195037. lajstromszámú szabadalom • Eljárás mechanikai mennyiségek mérésére szolgáló mérőátalakító érzéklő membránjának előállítására
195037 letére, majd a fémező anyagot a nem kívánt helyekről eltávolítva nyerjük a belső huzalozást. A találmány szerinti eljárás egy viszonylag nagy érzékenységű érzékelő membránt eredményező előnyös foganatosításánál a félvezető testnek n vezetési típusú szilícium egykristályt választunk. Az egykristályon p+vezetési típusú kontaktustartományokat alakítunk ki olymódon, hogy a tervezett ellenállástartományok végeinél az egykristály felületére 950—1050°C, előnyösen 1000°C hőmérsékleten 60—180 percen, célszerűen 120 percen át, semleges, leginkább nitrogén atmoszférában bór-adalékanyagot választunk le, ezt követően a képződött bórüveget 600—800°C, előnyösen 700°C hőmérsékleten vízgőzzel telített oxigénben végzett hőkezeléssel lazítjuk és önmagában ismert módon nedves kémiai eljárással lemarjuk, majd a bőrt 1000—1100°C, célszerűen 1050°C hőmérsékleten oxigén jelenlétében 60—180 percen, célszerűen 120 percen át végzett hőkezeléssel behajtjuk. A találmány szerinti érzékelő membrán előállítási eljárás előnye, hogy az implantációs műveletnek és a diffúziós műveletnek az érzékelő membrán előállítása szempontjából jelentős előnyeit kihasználva önmagában egyesíti. A kontaktustartományok igen erős adalékolás révén nagy felületi koncentrációt eredményező diffúziós művelettel való előállítása kis, Rs<30 ohm ellenállású réteget eredményez, amely kis átmeneti ellenállású kontaktust ad a belső vezetékhálózathoz. A hídág ellenállások nagyobb ellenálláshányadát kitevő ellenállástartományoknak a diffúziós műveletet követő és a már létrehozott kontaktustartományok közé történő kialakítása azt eredményezi, hogy az ellenállás- és a kontaktustartományok jól egybefüggenek, az ellenállástartományok hossza jól meghatározott és az implantációval szorosan összefüggő hőkezelésen túlmenően további, a létrehozott adalékanyag eloszlását nem kívánt mértékben megváltoztató hőkezelésnek a membrán nincs kitéve. Az ellenállástartományoknál az imlantáció sajátosságaiból adódóan a mélységi adalékanyag-eloszlás profil jobban beállítható, továbbá nagyobb adalékanyagkoncentráció-homogenitás érhető el, ezáltal pontosabb ellenállás érték alakítható ki, s egyben a nagyobb adalékanyageloszlás-homogenitás kisebb hőmérsékletfüggést és a hőmérsékletfüggésben kisebb szórást eredményez. A találmány szerinti eljárással előállított érzékelő membránoknál a kontaktustartományok és az ellenállástartományok között több, mint egy nagyságrendű az ellenállásérték eltérés, alkalmazásnál a Wheatstone-híd kimenő feszültsége elhanyagolhatóan kis értékű és nullpontja is stabilabb. A találmány szerinti eljárás lényegét a továbbiakban egy előnyös foganatosítása bemutatásával ismertetjük, hivatkozva a csatolt rajzokra, ahol az 3 1. ábra érzékelő membránnak ellenállás- és kontaktustartományokat, valamint belső huzalozást mutató felülnézeti képét, és a 2. ábra az 1. ábrán bemutatott membrán egy jellemző részének félvezető szerkezeti struktúráját mutatja. A félvezető membrán előállításához 1 félvezető testnek n vezetési típusú szilícium egykristályt választunk. A szilícium egykristály felületén a tervezett ellenállástartományok végeinél önmagában ismert módon ablakot nyitunk. Az ablakokba diffúziós művelettel 1000°C hőmérsékleten 120 percen át 130 1/óra nitrogén áramban bóradalékanyagot választunk le. A leválasztás eredményeként a kontaktusterület fölött kialakult bórüveget 700°C hőmérsékleten vízgőzzel telített oxigénben hőkezelve lazítjuk, majd nedves kémiai eljárással lemarjuk. A felületközeli rétegben lévő bőrt 1050°C hőmérsékleten 120 percen át oxigén atmoszférában végzett hőkezeléssel a kívánt mélységbe behajtjuk. Ily módon 3 kontaktustartományokat nyerjük, amelyeknek az 1 félvezető testen való elhelyezkedését az 1. ábra mutatja. Ezt követően ismert módon az ellenállástartományokat ionimplantációval alakítjuk ki. E művelet elvégzéséhez az ellenállástartományok területén ablakot nyitunk. Implantációs forrásként 11B+forrást alkalmazunk, a bórionok belövéséhez 100 keV energiát használunk és 26 p.C dózist adagolunk. Az implantációt követő behajtási lépést 1050°C hőmérsékleten végezzük, előbb 100 percen át 160 1/óra sebességű oxigénáramban, majd rögtön ezt követően 140 percen át 160 1 /óra sebességű nitrogéngáz áramban. Ilymódon 2 ellenállástartományokat kapjuk, amelynek az érzékelő membránon való elhelyezkedését az 1. ábra mutatja. A 4 belső huzalozást önmagában ismert módon fotoreziszt technikával, kontaktusablak nyitást követően alumínium felgözölögtetéssel és a nem kívánt helyekről az alumínium réteg eltávolításával állítjuk elő. A nyert érzékelő membrán félvezető szerkezeti képét a 2. ábra mutatja, ahol jól láthatók az 1 félvezető testben kialakított egybefüggj 2 ellenállástartomány és 3 kontaktustartomány, továbbá az 1 félvezető test felületét fedő 5 szilíciumdioxid réteg,valamint a 3 kontaktustártományokhoz összekötést biztosító alumínium 4 belső huzalozás részlete. A bemutatott példakénti foganatosítási eljárással előállított érzékelő membrán kontaktustartományainak rétegellenállása 27 ohm/ /□, ellenállástartományainak rétegellenállása pedig 340 ohm/D, nagyságú. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1.) Eljárás mechanikai mennyiségek mérésére szolgáló mérőátalakító érzékelő memb4 3' 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
