RU2655698C1 - Semiconductor resistor - Google Patents
Semiconductor resistor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655698C1 RU2655698C1 RU2016149195A RU2016149195A RU2655698C1 RU 2655698 C1 RU2655698 C1 RU 2655698C1 RU 2016149195 A RU2016149195 A RU 2016149195A RU 2016149195 A RU2016149195 A RU 2016149195A RU 2655698 C1 RU2655698 C1 RU 2655698C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- intermetallic
- contacts
- nickel
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 55
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910003310 Ni-Al Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- KASDAGLLEDDKAA-UHFFFAOYSA-N [S--].[Sm++] Chemical compound [S--].[Sm++] KASDAGLLEDDKAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 74
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 samarium-nickel monosulfide Chemical compound 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- YCBVXVXZFSOMTD-UHFFFAOYSA-N [Co].[Sm].[S] Chemical compound [Co].[Sm].[S] YCBVXVXZFSOMTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к технике полупроводниковых приборов, в частности к изготовлению термо- и тензорезисторов на основе тензочувствительных полупроводниковых материалов.The invention relates to techniques for semiconductor devices, in particular to the manufacture of thermo- and strain gauges based on strain-sensitive semiconductor materials.
Уровень техникиState of the art
Известен покрытый защитным лаковым покрытием полупроводниковый тензо- или барорезистор на основе полупроводникового материала - моносульфида самария SmS. Полупроводниковый резистор сформирован на стеклянной подложке и включает слой поликристаллического моносульфида самария SmS в виде ленты, снабженный на концах токосъемными контактами (контактными площадками с контактными дорожками), выполненными из никеля методом вакуумного напыления и расположенными на части поверхности слоя моносульфида самария и подложки (SU 1820790 А1, H01L 21/34, опубл. 1995.03.27 ).Known coated with a protective varnish coating a semiconductor strain gauge or bar resistor based on a semiconductor material - samarium monosulfide SmS. The semiconductor resistor is formed on a glass substrate and includes a SmS polycrystalline samarium monosulfide layer in the form of a tape, equipped at the ends with current collector contacts (contact pads with contact tracks) made of nickel by vacuum deposition and located on a part of the surface of the samarium monosulfide layer and the substrate (SU 1820790 A1 , H01L 21/34, publ. 1995.03.27).
Недостатком известного полупроводникового резистора является высокое омическое сопротивление контакта (моносульфид самария-никель), отслаивание никеля и достаточно высокая зависимость сопротивления контакта от температуры, что снижает эксплуатационные и метрологические характеристики полупроводникового резистора на основе моносульфида самария, применяемого в качестве тензорезистора. Низкая механическая стойкость, высокий уровень шумов, значительные погрешности в измерениях при динамических изменениях температуры. Для частичного устранения указанных недостатков необходимо дополнительно применять дорогостоящие и трудоемкие операции, в частности, дополнительное неоднократное механическое воздействие на контактные площадки из никеля, кобальта, путем надавливания индентором до достижения постоянства сопротивления контакта (SU 238434, H01L 21/02, опубл. 1994.12.15).A disadvantage of the known semiconductor resistor is the high ohmic contact resistance (samarium-nickel monosulfide), nickel peeling and a rather high temperature dependence of the contact resistance, which reduces the operational and metrological characteristics of the semiconductor resistor based on samarium monosulfide used as a strain gauge. Low mechanical resistance, high noise level, significant measurement errors during dynamic temperature changes. To partially eliminate these drawbacks, it is necessary to additionally use expensive and time-consuming operations, in particular, additional repeated mechanical impact on the contact pads of nickel, cobalt, by pressing the indenter until the contact resistance is constant (SU 238434, H01L 21/02, publ. 1994.12.15 )
Также известен из уровня техники полупроводниковый резистор, включающий сформированный на подложке изоляционный слой из окиси кремния, стекла или слюды, расположенный на нем слой полупроводника - моносульфид самария в виде ленты (параллелепипеда) толщиной 0,5-1,0 мкм. Слой полупроводника снабжен на концах токосъемными контактами (включая контактные дорожки), выполненными из никеля или кобальта методом вакуумного напыления и расположенными на части поверхности слоя моносульфида самария и изоляционного слоя (WO 99/24804, G01L 1/22, 25/00, 27/00, опубл. 1999.05.25).A semiconductor resistor is also known in the art, including an insulating layer of silicon oxide, glass or mica formed on a substrate, a semiconductor layer located thereon — samarium monosulfide in the form of a tape (parallelepiped) with a thickness of 0.5-1.0 μm. The semiconductor layer is provided at the ends with current collector contacts (including contact tracks) made of nickel or cobalt by vacuum deposition and located on part of the surface of the samarium monosulfide layer and the insulating layer (WO 99/24804,
Недостатком данного полупроводникового резистора является высокое омическое сопротивление контакта моносульфид самария-никель (моносульфид самария-кобальт), отслаивание напыленного металла от подложки и достаточно высокая зависимость сопротивления контакта от температуры, что снижает эксплуатационные и метрологические характеристики полупроводникого резистора, применяемого в качестве тензорезистора: низкая механическая стойкость, высокий уровень шумов, значительные погрешности в измерениях при динамических изменениях температуры, изменение электрических параметров со временем.The disadvantage of this semiconductor resistor is the high ohmic contact resistance of samarium-nickel monosulphide (samarium-cobalt monosulphide), peeling of the deposited metal from the substrate and a rather high temperature dependence of the contact resistance, which reduces the operational and metrological characteristics of the semiconductor resistor used as a strain gauge: low mechanical resistance, high noise level, significant measurement errors with dynamic changes in temperature urs, changing the electrical parameters over time.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является полупроводниковый резистор на основе тензочувствительных полупроводниковых материалов датчика механических величин. Полупроводниковый резистор включает сформированный на подложке изоляционный слой, расположенный на нем слой полупроводника в виде ленты толщиной 0,1-1,0 мкм, снабженный на концах контактами, выполненными в виде слоя металла, расположенного на части поверхности слоя полупроводника и изоляционном слое. Контакты выполнены трехслойными, причем первый слой, расположенный на части поверхности полупроводника и изоляционном слое, выполнен из алюминия, срединный слой выполнен из сплава алюминия с никелем или кобальтом, а внешний слой выполнен из никеля или кобальта (RU 2367062 С1, H01L 29/84, опубл. 10.09.2009).The closest analogue of the claimed invention is a semiconductor resistor based on strain-sensitive semiconductor materials of the sensor of mechanical quantities. The semiconductor resistor includes an insulating layer formed on the substrate, a semiconductor layer on it in the form of a tape 0.1-1.0 μm thick, provided at the ends with contacts made in the form of a metal layer located on a part of the surface of the semiconductor layer and the insulating layer. The contacts are made of three layers, with the first layer located on a part of the semiconductor surface and the insulating layer made of aluminum, the middle layer is made of an alloy of aluminum with nickel or cobalt, and the outer layer is made of nickel or cobalt (RU 2367062 C1, H01L 29/84, published on September 10, 2009).
Недостатком известного полупроводникового резистора является узкий диапазон рабочих температур от -40 до +125°C, сложность проведения операции микросварки алюминиевых токовводов к никелевым контактам, а также низкая надежность полученного соединения. При температурах свыше 250°C происходит окисление поверхностного слоя никелевых контактов и отслоение защитного слоя от контактных дорожек.A disadvantage of the known semiconductor resistor is a narrow range of operating temperatures from -40 to + 125 ° C, the complexity of the operation of microwelding aluminum current leads to nickel contacts, as well as the low reliability of the obtained connection. At temperatures above 250 ° C, the surface layer of nickel contacts is oxidized and the protective layer peels off the contact tracks.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является создание полупроводникового резистора на основе тензочувствительных полупроводниковых материалов, который при его использовании в качестве элемента (элементов) тензорезистивного датчика механических величин обеспечивает более высокие технические параметры и повышенную надежность сварного соединения выводных проводников датчика при работах в условиях повышенных температур до 350°C.The problem solved by the claimed invention is the creation of a semiconductor resistor based on strain-sensitive semiconductor materials, which when used as an element (s) of a strain-resistant sensor of mechanical quantities provides higher technical parameters and increased reliability of the welded connection of the output wires of the sensor when operating at elevated temperatures up to 350 ° C.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении термостойкости полупроводникового резистора, повышении стабильности электрических параметров, в увеличении надежности сформированных сварных электросоединений и в повышении устойчивости к воздействию агрессивных сред при повышенных температурах.The technical result of the claimed invention is to increase the heat resistance of a semiconductor resistor, increase the stability of electrical parameters, increase the reliability of the formed welded electrical connections and increase resistance to aggressive environments at elevated temperatures.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что полупроводниковый резистор включает сформированный на подложке изоляционный слой, поверх которого сформирован слой полупроводника, снабженный на концах контактами, выполненными из слоев металлов, отличающийся тем, что контакты выполнены четырехслойными, причем первый слой расположен на части поверхности полупроводника и на части изоляционного слоя выполнен из алюминия, второй слой выполнен из интерметаллида Ni-Al, третий слой контактных дорожек выполнен из никеля, и четвертый слой выполнен из интерметаллида Ni-Al, причем указанная структура дополнительно покрыта внешним слоем защитного покрытия.The technical result of the claimed invention is achieved due to the fact that the semiconductor resistor includes an insulating layer formed on the substrate, on top of which a semiconductor layer is formed, provided at the ends with contacts made of metal layers, characterized in that the contacts are made of four layers, and the first layer is located on part of the surface semiconductor and on the part of the insulating layer is made of aluminum, the second layer is made of intermetallic Ni-Al, the third layer of contact tracks is made of nor cell, and the fourth layer is made of intermetallic Ni-Al, and this structure is additionally coated with an outer layer of protective coating.
В частном случае реализации заявленного технического решения внешнее защитное покрытие, выполнено из оксида кремния SiO.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the external protective coating is made of silicon oxide SiO.
В частном случае реализации заявленного технического решения слой полупроводника состоит из вещества, выбранного из группы: моносульфид самария, кремний, арсенид галлия, нитрид галлия.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the semiconductor layer consists of a substance selected from the group: samarium monosulfide, silicon, gallium arsenide, gallium nitride.
В частном случае реализации заявленного технического решения слой полупроводника имеет поликристаллическую структуру.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the semiconductor layer has a polycrystalline structure.
В частном случае реализации заявленного технического решения слои интерметаллидов выполнены из сплава, содержащего сплав никеля и алюминия.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the intermetallic layers are made of an alloy containing an alloy of nickel and aluminum.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, and advantages of the present invention follow from the following description of embodiments of the claimed technical solution using the drawings, which show:
Фиг. 1 - полупроводниковый резистор.FIG. 1 - semiconductor resistor.
На фигурах 1 и 2 цифрами обозначены следующие позиции:In figures 1 and 2, the numbers indicate the following positions:
1 - подложка; 2 - изоляционный слой; 3 - слой полупроводника; 4 - слой Al; 5 - слой интерметаллида Ni-Al; 6 - слой Ni; 7 - слой интерметаллида Ni-Al; 8 - защитный слой SiO.1 - substrate; 2 - an insulating layer; 3 - semiconductor layer; 4 - Al layer; 5 - a layer of intermetallic Ni-Al; 6 - layer of Ni; 7 - a layer of intermetallic Ni-Al; 8 - a protective layer of SiO.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Полупроводниковый резистор включает сформированный на подложке (1) изоляционный слой (2). Поверх которого сформирован слой (3) полупроводника, снабженный на концах контактами с контактными дорожками, необходимыми для обеспечения электрического соединения полупроводникового резистора. Контакты расположены по краям поверхности слоя полупроводника (3) с переходом на изоляционный слой (2). Контакты выполнены четырехслойными: первый слой (4), расположен по краям на части поверхности полупроводника и на части изоляционного слоя и выполнен из алюминия, следующий слой (5) выполнен из интерметаллида Ni-Al, на котором сформирован слой никеля (6), внешний слой (7) выполнен также из интерметаллида Ni-Al.The semiconductor resistor includes an insulating layer (2) formed on the substrate (1). On top of which a semiconductor layer (3) is formed, provided at the ends with contacts with contact paths necessary to ensure electrical connection of the semiconductor resistor. The contacts are located on the edges of the surface of the semiconductor layer (3) with the transition to the insulating layer (2). The contacts are made of four layers: the first layer (4), located at the edges on part of the semiconductor surface and on the part of the insulating layer and is made of aluminum, the next layer (5) is made of Ni-Al intermetallic compound, on which nickel layer (6) is formed, the outer layer (7) is also made of intermetallic Ni-Al.
Полученная структура накрыта слоем (8) оксида кремния SiO, обеспечивающим устойчивость полупроводникового резистора в агрессивных средах.The resulting structure is covered with a layer (8) of silicon oxide SiO, which ensures the stability of a semiconductor resistor in aggressive environments.
Кроме того, слой (3) полупроводника состоит из вещества, выбранного из группы: моносульфиды лантаноидов, кремний, арсенид галлия, нитрид галлия; слой (3) полупроводника имеет поликристаллическую структуру; слои (5 и 7) интерметаллидов состоят из никеля и алюминия; между слоями (5 и 7) интерметаллидов находится слой (6) из никеля; изоляционный слой (2) выполнен из оксида кремния, оксида алюминия, карбида кремния; дополнительно включает слой (8) внешнего защитного покрытия, выполненного из оксида кремния SiO.In addition, the semiconductor layer (3) consists of a substance selected from the group: lanthanide monosulfides, silicon, gallium arsenide, gallium nitride; the semiconductor layer (3) has a polycrystalline structure; layers (5 and 7) of intermetallic compounds are composed of nickel and aluminum; between the layers (5 and 7) of the intermetallic compounds there is a layer (6) of nickel; the insulating layer (2) is made of silicon oxide, aluminum oxide, silicon carbide; additionally includes a layer (8) of an external protective coating made of silicon oxide SiO.
Полупроводниковый резистор на основе тензочувствительных полупроводниковых материалов по изобретению как элемент тензорезистивного датчика механических величин изготавливают следующим образом. На подложку (1) из металла или иного органического или неорганического материала, которая служит упругим элементом тензорезистивного датчика, известным способом, например, напылением в вакууме, наносят тонкий изоляционный слой (2) из известных диэлектриков: оксид кремния, оксид алюминия, карбид кремния, нитрид кремния и т.д. Толщина изоляционного слоя зависит от необходимой величины пробивного напряжения конечного изделия.A semiconductor resistor based on the strain-sensitive semiconductor materials according to the invention as an element of the strain gauge sensor of mechanical quantities is made as follows. A thin insulating layer (2) of known dielectrics: silicon oxide, aluminum oxide, silicon carbide, is applied to a substrate (1) of a metal or other organic or inorganic material, which serves as an elastic element of a strain gauge, for example, by vacuum deposition. silicon nitride, etc. The thickness of the insulating layer depends on the required breakdown voltage of the final product.
Затем, также известным способом формируют слой (3) полупроводника с поликристаллической структурой (моносульфид самария, арсенид галлия и т.д.) обычно в виде ленты (параллелепипеда), размеры подбираются в зависимости от необходимого номинала сопротивления. Далее известными способами формируют контакты и коммуникационные дорожки - проводники, которые обеспечивают электрическое соединение полупроводникового резистора с другими элементами тензорезистивного датчика. Контакты выполнены четырехслойными. Сначала наносят слой (4) алюминия, на который наносится слой (5) интерметаллида Ni-Al. Слой (5) интерметаллида предназначен для обеспечения хороших адгезионных свойств двух разнородных металлов. После этого формируют основной слой (6) контактных дорожек, состоящий из никеля (6), который обеспечивает стабильность электрических свойств токопроводящих дорожек. Поверх слоя (6) никеля формируют слой (7) интерметаллида Ni-Al. Слой (7) необходим для обеспечения простоты и надежности присоединения полупроводникового резистора по изобретению и датчика в целом к средствам измерения. Так же поверхностный слой (7) интерметаллида Ni-Al увеличивает адгезию защитного слоя к соединительным дорожкам и контактам. В заключении известными способами наносят внешний слой (8) защитного покрытия, выполненного из оксида кремния SiO, обеспечивающего устойчивость полупроводникового резистора в агрессивных средах.Then, in a known manner, a semiconductor layer (3) with a polycrystalline structure (samarium monosulfide, gallium arsenide, etc.) is usually formed in the form of a tape (parallelepiped), the sizes are selected depending on the required resistance value. Further, by known methods, contacts and communication paths are formed - conductors, which provide an electrical connection of the semiconductor resistor with other elements of the strain gauge sensor. The contacts are four-layer. First, an aluminum layer (4) is applied onto which a Ni-Al intermetallic layer (5) is applied. The intermetallic layer (5) is intended to provide good adhesive properties of two dissimilar metals. After that, the main layer (6) of the contact tracks is formed, consisting of nickel (6), which ensures the stability of the electrical properties of the conductive tracks. On top of the nickel layer (6), a Ni-Al intermetallic layer (7) is formed. The layer (7) is necessary to ensure the simplicity and reliability of the connection of the semiconductor resistor according to the invention and the sensor as a whole to the measuring instruments. Also, the surface layer (7) of the Ni-Al intermetallic compound increases the adhesion of the protective layer to the connecting tracks and contacts. In conclusion, by the known methods, an outer layer (8) of a protective coating made of silicon oxide SiO is applied, which ensures the stability of the semiconductor resistor in aggressive environments.
Достижение технического результата может быть проиллюстрировано примером. В качестве объекта сравнения был использован стандартный тензорезистор на основе моносульфида самария, полученный по известной технологии наиболее близкого аналога.The achievement of the technical result can be illustrated by example. As the object of comparison, a standard strain gauge based on samarium monosulfide obtained using the known technology of the closest analogue was used.
Пример 1. Использован полупроводниковый резистор по изобретению, элементы которого были получены вакуумным напылением, включающий изоляционный слой из оксида кремния SiO толщиной 5 мкм, слой поликристаллического моносульфида самария толщиной 0,5 мкм и шириной 200 мкм. Слой металлического четырехслойного контакта, суммарной толщиной 0,5 мкм, которая складывается из: 0,05 мкм подслоя алюминия, 0,1 мкм первого слоя интерметаллида Ni-Al, содержащего 60 мас. % никеля - остальное алюминий, 0,25 мкм слоя никеля и 0,1 мкм верхнего слоя интерметаллида Ni-Al, содержащего 60 мас. % никеля - остальное алюминий, внешнего защитного слоя оксида кремния SiO толщиной 1,5 мкм.Example 1. We used a semiconductor resistor according to the invention, the elements of which were obtained by vacuum deposition, including an insulating layer of silicon oxide SiO with a thickness of 5 μm, a layer of polycrystalline samarium monosulfide 0.5 μm thick and 200 μm wide. A layer of metal four-layer contact, with a total thickness of 0.5 μm, which consists of: 0.05 μm of the aluminum sublayer, 0.1 μm of the first layer of Ni-Al intermetallic containing 60 wt. % nickel - the rest is aluminum, 0.25 μm of the nickel layer and 0.1 μm of the upper layer of the Ni-Al intermetallic containing 60 wt. % nickel - the rest is aluminum, an external protective layer of silicon oxide SiO with a thickness of 1.5 microns.
Преимущество полупроводниковых резисторов по изобретению при температурах свыше 250°C, составило: открытые, не защищенные внешним слоем SiO, металлические контакты не окислились и сохранили свои электрические и механические свойства; не произошло отслоения защитного слоя SiO от поверхностного слоя металлических контактов и соединительных дорожек.The advantage of the semiconductor resistors according to the invention at temperatures above 250 ° C was: open, not protected by an external layer of SiO, metal contacts did not oxidize and retained their electrical and mechanical properties; there was no delamination of the SiO protective layer from the surface layer of metal contacts and connecting tracks.
ЛитератураLiterature
1. Структура и фазовый состав многослойных покрытий на основе системы Ni-Al; М.В. Федорищева, В.П. Сергеев, М.П. Калашников, А.В. Воронов, И.А. Божко; Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Россия, г. Томск, Фазовые переходы, межфазные границы и нанотехнологии, 2015 г., №1.1. The structure and phase composition of multilayer coatings based on the Ni-Al system; M.V. Fedorishcheva, V.P. Sergeev, M.P. Kalashnikov A.V. Voronov, I.A. Bozhko; Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, Russia, Tomsk, Phase Transitions, Interphase Borders and Nanotechnologies, 2015, No. 1.
Claims (5)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149195A RU2655698C1 (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Semiconductor resistor |
| PCT/RU2016/000910 WO2018111136A1 (en) | 2016-12-14 | 2016-12-22 | Semiconductor resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149195A RU2655698C1 (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Semiconductor resistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2655698C1 true RU2655698C1 (en) | 2018-05-29 |
Family
ID=62559103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016149195A RU2655698C1 (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Semiconductor resistor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655698C1 (en) |
| WO (1) | WO2018111136A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804595C1 (en) * | 2023-05-03 | 2023-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method for manufacturing microelectronic unit |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1820790A1 (en) * | 1991-05-30 | 1995-03-27 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе | Process of manufacture of semiconductor strain gauges based on samarium monosulfide |
| US5731635A (en) * | 1995-07-27 | 1998-03-24 | U.S. Philips Corporation | Semiconductor device having a carrier and a multilayer metallization |
| RU2367061C1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сенсор" | High-voltage strain sensor |
| RU2367062C1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сенсор" | Semiconductor resistor |
| US20140159180A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Agency For Science, Technology And Research | Semiconductor resistor structure and semiconductor photomultiplier device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU897052A1 (en) * | 1980-07-18 | 1984-05-30 | Проектно-Технологический И Научно-Исследовательский Институт | Method for making semiconductor devices with resistors |
| RU2024989C1 (en) * | 1990-10-22 | 1994-12-15 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН | Process of manufacture of ohmic contacts for semiconductor resistors based on monosulfide of samarium |
| IT1295848B1 (en) * | 1997-11-06 | 1999-05-28 | Powerco S R L | STRENGTH RESISTANCE STRIP AND ITS APPLICATIONS |
| RU129214U1 (en) * | 2012-10-22 | 2013-06-20 | Светлана Викторовна Чуппина | HIGH TEMPERATURE SEMICONDUCTOR TENSOR RESISTOR |
-
2016
- 2016-12-14 RU RU2016149195A patent/RU2655698C1/en active
- 2016-12-22 WO PCT/RU2016/000910 patent/WO2018111136A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1820790A1 (en) * | 1991-05-30 | 1995-03-27 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе | Process of manufacture of semiconductor strain gauges based on samarium monosulfide |
| US5731635A (en) * | 1995-07-27 | 1998-03-24 | U.S. Philips Corporation | Semiconductor device having a carrier and a multilayer metallization |
| RU2367061C1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сенсор" | High-voltage strain sensor |
| RU2367062C1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сенсор" | Semiconductor resistor |
| US20140159180A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Agency For Science, Technology And Research | Semiconductor resistor structure and semiconductor photomultiplier device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804595C1 (en) * | 2023-05-03 | 2023-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method for manufacturing microelectronic unit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018111136A1 (en) | 2018-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5796360B2 (en) | Thermistor material, temperature sensor, and manufacturing method thereof | |
| JP5884110B2 (en) | Strain resistance element and strain detection apparatus using the same | |
| JP2013538462A (en) | Printed temperature sensor | |
| JPH05347440A (en) | Threshold switching device | |
| RU2367062C1 (en) | Semiconductor resistor | |
| TW201140612A (en) | Electrically conductive thin films with good resistance to high temperatures | |
| EP2310819A1 (en) | Thermocouple for gas turbine environments | |
| CN105355349B (en) | Thin film resistor and preparation method thereof | |
| US12033774B2 (en) | NTC thin film thermistor and method for producing an NTC thin film thermistor | |
| RU2367061C1 (en) | High-voltage strain sensor | |
| EP3178097B1 (en) | Varistor having multilayer coating and fabrication method | |
| JPWO2017047512A1 (en) | Resistors and temperature sensors | |
| RU2655698C1 (en) | Semiconductor resistor | |
| RU2646545C1 (en) | Semiconductor resistor | |
| CN103680787A (en) | Flexible precision resistor and preparation method thereof | |
| JPS6334414B2 (en) | ||
| JP6098208B2 (en) | THERMISTOR ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF | |
| RU2584032C1 (en) | Film resistor | |
| TW202125541A (en) | Thin film resistor element | |
| JP3756373B2 (en) | Protective film for insulating substrate, thin film laminate, and thin film sensor | |
| CN107993782A (en) | A kind of laminated film resistance of low resistance temperature coefficient and preparation method thereof | |
| JP4398576B2 (en) | Resistor board | |
| CN109791840A (en) | Electronic component | |
| RU153589U1 (en) | FILM RESISTOR | |
| JP2634753B2 (en) | Strain sensor |