piitä erilliskiteiksi niin, että muodostuu kuvioissa 4 ja 5 esitetty erilliskiteiden nauha 28, kun samalla alustaa 19 ja sillä olevaa erilliskiteistä substraattia 20 siirretään kuvioissa 4 ja 5 nuolen A suuntaan. Keksinnön menetelmässä lasersäde LB 35 lämmittää substraatin 20 pinnan paikallisesti niin korkeaan lämpötilaan, että pinnan välittömässä läheisyydessä olevat kaasumolekyylit hajoavat. Niistä syntyy piitä ja mahdollisesti pieni määrä haluttua seosainetta.The method according to the invention works as follows. When the focus L of the laser beam LB hits the surface of the insulating substrate 20, e.g. safflower, due to the locally elevated temperature, silicon crystallizes in the region 28 'from the growth gas, e.g. SiH 2, to separate crystals to form the single crystal strip 28 shown in Figures 4 and 5. and single crystals as the substrate 20 is moved in Figures 4 and 5, the arrow A direction. In the method of the invention, the laser beam LB 35 locally heats the surface of the substrate 20 to such a high temperature that the gas molecules in the immediate vicinity of the surface decompose. They produce silicon and possibly a small amount of the desired alloying agent.
6 78782 1 Lämpötila on niin korkea ja muut olosuhteet sellaiset, että pii kasvaa safiirin 20 pinnalle nauhamaiseksi erilliskiteeksi 28 kun laserin fokusta F siirretään. Olennaista keksinnön mukaisessa kasvutapahtumassa on se, että pllklteen 28 orientaatio määräytyy safiirikiteen 20 suuntauksen 5 mukaan epltaktieena orientaatiosuhteena.6 78782 1 The temperature is so high and the other conditions such that silicon grows on the surface of the sapphire 20 to form a strip-like single crystal 28 when the laser F is shifted from focus F. Essential to the growth event according to the invention is that the orientation of the plate 28 is determined by the orientation 5 of the sapphire crystal 20 as the exact orientation ratio.
Kasvatuksen kaasufaasl voi sisältää myös sopivan puolljohdepltoisen kaasun lisäksi jotain inerttiä kantajakaasua, kuten vetyä tai typpeä sekä tarvittaessa pienen määrän puolijohteen seostukseen tarvittavaa 10 ainetta sisältävää kaasua esim. diboraania (p-tyyppi) tai arsliniaIn addition to a suitable semiconductor gas, the gas phase of the culture may also contain an inert carrier gas, such as hydrogen or nitrogen, and, if necessary, a gas containing a small amount of 10 substances for semiconductor doping, e.g. diborane (p-type) or arslin.
AsH^ (n-tyyppi). Liikuttamalla alustaa x-y-koordinaattimekanismilla 21,22 tai vastaavalla asetetun ohjelman mukaisesti "piirretään" lasersäteen LB fokuksella F safiirisubstraatille 20 sopiva pietsoresistilvinen vastuskuvio 35, josta näkyy eräs esimerkki kuviossa 3.AsH 2 (n-type). By moving the substrate according to the program set by the x-y coordinate mechanism 21,22 or the like, a piezoresistive resistance pattern 35 suitable for the sapphire substrate 20 is "drawn" with the focus F of the laser beam LB, an example of which is shown in Fig. 3.
1515
Vastuskuvion 35 kasvua voidaan hallita laserin 10 tehoa, polttopisteen kokoa (säädetään optiikan 18 avulla tai substraatin 19 etäisyyttä lasersäteen LB suunnassa muuttamalla), fokuksen F ja substraatin 20 kulkunopeutta, kasvatuskaasun koostumusta, painetta ja/tai kasvatussubstraatin 20 20 lämpötilaa säätämällä.The growth of the resistance pattern 35 can be controlled by adjusting the power of the laser 10, the size of the focal point (adjusted by optics 18 or changing the distance of the substrate 19 in the direction of the laser beam LB), the focus F and the substrate 20, the growth gas composition, the pressure and / or the growth substrate 20 temperature.
Seuraavassa esitetään eräs keksintöä kuvaava, ei rajoittava esimerkki.The following is a non-limiting example illustrating the invention.
Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty eräs esimerkki keksinnön menetelmällä ja 25 laitteella valmistetusta pietsoresistiivisesta paineanturista, joka käsittää runko-osan 30, jonka sisälle rajoittuu kammio 31, johon mitattava paine P johdetaan. Runko-osassa 30 on kierre 32, jolla paineanturi liitetään esim. painelähettimessä tai vastaavassa olevaan kierrekappa-leeseen. Runko-osan 30 toinen pääty on suljettu safiirikalvolla 20, ( 30 johon on keksinnön mukaisella menetelmällä tehty pietsoresistilvinen mit-tavastuskuvio 35. Mittavastuskuvio 35 muodostuu vastuselementeistä 35a,35b,35c,35d jotka on kytketty sillaksi metalloinneilla 37a,37b,37c,-37d. Mainittuihin metallointeihin 37 on juotettu johtimet 36a,36b,36c,-36d, jotka kytketään mittauselektroniikkaan. Safiirikalvon 33 pinnalla 35 oleville pietsoresistiivisia vastuselementtejä 35 yhdistävät metalloinnit 37 tehdään edullisesti keksinnön mukaisella laitteistolla samassa yhteydessä kuin vastuselementit 35. Tällöin kammioon 1? johdetaan sopi- 7 78782 ^ vaa metallia sisältävää kaasua, josta lasersäteen F fokuksella piirretään vastuselementtlen 35 väliset metalloinnit 37.Figures 2 and 3 show an example of a piezoresistive pressure sensor made by the method and apparatus of the invention, comprising a body part 30 inside which a chamber 31 is bounded, into which the pressure P to be measured is introduced. The body part 30 has a thread 32 with which the pressure sensor is connected, for example, to a threaded body in a pressure transmitter or the like. The other end of the body portion 30 is closed by a sapphire film 20 (30) having a piezoresistive dimensional resistance pattern 35 made by the method of the invention. Wires 36a, 36b, 36c, -36d are soldered to said metallizations 37, which are connected to the measuring electronics.The metallizations 37 connecting the piezoresistive resistance elements 35 on the surface 35 of the sapphire film 33 are preferably a metal-containing gas, from which the metallizations 37 between the resistor elements 35 are drawn with the focus of the laser beam F.
Kuvioissa 2 ja 3 esitetty paineanturi toimii siten, että mitattava paine P 5 aiheuttaa kidekalvoon 20 muodonmuutokset, jotka puolestaan aikaansaavat vastuselementtien 35 vastuksen muutokset venymäliuskojen tapaan. Vastusele-mentlt 35a,35b,35c,35d on kytketty esim. sillaksi, jonka tasapaino muuttuu kalvon 20 muodonmuutosten vaikuttaeessa eri tavalla eri vastuselementteihin 35a,35b,35c,35d. Sillan tasapainoa havaitaan mlttauselektronllkan (ei esi-10 tetty) avulla, ja vastuselementtien 35 muodostamasta siltakytkennästä saadaan sähköinen signaali, joka on verrannollinen mitattavaan paineeseen P.The pressure sensor shown in Figures 2 and 3 operates in such a way that the pressure P 5 to be measured causes deformations in the crystal film 20, which in turn causes changes in the resistance of the resistance elements 35 like strain gauge strips. The resistance element 35a, 35b, 35c, 35d is connected, for example, as a bridge, the balance of which changes under different effects of the deformations of the film 20 on the different resistance elements 35a, 35b, 35c, 35d. The balance of the bridge is detected by a measuring electron (not shown), and an electrical signal proportional to the measured pressure P is obtained from the bridge connection formed by the resistor elements 35.
Tässä yhteydessä korostettakoon, että keksinnOn menetelmä ja laitteisto ei ole millään tavoin rajoitettu kuviossa ja esitettyyn paineanturiin, joka on-15 kin selostettu vain erääksi esimerkiksi keksinnOn sovellutusalueesta.In this connection, it should be emphasized that the method and apparatus of the invention are in no way limited to the pressure sensor shown in the figure and which is described only as one of the fields of application of the invention, for example.
Seuraavassa esitetään ei-rajoittava keksinnön koe-esimerkki, jossa todettiin, että kasvamista tapahtuu seuraavissa olosuhteissa:The following is a non-limiting experimental example of the invention in which it was found that growth occurs under the following conditions:
20 laser Nd:YAG20 laser Nd: YAG
aallonpituus 1.319 pm laserin teho 20 W (jatkuva) kasvatuskaasu n. 50 Z SIR. +50 Z Ar 4 kaasunpalne n. 360 mbar 25 polttopisteen koko n. 10 pm säteen siirtonopeus n. 10-30 pm/s substraatin lämpStlla 25°C.wavelength 1,319 pm laser power 20 W (continuous) growth gas approx. 50 Z SIR. +50 Z Ar 4 gas bellows approx. 360 mbar 25 focal lengths approx. 10 pm beam transfer rate approx. 10-30 pm / s at substrate temperature 25 ° C.
Em. esimerkissä kasvatus tapahtui siten, että lasersädettä pidettiin ensin 00 palkallaan, kunnes kasvaminen alkaa, minkä jälkeen lasersädettä siirrettiin sellaisella nopeudella, että syntyvä nauha kasvoi tasaisesti. Optimaaliset olosuhteet saavutettiin säätämällä laserin tehoa, joka puolestaan vaikutti siirtonopeuteen.Em. in the example, the growth was carried out by first holding the laser beam at 00 pay until growth began, after which the laser beam was moved at such a rate that the resulting tape grew evenly. Optimal conditions were achieved by adjusting the laser power, which in turn affected the transfer rate.
00 Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksin-nöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.The following claims set forth within the scope of the inventive idea, the various details of the invention may vary and differ from those set forth above by way of example only.
Claims (12)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI860120A FI78782C (en) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | A method for producing a piezoresistive resistance element with a device applying the method and a sensor produced by the method, in particular a pressure sensor or equivalent. |
PCT/FI1987/000003 WO1987004300A1 (en) | 1986-01-10 | 1987-01-09 | Procedure for manufacturing a piezoresistive resistance element and apparatus applying said procedure, and pick-up manufactured by the procedure, in particular a pressure pick-up or equivalent |
EP19870900813 EP0253860A1 (en) | 1986-01-10 | 1987-01-09 | Procedure for manufacturing a piezoresistive resistance element and apparatus applying said procedure, and pick-up manufactured by the procedure, in particular a pressure pick-up or equivalent |
JP50072287A JPS63502710A (en) | 1986-01-10 | 1987-01-09 | A method for producing a piezoresistive resistance element, an apparatus for carrying out said method, and a pick-up, in particular a pressure pick-up or equivalent, produced by said method. |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI860120A FI78782C (en) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | A method for producing a piezoresistive resistance element with a device applying the method and a sensor produced by the method, in particular a pressure sensor or equivalent. |
FI860120 | 1986-01-10 |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI860120A0 FI860120A0 (en) | 1986-01-10 |
FI860120A FI860120A (en) | 1987-07-11 |
FI78782B true FI78782B (en) | 1989-05-31 |
FI78782C FI78782C (en) | 1989-09-11 |
Family
ID=8521945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI860120A FI78782C (en) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | A method for producing a piezoresistive resistance element with a device applying the method and a sensor produced by the method, in particular a pressure sensor or equivalent. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0253860A1 (en) |
JP (1) | JPS63502710A (en) |
FI (1) | FI78782C (en) |
WO (1) | WO1987004300A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2827041B1 (en) * | 2001-07-03 | 2003-12-12 | Commissariat Energie Atomique | PIEZORESISTIVE DEVICE AND METHODS OF MAKING THE DEVICE |
FI127245B (en) * | 2016-07-11 | 2018-02-15 | Forciot Oy | Force and / or pressure sensor |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3699649A (en) * | 1969-11-05 | 1972-10-24 | Donald A Mcwilliams | Method of and apparatus for regulating the resistance of film resistors |
US4042006A (en) * | 1973-01-05 | 1977-08-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Pyrolytic process for producing a band-shaped metal layer on a substrate |
US4021898A (en) * | 1976-05-20 | 1977-05-10 | Timex Corporation | Method of adjusting the frequency of vibration of piezoelectric resonators |
US4127840A (en) * | 1977-02-22 | 1978-11-28 | Conrac Corporation | Solid state force transducer |
US4340617A (en) * | 1980-05-19 | 1982-07-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for depositing a material on a surface |
US4373399A (en) * | 1981-02-05 | 1983-02-15 | Beloglazov Alexei V | Semiconductor strain gauge transducer |
WO1984000081A1 (en) * | 1982-06-14 | 1984-01-05 | Gte Prod Corp | Apparatus for trimming of piezoelectric components |
-
1986
- 1986-01-10 FI FI860120A patent/FI78782C/en not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-01-09 JP JP50072287A patent/JPS63502710A/en active Pending
- 1987-01-09 EP EP19870900813 patent/EP0253860A1/en not_active Withdrawn
- 1987-01-09 WO PCT/FI1987/000003 patent/WO1987004300A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1987004300A1 (en) | 1987-07-16 |
FI860120A0 (en) | 1986-01-10 |
JPS63502710A (en) | 1988-10-06 |
FI78782C (en) | 1989-09-11 |
EP0253860A1 (en) | 1988-01-27 |
FI860120A (en) | 1987-07-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dang et al. | Recent progress in the synthesis of hybrid halide perovskite single crystals | |
EP0030638B2 (en) | Method for depositing silicon or germanium containing films | |
US4027053A (en) | Method of producing polycrystalline silicon ribbon | |
Tamvakos et al. | Piezoelectric properties of template-free electrochemically grown ZnO nanorod arrays | |
JP4529976B2 (en) | Method for producing silicon single crystal | |
GB2163000A (en) | Apparatus for forming crystal of semiconductor | |
EP1755154B1 (en) | Method for manufacturing a zinc oxide thin film at low temperatures | |
JP2013525254A (en) | Controlled silicon carbide growth method and structure made by the method | |
US5089802A (en) | Diamond thermistor and manufacturing method for the same | |
US8900953B2 (en) | Crystal manufacturing apparatus, semiconductor device manufactured using the same, and method of manufacturing semiconductor device using the same | |
FI78782B (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV ETT PIEZORESISTIVT MOTSTAONDSELEMENT SAMT EN ANORDNING SOM TILLAEMPAR FOERFARANDET OCH EN MED FOERFARANDET FRAMSTAELLD GIVARE SPECIELLT EN TRYCKGIVARE ELLER MOTSVARANDE. | |
US5079425A (en) | Radiation detecting element | |
Zhang et al. | Kr+ laser‐induced chemical vapor deposition of W | |
JP4557436B2 (en) | Melt depth control for semiconductor material growth from melt | |
US5252498A (en) | Method of forming electronic devices utilizing diamond | |
CN104790032A (en) | Method for laser pulse sputtering deposition preparation of polycrystalline silicon thin film | |
US4591408A (en) | Liquid phase growth of crystalline polyphosphide | |
JP2914992B2 (en) | Deposition film formation method | |
RU2135648C1 (en) | Method of preparing crystalline fullerenes | |
US3565704A (en) | Aluminum nitride films and processes for producing the same | |
KR101075080B1 (en) | Stencil mask for ion implantation | |
JP3822059B2 (en) | Method of warping deformation of silicon substrate | |
JPH01313974A (en) | Method of manufacturing polycrystalline silicon semiconductor resistance layer on silicon substrate and silicon pressure sensor manufactured by the method | |
WO2005062974A2 (en) | Nanoelectrical compositions | |
SU1001234A1 (en) | Method of depositing of semiconductor compounds of aii-byi from gaseous medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed |
Owner name: VALMET OY |