RU2024989C1 - Process of manufacture of ohmic contacts for semiconductor resistors based on monosulfide of samarium - Google Patents
Process of manufacture of ohmic contacts for semiconductor resistors based on monosulfide of samarium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2024989C1 RU2024989C1 SU4875406A RU2024989C1 RU 2024989 C1 RU2024989 C1 RU 2024989C1 SU 4875406 A SU4875406 A SU 4875406A RU 2024989 C1 RU2024989 C1 RU 2024989C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- indenter
- resistor
- samarium
- manufacture
- contact
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 title description 2
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- KASDAGLLEDDKAA-UHFFFAOYSA-N [S--].[Sm++] Chemical compound [S--].[Sm++] KASDAGLLEDDKAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 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
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- -1 samarium ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Adjustable Resistors (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии элементной базы электроники, в частности к технологии изготовления полупроводниковых термо- и тензорезисторов, и может быть использовано при производстве тензорезисторных датчиков механических величин. The invention relates to the technology of the elemental base of electronics, in particular to the technology of manufacturing semiconductor thermo- and strain gauges, and can be used in the manufacture of strain gauge sensors of mechanical quantities.
Известен и принят способ получения омических контактов к полупроводникам n-типа, основанный на легировании приконтактной области полупроводника донорными примесями [1]. Недостатками указанного способа применительно к SmS являются необходимость введения очень большого количества примеси и высокая тугоплавкость SmS. Действительно, концентрация электронов проводимости в SmS очень велика 1019-1020 см-3, поэтому, чтобы существенно повысить качество контактов, необходимо примерно на порядок поднять ее в приконтактной области и довести до 1020-1021 см-3, т.е. добавить 1-10% ионов донорной примеси относительно количества ионов самария. Такое большое количество сильно сказывается на свойствах SmS и, кроме того, создается большой градиент концентрации примеси, что приводит к ее интенсивности диффузии в нелегированный объем материала, быстрому старению контактов и изменению параметров приборов. Далее многие технологические операции например легирование, сравнительно просто осуществляемые на традиционных полупроводниковых материалах (Ge, Si, GaAs) при реализации на SmS связаны с большими технологическими трудностями из-за его высокой тугоплавкости, Тпл≈2500К.Known and accepted is a method for producing ohmic contacts to n-type semiconductors, based on doping of the contact region of the semiconductor with donor impurities [1]. The disadvantages of this method in relation to SmS are the need for the introduction of a very large amount of impurities and high refractoriness of SmS. Indeed, the concentration of conduction electrons in SmS is very high 10 19 -10 20 cm -3 , therefore, in order to significantly improve the quality of contacts, it is necessary to raise it by an order of magnitude in the contact region and bring it to 10 20 -10 21 cm -3 , i.e. . add 1-10% of donor impurity ions relative to the amount of samarium ions. Such a large amount strongly affects the properties of SmS and, in addition, a large gradient of impurity concentration is created, which leads to its diffusion intensity into the undoped volume of the material, rapid aging of the contacts, and a change in the parameters of the devices. Further, many technological operations, for example, alloying, which are relatively simple carried out on traditional semiconductor materials (Ge, Si, GaAs) when implemented on SmS, are associated with great technological difficulties due to its high refractoriness, T pl ≈ 2500 K.
Известен способ получения омических контактов к SmS, взятый за прототип [2], в котором контактные площадки из кобальта вакуумным напылением наносят на поверхность полупроводника и последующие слои контакта или токовводы крепят к слою кобальта. Технология эта, однако, обладает рядом недостатков, следствием которых является уменьшение выхода годных резисторов за счет неомичности контактов при производстве резисторов (тензорезисторов и барорезисторов). Недостатки эти таковы: ввиду своей химической активности кобальт при напылении разъедает материал испарителя, в результате чего он часто перегорает во время напыления; при напылении кобальтовых контактных площадок на SmS необходим нагрев образца (резистора), нарушение режима которого приводит к неомичности контактов. Здесь следует отметить, что производство резисторов на основе SmS и датчиков механических величин с применением этих резисторов должно являться достаточно гибким. Однако при переходе на одной установке от одного вида продукции к другому подбор нового режима нагрева трудоемок и на начальной стадии связан с большим количеством брака. A known method of producing ohmic contacts to SmS, taken as a prototype [2], in which the contact pads of cobalt by vacuum deposition are applied to the surface of the semiconductor and subsequent contact layers or current leads are attached to the cobalt layer. This technology, however, has a number of disadvantages, the consequence of which is a decrease in the yield of suitable resistors due to the non-conductivity of contacts in the production of resistors (strain gauges and bar resistors). These disadvantages are as follows: due to its chemical activity, cobalt during spraying corrodes the material of the evaporator, as a result of which it often burns out during spraying; When spraying cobalt contact pads on SmS, heating of the sample (resistor) is necessary, the violation of the mode of which leads to the non-conductivity of the contacts. It should be noted here that the production of resistors based on SmS and sensors of mechanical quantities using these resistors should be quite flexible. However, when switching from one type of product to another at one installation, the selection of a new heating mode is laborious and is associated with a large number of defects at the initial stage.
Целью изобретения является увеличение выхода годной продукции за счет уменьшения вероятности неомичности контактов. The aim of the invention is to increase the yield of products by reducing the likelihood of neomonic contacts.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе изготовления омических контактов к полупроводниковым резисторам на основе SmS путем создания контактных площадок вакуумным напылением металла на поверхность полупроводника (согласно формуле изобретения) предварительно измеряют электросопротивление резистора, участки контактной площадки подвергают механическому воздействию давлением, измеряя при этом электросопротивление, и прекращают повторять воздействия, когда изменение электросопротивления от одного воздействия не превышает 0,01 Ом, воздействие производится индентором, при этом сила, приложенная к индентору, его радиус и упругие константы связаны соотношением: для кругового плоского индентора F ≥ка2, где а - радиус индентора [M], К=2,1˙1010 [Па], F - сила, приложенная к индентору [H]; для сферического индентора F≥ br2 (С+
а) Электросопротивление резистора должно быть предварительно изменено потому, что в противном случае невозможно наблюдать эффект от локального воздействия на контакты. a) The electrical resistance of the resistor must be previously changed because otherwise it is impossible to observe the effect of local effects on the contacts.
б) Участок контактной площадки должен быть подвергнут локальному механическому давлению, поскольку такое воздействие снижает сопротивление резистора за счет уменьшения контактного сопротивления. b) The site of the contact area must be subjected to local mechanical pressure, since this effect reduces the resistance of the resistor by reducing the contact resistance.
в). После каждого цикла воздействия необходимо измерять электросопротивление резистора для того, чтобы, сравнивая результат с результатом измерения после предыдущего цикла и с начальным значением, следить за ходом процесса уменьшения контактного сопротивления. г) Прекращать повторять воздействие давлением, когда изменение электросопротивления от одного воздействия не превышает 0,01 Ом. д). Воздействие производится индентором, поскольку этот способ позволяет получать наибольшие величины деформаций в ограниченном объеме (локально) [3]. at). After each cycle of exposure, it is necessary to measure the electrical resistance of the resistor in order to, comparing the result with the measurement result after the previous cycle and with the initial value, monitor the progress of the process of reducing contact resistance. d) Stop repeating exposure to pressure when the change in electrical resistance from one exposure does not exceed 0.01 ohms. e). The impact is produced by the indenter, since this method allows to obtain the largest strain in a limited volume (locally) [3].
На фиг.1 изображена зависимость изменения контактного сопротивления от максимальной величины объемного сжатия индентором; на фиг.2 - зависимости изменения контактного сопротивления резистора от количества воздействий. Figure 1 shows the dependence of the contact resistance on the maximum volumetric compression by the indenter; figure 2 - dependence of the contact resistance of the resistor on the number of effects.
1,2 - электросопротивление резистора, измеренное при различных направлениях тока, в случае, когда все воздействия характеризуются сжатием Δ V>5%,
3,4 - то же для случая, когда не все воздействия приводят к Δ V>5%.1,2 - electrical resistance of the resistor, measured at different directions of the current, in the case when all the effects are characterized by compression Δ V> 5%,
3,4 - the same for the case when not all influences lead to Δ V> 5%.
П р и м е р. Исправлением в вакууме был изготовлен пленочный резистор из толщиной 0,8 мкм в виде прямоугольника размером 3х1 мм2, на концах прямоугольного резистора были напылены контактные площадки из константана размером 1х1 мм2 каждая, к которым были подпаяны выводные проводники. Резистор был подключен к вольтметру В7-23, с помощью которого было измерено его начальное сопротивление, которое при различных направлениях тока равнялось 168,0 Ом и 166,4 Ом. Воздействие производилось сферическим индентором на участки контактных площадок свободных от припоя. Радиус индентора 36 мкм, сила воздействия 50 г. Было произведено 28 циклов воздействия, так как после 24-го воздействия изменение сопротивления резистора прекратилось. Конечное сопротивление резистора как прямое, так и обратное, стало равно 153,70 м.PRI me R. Correction in a vacuum was made of a film resistor of 0.8 μm thickness in the form of a rectangle of size 3x1 mm 2 , at the ends of a rectangular resistor, contact pads of constantan 1x1 mm 2 each were sprayed, to which the lead conductors were soldered. The resistor was connected to a B7-23 voltmeter, with the help of which its initial resistance was measured, which was 168.0 Ohms and 166.4 Ohms for different current directions. The impact was carried out by a spherical indenter on the sections of the contact pads free of solder. The indenter radius is 36 μm, the impact force is 50 g. 28 exposure cycles were performed, since after the 24th impact the change in the resistor resistance stopped. The final resistance of the resistor, both direct and reverse, became equal to 153.70 m.
В таблице приводятся статистические данные по нескольким партиям резисторов, изготовленных с помощью предлагаемого способа, иллюстрирующие увеличение выхода годных тензорезисторов. The table provides statistical data for several batches of resistors made using the proposed method, illustrating the increase in yield of strain gauges.
Таким образом, выход годных резисторов в среднем превышает прототип более чем в 2 раза. Thus, the output of suitable resistors on average exceeds the prototype by more than 2 times.
Кроме того оказалось, что резисторы, прошедшие обработку предлагаемым способом, имеют более низкий температурный коэффициент сопротивления (10%). Это позволило улучшить метрологические характеристики полупроводниковых резисторов из SmS применяемых, например, в качестве тензорезисторов. In addition, it turned out that the resistors that have been processed by the proposed method have a lower temperature coefficient of resistance (10%). This made it possible to improve the metrological characteristics of semiconductor resistors from SmS used, for example, as strain gages.
Claims (3)
F ≥ Ka2, н,
где a - радиус индентора, м;
K - коэффициент, равный 2,1 · 1010, Па.2. The method according to claim 1, characterized in that the effect is carried out by a circular flat indenter with a force F selected from the expression
F ≥ Ka 2 , n,
where a is the indenter radius, m;
K is a coefficient equal to 2.1 · 10 10 , Pa.
F ≥ B·r
где r - радиус индентора, м;
B - коэффициент, равный 2,18 · 1030, Па3;
c - коэффициент, равный 0,827 · 10-11, Па-1;
G - коэффициент Пуансона материала индентора;
E - модуль Юнга материала индентора, Па.3. The method according to claim 1, characterized in that the effect is carried out by a spherical indenter with a force F selected from the expression
F ≥ B
where r is the indenter radius, m;
B is a coefficient equal to 2.18 · 10 30 , Pa 3 ;
c is a coefficient equal to 0.827 · 10 -11 , Pa -1 ;
G is the Punch coefficient of the indenter material;
E is the Young's modulus of the indenter material, Pa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4875406 RU2024989C1 (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Process of manufacture of ohmic contacts for semiconductor resistors based on monosulfide of samarium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4875406 RU2024989C1 (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Process of manufacture of ohmic contacts for semiconductor resistors based on monosulfide of samarium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024989C1 true RU2024989C1 (en) | 1994-12-15 |
Family
ID=21541228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4875406 RU2024989C1 (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Process of manufacture of ohmic contacts for semiconductor resistors based on monosulfide of samarium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2024989C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018111136A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тонкопленочные Технологии" | Semiconductor resistor |
-
1990
- 1990-10-22 RU SU4875406 patent/RU2024989C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Родерик Э.Х. Контакты металл-полупроводник. Радио и связь. М., 1982, с.209. * |
| 2. Авторское свидетельство СССР N 238434, кл. H 01L 21/02, 1983. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018111136A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тонкопленочные Технологии" | Semiconductor resistor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Fabrication of stable metallic nanowires with quantized conductance | |
| Bullis et al. | Temperature coefficient of resistivity of silicon and germanium near room temperature | |
| US20140103466A1 (en) | Resistant strain gauge | |
| RU2024989C1 (en) | Process of manufacture of ohmic contacts for semiconductor resistors based on monosulfide of samarium | |
| US4712085A (en) | Thermistor element and method of manufacturing the same | |
| Sambles et al. | The effect of sample thickness on the resistivity of aluminium | |
| US2935717A (en) | Metal film resistor and method of making the same | |
| KR20150123763A (en) | Rhodium alloy for the production of a wire for test needles | |
| DE102015006057A1 (en) | Sheet resistance with a carbonaceous resistance material and method for its preparation | |
| JPS62185102A (en) | Strain gage with thin discontinuous metallic layer | |
| US3182507A (en) | Thermal history gage | |
| US3851291A (en) | Thin film thermistor | |
| Candland et al. | Interstitial Diffusion of Copper in Lead at Pressures up to 56 kbar | |
| CN116782736B (en) | Thermoelectric couple capable of adjusting thermoelectric potential and manufacturing method thereof | |
| US3292128A (en) | Semiconductor strain sensitive devices | |
| JPH01246174A (en) | Superconducting ceramic composite material | |
| US3305816A (en) | Ternary alloy strain gauge | |
| EP4317926A1 (en) | Strain-resistance film and pressure sensor | |
| US3292129A (en) | Silicon thermistors | |
| US2251745A (en) | Method for manufacturing semiconducting resistors | |
| US3331124A (en) | Semiconductor strain sensitive devices and method of making the same | |
| US3061807A (en) | Contact isolated potentiometer | |
| SU1596214A1 (en) | Force transmitter and method of producing same | |
| JPS63312601A (en) | Conductive polymer ptc resistance element and manufacture thereof | |
| Hunt et al. | The effect of tensile stress upon the resistivity of a polymeric carbon |