Способ изготовления германиевых термо-СОпРОТиВлЕНий для НизКиХ ТЕМпиРАТуР Советский патент 1981 года по МПК H01L21/34 

Изобретение касается изготовления приборов на полупроводниковых телах и может быть использовано при изготовлении термосопротивлений для низких температур. Известен способ изготовления тер мометров сопротивлений на основе угольных пленок 1 . Однако термосопротирления, изготовленные по такому способу, не обл дают воспроизводимой характеристико при температурном циклировании. Этот недостаток отсутствует у полупроводниковых, в частности, гер маниевых термосопротивлений, которы обладают воспроизводимостью градуировки, компактностью, надежностью. Известен способ изготовления гер маниевых термосопротивлений путем введения в расплав определенного количества легирующей примеси с последукмцим выращиванием монокристалла по методу Чохральского или методом зонной плавки 2. Однако этот способ не позволяет обеспечить большую точность получения нужной концентрации примесей ввиду неравномерности распределения примеси по полупроводниковой пласти не, служащей материалом для изготовления приборов. Известен способ изготовления германиевых термосопротивлений, заключающийся во введении дефектов в германиевую заготовку и нанесении на нее контактов з. При этом в германиевую заготовку, представляющую собой пластину из монокристаллического германия, дефекты вводят путем ее облучения тепловыми нейтронами в атомном реакторе. Изотопы германия взаимодействуют с тепловыми нейтронами и в результате ядерных реакций преобразуются в галлий, мышьяк, селен, которые и определяют характер температурной зависимости электропроводности . Недостатком этого способа является, во-первых, длительный процесс изготовления полупроводниковых термосопротивлений за счет длительной выдержки образцов (более полугода) после Облучения. Такая выдержка необходима для того, чтобы а-гоюа изотопов, германия, поглотившие тепловые нейтроны, превратились в легирующую примесь, причем в таком количестве, чтобы оставшаяся часть нераспавшихся атомов уже практически не оказывала влияния на температурную зависимость полупроводниковых термосопротивлений . Во-вторых, для изготовления полупроводниковых термосопротивлений необходимо использование сложного и дорогостоящего оборудования, например атомного реактора. Цель изобретения - ускорение и , удешевление процесса изготовления гарманиевых термосопротивлений. . Это достигается тем, что дефекты в германиевую заготовку вводят при температуре, лежащей в интервале 725 937°С, путем пластической деформации сжатием вдоль оси (ill) на величину от 14 до 30% а контакты наносят на плоскости, параллельные оси (It i) Выбор температуры обусловлен тем что сжатие при Т 725с не сопровож дается в дальнейшем изменением прово димости со временем в связи с отжигом введенных дефектов , в процессе деформации. Температура же 937с TeNmepaTypa плавления германия. Величина сжатия в диапазоне 14-30% позволяет ввести такое количество дефектов, которое необходимо для обеспечения электропроводности при низких температурах. Сжатие, превышающее 30%, приводит к возникновению металлической проводимости у германия и, следовательно, к весьма слабой и неудачной для использования в качестве термосопротивления за висимости электропроводности от температуры. Величина деформации меньше 14% приводит к тому, что вводится недостаточное для осуществления проводимости при низких температурах колич ство дефектов. В этом случае зависи мость электропроводности от температуры получается настолько резкая, что такой материал при понижении температуры становится диэлектриком с очень большим удельным сопротивлением, непригодным для использо вания в качестве термосопротивления , Нанесение контактов осуществляется так, чтобы контактные площадки были параллельны оси ОН). Это сделано ввиду того, что величина проводимос ти и ее температурная зависимость анизатропны. Пример. Шайбы из германия марки ГЭС-40 с ориентацией (М t) вы резают так, чтобы их торцы лежали Б плоскости (II о. Толщина шайб 2 мм. Шаййл шлифуют на абразиве для получ ния плоскопараллельностн торцов шай лучше, чем 2 Мкм, их подвергают пла тической деформации сжатием на .воздухе в интервале температур 780-820 в течение 20 мян. Для. создания нагрузки используют гидравлический пресс с усилием не более ЗЮ кг. Деформацию осуществляют в направлен (III). После снятия нагрузки образе хлаждают со скоростью меньше 10 град мин. Величину пластической еформации определяют в процессе бработки. Дополнительный контроль еличины деформации осуществляют посе охлаждения образцов. Деформированную таким способом шайбу германия лифуют и затем вырезают из нее образцы и наносят контакты на плоскости, параллельные оси (111), таким образом, что электропроводимость осуществляется в плоскости ( И I ) . Электрические контакты к образцам наносят стандартными мeтoдa ш. На фиг. 1 представлена кривая зависимости электросопротивления от температуры, которая соответствует термосопротивлению, изготовленному из материала, деформированному сжатием по описанному выше способу вдоль направления (1И) на 14%. Электропроводность осуществляюг в плоскости (И), т.е. перпендикулярно направлению деформации. Видно, что образец имеет термочувствительность в диапазоне 20-300К. Кривая на фиг. 2 и 3 соответствует термосопротивлению с величиной пластической деформации 20%, осуществленной по вышеизложенной методике. Видно, что образец имеет высокую термочувствительность в диапазоне 2-300°К. Кривая на фиг. 4 и 5 соответствует образцу с величиной пластической деформации 30%, осуществленной по вышеизложенной методике. Видно, что образец имеет высокую термочувствительность в диапазоне 1,6-300°К. На фиг. 6 представлена зависимость электропроводности от температуры для термосопротивления, изготовленного из деформированного сжатием на 14-30% германия, контакты к которому нанесены так, что электропроводность осу1цествляется вдоль оси (III). Эта зависимость имеет резкий характер и неудобна для использования такого образца в качестве термосопротивления для низких температур. Предлагаекмй способ изготовления германиевых термосопротивлений для низких температур обеспечивает по сравнению с известнь л1 способами возможность изготовления германиевых .термосопротивлений из пластически деформированного германия сразу же после деформации. Способ прост и не требует сложного дорогостоящего оборудования, что позволяет значительно снизить стоимость германиевых термосопротивлений для низких температур. Формула изобретения Способ изготовления германиевых термосопротивлений для низких температур, заключакяцийся во введении

дефектов в германиевую заготовку и нанесении на нее контактов, отличающийся тем, что, с целью ускорения и удоиевления процесса изготовления, дефекты в германиевую заготовку вводят при температуре , лежащей в интервале 725-937°С, путем пластической деформации сжатием вдоль оси (ill) на величину от 14 до 30%, а контакты наносят на плоскости, параллельные оси (Ml).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Физика низких температур. 1976, т. 2, 7, с. 842.

-2. G.A.Antellffe., N.G.Ptnatte,

Н.Е.Rolschah, J.Rev.cJent, lost. 39, 254, 1968.

3. Авторское свидетельство.СССР 1 437931, кл. G 01 К 7/22 Cпpoтoтиn.

t 4 S 9Ю1гМ1в18г83а гвЯ МЖ 444в4в90а 54

УЮ

200

ФУ8.2

tsP

so

Ю Т -600

S№)

«

т

290

200

300

/о

Т

500

600

5