Полное сопротивление резистора

(4.25)

где k_ф – коэффициент формы; k_р – коэффициент, учитывающий растекание тока в контакте.

Для структуры кремниевого резистора (рис.4.31) k_р = 0.07.

Рис. 4.31. Геометрия терморезистора.

Коэффициент формы находим из выражения (4.25) [13]

Длина резистора на кристалле равна

(4.26)

Длина резистора на фотошаблоне равна

(4.27)

где _ТРАВ. – погрешность, вносимая за счет растравливания окон в маскирующем слое, _ТРАВ. = 0.3 мкм.

Принимаем L = 783 мкм.

Конструктивный расчет термонезависимого сопротивления R_Р

в тонкопленочном исполнении

Термонезависимое сопротивление R_Р для линеаризации температурной характеристики термоэлемента выполнено методом напыления из резистивного сплава РС3710 с удельным поверхностным сопротивлением _= 1000 Ом/_ и P_О = 2 ВT/см². Рисунок резистора сформирован методом контактной фотолитографии.

Коэффициент формы тонкопленочного резистора

(4.28)

где L – длина резистора; В – ширина резистора.

Расчетная ширина резистора В_РАСЧ. должна быть не меньше той, которая может быть выполнена при современном состоянии технологии В_ТЕХН. = 0.1 мм (при фотографическом методе).

(4.29)

Ширина резистора В_Р рассчитывается из условия допустимой рассеиваемой удельной мощности P_О = 20 мВт/мм²

(4.30)

где P – рассеиваемая мощность резистора, Вт.

По формуле (4.30) ширина резистора равна

Минимальная ширина резистора, при которой обеспечивается заданная точность

(4.31)

где В, L – точность воспроизведения геометрии резисторов (при фотолитографическом методе В = L = 10 мкм).

(4.32)

где _ – погрешность воспроизведения сопротивления квадрата резистивной пленки (_ =4 %); _Rt – относительное изменение сопротивления при наибольшей рабочей температуре + 100 С;

_R – температурный коэффициент сопротивления, для сплава РС3710 равен – 3 · 10^-4 1/град.

_Rct – погрешность сопротивления, обусловленная старением тонкопленочных резисторов, для сплава РС3710 равна 1 % ; _Rk – погрешность сопротивления, вносимая контактами, равна 12 % ; _R – относительная погрешность сопротивления, равна 10 % .

Подставим перечисленные значения в выражение (4.32)

По формуле (4.31) ширина резистора

Выбираем ширину резистора из неравенства (4.29)

Длина резистора

Примерный маршрут изготовления чувствительного элемента

датчика температуры

1) Изотропное травление пластины кремния в травителе (см. прил. 4) [10].

2) Химико–динамическая полировка пластины до толщины 150–200 мкм в смеси азотной и плавиковой кислот.

3) Химическая обработка пластин в перекисно–аммиачном растворе и в смеси Каро.

4) Окисление кремния в сухом кислороде при температуре Т = 12501С в течение 6 часов до получения окисла толщиной (0.20.27)мкм. Расход кислорода 7020 л/ч (рис.4.32,а).

5) Фотолитография по окиси кремния для формирования окон под диффузию фосфора (рис.4.32,б).

6) Диффузия фосфора в кремний до удельного сопротивления n⁺- областей _ = 1510 Ом/_ с целью создания омического контакта (рис.4.32,в).

7) Окисление пластин в сухом кислороде в течение 5 мин при температуре 1050С и во влажном в течение (3010) мин.

Рис.4.32. Схема изготовления чувствительного элемента датчика температуры:

а – окисление пластины; б – фотолитография для формирования окон под диффузию фосфора; в – диффузия фосфора; г – фотолитография для вскрытия окон к n⁺–областям; д – напыление резистивной пленки РС3710; е – фотолитография для формирования линеаризующего резистора; ж – фотолитография для формирования контактных площадок

8) Фотолитография для вскрытия контактных окон в окиси кремния к термистору (рис. 4.32 г).

9) Напыление резистивной пленки РС3710 до удельного сопротивления _ = 1000 Ом/_ (рис. 4.32 д).

10) Фотолитография по резистивной пленке с целью формирования линеаризующего тонкопленочного резистора (рис. 4.32 е).

11) Межоперационная обработка пластин перед напылением проводящего слоя.

12) Напыление пленки сплава AL+(1%)Si толщиной 1 мкм с двух сторон пластины, температура подложки 200С, температура обжига 250 С.

13) Фотолитография по сплаву алюминий–кремний для формирования контактных площадок и проводников. Клин травления не более 1.5 мкм, уход размеров не более 2 мкм (рис. 4.32 ж).

14) Разбраковка кристаллов по электропараметрам.

15) Скрайбирование пластин для разделения на кристаллы. Далее следуют операции контроля и разбраковки чувствительных элементов по электрическим параметрам на еще не разделенных на кристаллы пластинах (на бракованных кристаллах ставится метка краской) с использованием высокопроизводительного контрольного оборудования, в состав которого входит специализированная ЭВМ. Затем производится разделение (ломка) пластин на кристаллы без потери их взаимной ориентировки, после чего кристаллы идут на операции контроля внешнего вида на соответствие требованиям технической документации и на операции монтажа и сборки в корпус [11].