Спосіб виготовлення сенсорів магнітного поля на основі тонких плівок антимоніду індію

Реферат: Спосіб виготовлення сенсорів магнітного поля на основі тонких плівок антимоніду індію, згідно з яким, на готовій плівці створюють геометричну конфігурацію магнітного сенсора та наносять електроди хімічним або електрохімічним способом, до яких припаюють мідний провід. Плівку з припаяним мідним проводом розміщують у вакуумну камеру, вакуумують, нагрівають, витримують і охолоджують. UA 74253 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ СЕНСОРІВ МАГНІТНОГО ПОЛЯ НА ОСНОВІ ТОНКИХ ПЛІВОК АНТИМОНІДУ ІНДІЮ UA 74253 U UA 74253 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологій виготовлення сенсорів магнітного поля на основі тонких напівпровідникових плівок та може бути використана для створення сенсорів магнітного поля з підвищеною часовою стабільністю вихідних параметрів. Відомий спосіб виготовлення сенсорів магнітного поля на основі тонких плівок антимоніду індію, згідно з яким, на готовій плівці створюють геометричну конфігурацію магнітного сенсора та наносять електроди на плівку хімічним або електрохімічним способом, до яких припаюють мідний провід (Большакова І.А., Гладун М.П., Голяка Р.Л., Готра З.Ю., Лопатинський І.Є.,. Потенцькі Є, Сопільник Л.І. Мікроелектронні сенсорні пристрої магнітного поля. Монографія. За редакцією Готри З.Ю. 2001). Недоліком сенсорів магнітного поля на основі тонких плівок антимоніду індію, виготовлених таким способом, є недостатня часова стабільність, яка пов'язана з наявністю дефектів у структурі тонких плівок антимоніду індію. В основу корисної моделі поставлена задача створити технологію виготовлення сенсорів магнітного поля з високою часовою стабільністю на основі тонких плівок антимоніду індію. Поставлену задачу вирішують тим, що в способі виготовлення сенсорів магнітного поля на основі тонких плівок антимоніду індію, згідно з яким на готовій плівці створюють геометричну конфігурацію магнітного сенсора та наносять електроди на плівку хімічним або електрохімічним способом, до яких припаюють мідний провід, згідно з корисною моделлю, плівку з припаяним -6 -5 мідним проводом розташовують у вакуумну камеру, вакуумують до тиску в камері 1·10 -1·10 Па, нагрівають до температури 200-250 °С, витримують протягом 2-2,5 годин і охолоджують зі швидкістю 5-6 °С/хв. до температури 18-25 °С. Часова нестабільність кристалічних структур, які мають дефекти, пов'язана з анігіляцією та релаксацією дефектів. При цих процесах ентропія системи прагне до свого мінімального значення. Плівки антимоніду індію, отримані методом МОС - гідридної епітаксії, яка використовується для виготовлення сенсорів магнітного поля, мають ростові дефекти (дислокації, мікродвійники, дефекти упаковки, точкові дефекти). В утворених структурних дефектах атоми In та Sb знаходяться у енергетично невигідному стані. Оскільки будь-яка система прямує до найбільш енергетично вигідного стану, то з часом атоми In та Sb займуть положення у вузлах ґратки, що відповідає найбільш енергетично вигідному стану. Це впливає на часову стабільність параметрів гетероструктур і відповідно на часову стабільність сенсорів магнітного поля, так як атоми, які утворюють дефекти, поступово переходять у найбільш вигідну енергетичну позицію. При відпалі тонких монокристалічних плівок InSb відбувається зменшення дефектів росту внаслідок процесів перебудови та анігіляції точкових дефектів. Концентрація відпалених дефектів N, які анігілювали або іншим засобом провзаємодіяли, наприклад, з домішками, залежить від часу відпалу та температури за експоненційним законом: N=N0[1-exp(Wt)], де N0 - початкова концентрація дефектів, W - швидкість відпалу, t - час відпалу. Експериментальним шляхом було встановлено, що відпал при температурі 200-250 °С протягом 2-2,5 годин приводить до покрашення якості плівок InSb, зокрема до часової стабілізації холівської напруги сенсорів магнітного поля, виготовлених на цих плівках. Це зв'язано з тим, що атоми In та Sb, які знаходяться у енергетично невигідному стані, отримують енергію, що дозволяє їм перейти у найбільш енергетично вигідну позицію протягом часу відпалу, подальше поступове охолодження закріплює цей стан і не приводить до появи нових -6 -5 дефектів. Відпал необхідно проводити при вакуумі 1·10 -1·10 Па, так як відпал при меншому вакуумі буде приводити до окислення плівки і відповідно до зростання кількості структурних дефектів. Спосіб виготовлення сенсорів магнітного поля на основі тонких плівок антимоніду індію поля здійснюють за такою технологією. Структуру SI GaAs/InSb очищують у травнику HNО 3:С3Н6О3 1:10 протягом 30-35 сек. та промивають структуру у дистильованій воді. Створюють необхідну геометричну конфігурацію магнітного сенсора методом фотолітографії. Готують контактну ділянку, до якої можна припаяти мідний провід. Для тонких плівок InSb для припаювання мідного проводу використовують безпосередньо In, так як в системі InSb-In існує евтектика при дуже малому вмісті InSb. При температурі 200 °C In розчиняє приблизно 4 % InSb. Під час вистигання розплаву спочатку кристалізується InSb, а потім збагачена індієм евтектика. Індій, припаяний до InSb, забезпечує міцне з'єднання. За допомогою маски наносять шар парафіну на поверхню плівки InSb, залишаючи контактні ділянки незахищеними та протравлюють структуру у стеариновій кислоті. Промивають структуру у дистильованій воді, сушать на повітрі при кімнатній температурі протягом 2-2,5 годин та припаюють мідні проводи до контактних ділянок. 1 UA 74253 U -6 5 10 15 20 -5 Отриману структуру розміщують у вакуумну камеру, яку вакуумують до тиску в 1·10 -1·10 Па, нагрівають структуру до температури 200-250 °С, витримують протягом 2-2,5 годин і охолоджують зі швидкістю 5-6 °С/хв. до температури 18-25 °С. Цей спосіб дозволяє отримати якісні сенсори магнітного поля з підвищеною часовою стабільністю параметрів. Приклад 1. Структуру SI GaAs InSb очищують у травнику HNО 3:С3Н6О3 1:10 протягом 30-35 сек. та промивають структуру у дистильованій воді. Створюють необхідну геометричну конфігурацію магнітного сенсора методом фотолітографії. За допомогою маски наносять шар парафіну на поверхню плівки InSb, залишаючи контактні ділянки незахищеними. Наносять шар індію для створення контактних ділянок. Протравлюють структуру у стеариновій кислоті. Промивають структуру у дистильованій воді, сушать на повітрі при кімнатній температурі протягом 2-2,5 годин та припаюють мідні проводи до контактних ділянок. Отриману структуру -6 -5 розміщують у вакуумну камеру, яку вакуумують до тиску в камері 1·10 -1·10 Па, нагрівають структуру до температури 200-250 °С, витримують протягом 2-2,5 годин і охолоджують зі швидкістю 5-6 °С/хв. до температури 18-25 °С. Цей спосіб дозволяє отримати якісні сенсори магнітного поля з підвищеною часовою стабільністю параметрів. Для сенсорів магнітного поля на основі тонких плівок антимоніду індію, виготовлених таким способом, було проведено періодичне вимірювання холівської напруги протягом одного року. Результати вимірювань показали, що відносна зміна холівської напруги з часом для цих сенсорів у двічі менше цієї величини для сенсорів, виготовлених за технологією прототипу. Технологія корисної моделі дозволяє виготовити сенсори магнітного поля на основі тонких плівок антимоніду індію з підвищеною часовою стабільністю параметрів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб виготовлення сенсорів магнітного поля на основі тонких плівок антимоніду індію, згідно з яким на готовій плівці створюють геометричну конфігурацію магнітного сенсора та наносять електроди хімічним або електрохімічним способом, до яких припаюють мідний провід, який відрізняється тим, що плівку з припаяним мідним проводом розміщують у вакуумну камеру, -6 -5 вакуумують до тиску в камері 1·10 -1·10 Па, нагрівають до температури 200-250 °С, витримують протягом 2-2,5 годин і охолоджують зі швидкістю 5-6 °С/хв. до температури 18-25 °С. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2