HU198338B - Method for making piezoresistive sensors - Google Patents
Method for making piezoresistive sensors Download PDFInfo
- Publication number
- HU198338B HU198338B HU35585A HU35585A HU198338B HU 198338 B HU198338 B HU 198338B HU 35585 A HU35585 A HU 35585A HU 35585 A HU35585 A HU 35585A HU 198338 B HU198338 B HU 198338B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- implantation
- gas
- additive
- heat treatment
- minutes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Eljárás kis hőmérséklet-függőségű plezorezisztiv - elsősorban erő, nyomás és gyorsulás mérésére szolgáló - érzékelők előállítására, amelynek során hordozóként n típusú szilícium félvezető anyagot használunk, a hordozó felületi rétegében ionlmplantádóval adalékanyagként bórionokat juttatunk, ezt követően a felületi rétegből az adalékanyag atomjait hőmérsékletnövelés segítségével, gázáramban a hordozó mélyebb rétegébe juttatjuk. Jellegzetessége, hogy az Implantációhoz 20-30 °C töltésmennyiségű és 25-150 keV implantációs energiájú bóriont használunk. Az implantációt követően az adalékanyaggal szennyezett hordozót 1000- 1100 °C közötti környezeti hőmérsékletben hőkezeljük, a hőkezeléshez pedig 50-240jjercig 100-200 Uter/óra térfogatáramú Oj gázfürdot és adott esetben legfeljebb 180 percig 100-200 Hter/óra térfogatáramú N2 gázfürdot használunk.Procedure for low temperature-dependent psoriasis - mainly for measuring force, pressure and acceleration - for the production of sensors during which the carrier is used We use n-type silicon semiconductor material, as an additive to the surface layer of the substrate as an ion implant boron, followed by a increasing the atoms of the additive from the surface layer , the carrier is deeper in the gas stream into the layer. Its characteristic is that for Implantation 20-30 ° C charge and 25-150 keV implantation we use energy boron. After implantation with the additive contaminated carrier 1000- Heat at an ambient temperature of 1100 ° C for heat treatment 50 to 240 µl per 100-200 Uter / hour volume flow Oj gas bath and optionally up to 180 minutes at a flow rate of 100-200 Hertz / hour We use N2 gas bath.
Description
A találmány tárgya eljárás kis hőmérséklet-függőségű piezorezisztív - elsősorban erő, nyomás és gyorsulás mérésére szolgáló — érzékelők előállítására, amelynek során hordozóként n típusú szilícium félvezető anyagot használunk, a hordozó felületi rétegébe lonlmplantációval adalékanyagként bórionokat juttatunk, ezt kővetően a felületi rétegből az adalékanyag atomjait hőmérsékletnövelés segítségével, gázáramban a hordozó mélyebb rétegébe juttatjuk.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a process for making low temperature dependence piezoresistive sensors, primarily for measuring force, pressure and acceleration, using a silicon semiconductor material of type n, boron ions as an additive to the surface layer of a carrier, and subsequently adding a temperature with the aid of a gas stream into the deeper layer of the substrate.
A különböző érzékelők előállításában nagy terei hódított az új Integrált áramkörök gyártástechnológiájában alkalmazott diffúziós eljárás és az ionimplantációs módszer.The diffusion process and the ion implantation technique used in the manufacture of new integrated circuits have gained great potential in the manufacture of various sensors.
A piezorezisztív érzékelők gyártásában Is ismeretes mindkét megoldás. Diffúziós eljárást ismertet a 4.065. 971 számú US szabadalmi leírás és ilyen közleményeket tartalmaz az IEEE Trans.on Electron Devices ED. 26 No. 12.1979. decemberi száma.Both solutions are known in the manufacture of piezoresistive sensors. A diffusion procedure is described in 4.065. U.S. Patent No. 971 and IEEE Trans.on Electron Devices ED. 26 No. 12.1979. December issue.
A 4.129.042 számú US szabadalmi leírás olyan félvezető jelátalakítót mutat be, amelyben a plezorezisztor készítésére hordozóként n-típusú szilícium lemezt használtak fel, amelyet 10'5 atom/cnr adagban bór atomokkal szennyeztek. A bór atomok bevitelét lonImplantáclóval oldották meg.U.S. Pat. No. 4,129,042 discloses a semiconductor signal transducer in which a n-type silicon plate is contaminated with boron atoms in an amount of 10 5 atoms / cm 2 to form the pleistor resistor. The introduction of boron atoms was solved with a lonImplanter.
A félvezető' alapú piezorezisztív érzékelők nagyarányú terjedésének az a magyarázata, hogy érzékenységük és élettartamuk nagyobb, nonlinearltásuk éshjszterédsük pedig lényegesen kisebb a hagyományos érzékelőknél.The large spread of semiconductor piezo-resistive sensors is explained by the fact that they have a higher sensitivity and lifetime, and that their nonlinearity and hysteresis are significantly lower than conventional sensors.
A jó tulajdonságok mellett nagy problémát jelent azonban az érzékelő átalakítási tényezőjének hőfok függése. Ez a hőfok függés a piezoreziszt ív érzékelő gyártástechnológiájától, ezen belül pedig a hordozóba bevitt adalékanyag mennyiségétől és annak a felülettől számított mélységi eloszlásától függ.However, besides the good properties, the temperature dependence of the sensor conversion factor is a major problem. This temperature dependence depends on the manufacturing technology of the piezoresistive arc sensor, including the amount of additive introduced into the substrate and its depth distribution over the surface.
A diffúziós eljárással lehetetlen olyan adalékanyag eloszlást előállítani, amely az érzékelő eszköz, hőfok függetlenségét, de még csak kismértékben hőfokfüggetlenségét eredményezné.By the diffusion process, it is impossible to produce an additive distribution that would result in a temperature-independent but only slightly temperature-independent sensing device.
Az ionimplantáció segítségével készített piezorezisztív érzékelők jobb eredményt mutatnak, de pontos, kézbentartott paramétereket szolgáltató eljárás még nem vált Ismeretessé.Piezoresistive sensors made with ion implantation show better results, but the procedure for providing accurate, controlled parameters has not yet become known.
A találmány szerinti eljárással célunk az volt, hogy üzemi körülmények között megvalósítható technológiával olyan piezorezisztív érzékelőt állítsunk elő nyomás, erő vagy gyorsulás mérésére, amely nagy érzékenységgel és élettartammal, kis nonllnearitással és hiszterézlssel rendelkeznek, de emellett abszolút mértékben és szórásban is kisebb hőmérsékletfüggést mutat, mint az ismert megoldások.The object of the present invention was to provide a piezo-resistive sensor for measuring pressure, force or acceleration with high sensitivity and lifetime, low non-linearity and hysteresis, but also exhibiting an absolute and standard deviation of temperature less than known solutions.
A találmány szerinti eljáráshoz az a felismerés vezetett, hogy az érzékelő átalakítási tényező - hőmérséklet függvényének megfelelően előállítható az érzékelő ellenállás — hőmérséklet függvénye. Ha az előállított ellenállás - hőmérséklet függvénye Inverze az átalakítási tényező - hőmérséklet függvényének, akkor az érzékelő kimenő jele közel hőfokfüggetlen lesz.The process of the present invention has led to the discovery that a sensor resistor-temperature function can be generated as a function of the sensor conversion factor. If the resistance temperature generated is a function of the inverse of the conversion factor temperature, the output signal from the sensor will be nearly temperature independent.
Ezért, ha az önmagában Ismert ionimplantációs eljárás paramétereit megfelelően választjuk meg és az Implantációt követően magas hőmérsékletű hőkezelést alkalmazunk, a feladat megvalósítható.Therefore, if the parameters of the known ion implantation procedure are properly selected and high temperature heat treatment is applied after implantation, the task can be accomplished.
A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti eljárás kis hőmérséklet - függőségű piezorezisztív elsősorban erő, nyomás és gyorsulás mérésére szolgáló — érzékelők előállítására, — amelynek során hordozóként n-típusú szilícium félvezető anyagot használunk, a hordozó felületi rétegébe lonlmplantációval adalékanyagként bórionokat juttatunk, ezt követően a felületi rétegből az adalékanyag atomjait hőmérsékletnövelés segítségével, gázáramban a hordozó mélyebb rétegébe juttatjuk, - azon alapul, hogy az implantációhoz 20 30 pC töltésmennyiségű és 25-150 keV implantációs energiájú bóriont használunk, az implantációt követően az adalékanyaggal szennyezett hordozót 1000 1100 °C közötti környezeti hőmérsékletben hőkezeljük, a hőkezeléshez pedig 60-240 percig 100 200 Uter/óra térfogatáramú O2 gázfürdőt és adott esetben legfeljebb 180 percig 100 -200 Uter/óra térfogatáramú N2 gázfürdőt használunk.According to an object of the invention, the method of the invention for producing low temperature dependence piezoresistive sensors, primarily for measuring force, pressure and acceleration, using n-type silicon semiconductor as carrier, boron ions are added to the surface layer of the carrier as an additive. of the additive atoms is introduced into the deeper layer of the substrate by means of a temperature increase in a gas stream, based on the use of a boron ion of charge 20-30 pC and an implantation energy of 25-150 keV, the substrate contaminated with the additive and an O 2 gas bath of 100 to 200 Uter / hour for 60-240 minutes and optionally of 100 to 200 Uter / hour of N 2 for up to 180 minutes we use a gas bath.
A találmány szerinti eljárás további Ismérve lehet, hogy az loniinplantáeíót 11 B+ forrásból 100 keV implantációs energiával 26 pC töltésmennyiséggel vészük, majd az Implantáció utáni hőkezelést 1050 Con hajtjuk végre, a hőkezeléshez 100 percig 160 liter,óra térfogatáramú O2 gázt és 140 percig 160 liter,óra térfogatáramú N2 gázt használunk.The invention may further feature that loniinplantáeíót note of 26 pC charge quantity of 11 B + source of energy 100 keV implant and the post-implantation heat treatment is carried out at 1050 C and the heat treatment for 100 minutes 160 liters, a volume flow of O 2 gas, and 140 at 160 liters of N 2 gas are used per hour.
Egy előnyös eljárás változatlan az lonimplantációt 11 B forrásból 50 keV implantációs energiával 26 pC töltésmennyiségével végezzük, majd az implantációs utáni hőkezelést 1050 °C-on hajtjuk végre,a hőkezeléshez 100 percig 160 liter/óra térfogataramu O2 gázt és 140 percig 160 liter/óra térfogatáramú N2 gázt használunk.A preferred method unchanged lonimplantációt energy of 50 keV and implantation is carried out 26 pC charge amount of the source 11B and the post-implantation heat treatment is 1050 ° C is carried out, the heat treatment for 100 minutes 160 liters / hour térfogataramu O 2 gas, and 140 min to 160 l / h flow rate N 2 gas is used.
A Találmány szerinti eljárással készült piezorezisztív érzékelők előnye, hogy az érzékelők nagy érzékenységgel és hosszú élettartammal rendelkeznek.The piezo-resistive sensors of the present invention have the advantage that the sensors have high sensitivity and long life.
Előnyük még a kis nonUnearitás és hiszterézis.They also have the advantage of small nonUnearity and hysteresis.
További előny az, hogy ezen tulajdonságokat kicsiny hőmérsékletfüggőség mellett képesek megvalósítani. Az eljárás jól kézben tartható terméktulajdonságokat eredményez, így a hőmérséklet függőség mértéke szigorú tűrések között is beállítható.A further advantage is that they are able to realize these properties at low temperature dependence. The process results in well-controlled product properties, so that the degree of temperature dependence can be adjusted within strict tolerances.
A találmányt példa kapcsán ismertetjük részletesebben.The invention will now be described in more detail by way of example.
Példa:Example:
A piezorezisztív érzékelő előállításához az lonimplantációs berendezésben 11B forrásból bórionokat hoztunk létre. Az Implantáció során 26 pC töltésmennyiséggel, 100 keV implantációs energiával az ntípusú szilícium félvezető lemezben, mint hordozóban p-típusú ellenállástesteket alakítottunk ki.To produce a piezo-resistive sensor, boron ions were generated from source 11B in the lonimplant device. During implantation, p-type resistors were formed in the type silicon semiconductor plate as a carrier with 26 pC charge and 100 keV implantation energy.
Az ionimplantációt követően a bórionokkal szenynyezett hordozót hőkezelésnek vetettük alá.Following ion implantation, the substrate contaminated with boron ions was subjected to heat treatment.
A hőkezelést 1050 °C-on végeztük. A hőkezeléshez 160 liter/óra térfogatáramú O2 gáz és ugyanakkora térfogatáramú N2 gázt használunk. Az 02 gázáramot 100 percig, a N2 gázáramot 140 percig engedtük a szennyezett hordozót tartalmazó kezelőtérbe.The heat treatment was carried out at 1050 ° C. The heat treatment is used 160 l / h of O 2 gas flow and the same flow of N 2 gas. The gas stream 0 2 was allowed to flow into the treatment room containing the contaminated carrier for 100 minutes and the gas flow to N 2 for 140 minutes.
Az eljárás végén kis hőmérséklet-függésű nyomásérzékelőhöz jutottunk.At the end of the process, a low temperature-dependent pressure sensor was obtained.
A találmány szerinti eljárással készült piezorezisztív érzékelők jól alkalmazhatók erő, nyomás vagy gyorsulás mérésére olyan helyen, ahol a hőmérséklet értékétől független, pontos mérési eredményekre vai szükség.Piezoresistive sensors made by the method of the present invention are well suited for measuring force, pressure or acceleration at locations where accurate measurement results independent of temperature are required.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU35585A HU198338B (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Method for making piezoresistive sensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU35585A HU198338B (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Method for making piezoresistive sensors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
HUT39510A HUT39510A (en) | 1986-09-29 |
HU198338B true HU198338B (en) | 1989-09-28 |
Family
ID=10949222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
HU35585A HU198338B (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Method for making piezoresistive sensors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
HU (1) | HU198338B (en) |
-
1985
- 1985-01-31 HU HU35585A patent/HU198338B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HUT39510A (en) | 1986-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bean et al. | Some Properties of Vapor Deposited Silicon Nitride Films Using the SiH4‐NH 3‐H 2 System | |
Kim et al. | Temperature sensitivity in silicon piezoresistive pressure transducers | |
Hu | Properties of amorphous silicon nitride films | |
Hogness et al. | The thermal decomposition of silane | |
CN103189740B (en) | The method of mapping oxygen concentration | |
US3765935A (en) | Radiation resistant coatings for semiconductor devices | |
Werner | The work function difference of the MOS-system with aluminium field plates and polycrystalline silicon field plates | |
DE4202733A1 (en) | Temp. sensor, esp. for air mass sensor - has single crystal silicon@ structure on membrane in single crystal silicon frame using Seebeck and resistance temp. effects | |
EP0721587A1 (en) | Micromechanical device and process for producing the same | |
EP0984483A3 (en) | Semiconductor substrate and method for producing the same | |
US3317354A (en) | Process for doping a diamond in a gaseous electrical discharge | |
Lange et al. | Thick polycrystalline silicon for surface-micromechanical applications: deposition, structuring and mechanical characterization | |
KR950006036A (en) | Low hydrogen concentration silicon crystal with small defects caused by heat treatment and its manufacturing method | |
Aslam et al. | Boron-doped vapor-deposited diamond temperature microsensors | |
Schmid et al. | Etching characteristics and mechanical properties of a-SiC: H thin films | |
HU198338B (en) | Method for making piezoresistive sensors | |
JPS57194518A (en) | Manufacture of polycrystalline silicon | |
JPH0695496B2 (en) | Method for producing in-situ doped polysilicon using increasing gas flow rates overdamped at constant flow rate ratio | |
Homma et al. | Preparation of polycrystalline SiC films for sensors used at high temperature | |
Igaki et al. | Vapor phase transport of cadmium telluride | |
US6146541A (en) | Method of manufacturing a semiconductor device that uses a calibration standard | |
NO963343L (en) | Method of manufacturing a calibrated sensor unit | |
Inoue et al. | Phosphorus‐Doped Molybdenum Silicide Films for LSI Applications | |
JPS6413773A (en) | Manufacture of pressure transducer | |
EP0196155A3 (en) | Method of forming an oxide film on a semiconductor substrate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HU90 | Patent valid on 900628 | ||
HPC4 | Succession in title of patentee |
Owner name: INTERBIP INVEST MIKROELEKTRONIKAI RT,HU |
|
HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |