ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛМАЗА 

Крайнова Ксения Юрьевна, магистрант, инженер-технолог, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10), ksenya.kraynova.94@mail.ru

621.3.032

DOI

10.21685/2307-5538-2017-3-13

Актуальность и цели. Актуальность статьи подтверждается повышенными требованиями к метрологическим характеристикам, предъявляемым к приборам в средствах выведения, космических аппаратах, пилотируемых комплексах и других отраслях промышленности, работающих в жестких условиях эксплуатации. Основной целью разработки высокоточного датчика давления является решение задач, направленных на увеличение диапазона температур и обеспечение долговременной стабильности.
Материалы и методы. Проанализированы основные структуры и компоненты на основе полупроводниковых широкозонных материалов. Подробно рассмотрена структура датчика на основе поликристаллического алмаза, отличающегося от всех широкозонных материалов наилучшим сочетанием электрофизических параметров. Проведены экспериментальные исследования по созданию поликристаллических алмазных пленок, а также по созданию микрорельефа на их поверхности путем плазмохимического травления.
Результаты. По результатам проведенных исследований выявлена возможность изготовления высокоточного датчика на основе поликристаллического алмаза. Технология получения пленок поликристаллического алмаза и обработки плазмохимическим травлением воспроизводима, однако целесообразно проведение дополнительных экспериментальных исследований по формированию структуры датчика кремний–диэлектрик–алмаз.
Выводы. Предложенная структура датчика давления позволят использовать его для работы в диапазоне температур от минус 196°С до плюс 300°С и выше. Особые электрофизические параметры поликристаллического алмаза позволят применять датчик в условиях повышенной радиации.

Ключевые слова

высокоточный датчик, поликристаллический алмаз, плазмохимическое анизатропное травление, МЭМС-структура

 Скачать статью в формате PDF

1. Мокров, Е. А. Разработка высокотемпературных полупроводниковых датчиков давления / Е. А. Мокров, И. Н. Баринов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2009. – № 1. – С. 23–27.
2. Баринов, И. Н. Особенности применения и разработки микроэлектронных датчиков давления на основе поликристаллического алмаза для работы в особо жестких условиях эксплуатации / И. Н. Баринов, В. С. Волков // Приборы. – 2013. – № 9. – С. 12–19.
3. Баринов, И. Н. Высокотемпературные полупроводниковые датчики давления с повышенной временной стабильностью / И. Н. Баринов, В. С. Волков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2011. – № 8. – С. 51–55.
4. Абдуллин, Ф. А. Технологические особенности формирования кремниевых пьезорезистивных акселерометров с расширенным температурным диапазоном измерений / Ф. А. Абдуллин, В. Е. Пауткин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2016. – № 2 (16). – С. 118–123.
5. Ральченко, В. CVD-алмазы. Применение в электронике / В. Ральченко, В. Конов //Электроника: Наука, Технология, Бизнес. – 2007. – № 4. – С. 58–67.
6. Вопросы создания высокотемпературных датчиков физических величин.Материалы. Конструкции. Технологии / П. Г. Михайлов, Е. А. Мокров, В. В. Скотников, Д. А. Тютюников, В. А. Петрин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2013. – № 4 (6). – С. 61–70.
7. CVD Diamond for Electronic Devices and Sensors / еd. by Ricardo S. Sussmann. – Chichester : John Wiley & Sons, Ltd., 2009.
8. Галперин, В. А. Процессы плазменного травления в микро- и нанотехнологиях : учеб. пособие / В. А. Галперин, Е. В. Данилкин, А. И. Мочалов ; под ред. С. П. Тимошенкова. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 283 с.
9. Tran, D. T. Microwave plasma-assisted etching of diamond / D. T. Tran, T. A. Grotjohn, D. K. Reinhard, J. Asmussen // Diamond & Related Materials. – 2008. – Issues 4-5. – С. 717– 721.
10. Технология СБИС : в 2 кн. : пер. с англ. / под ред. С. Зи. – М. : Мир, 1986. – Кн. 2. –453 с.
11. Амиров, И. И. Плазмохимическое травление природного алмаза / И. И. Амиров, А. Н. Магунов // Intermatic–2010 : материалы VII Междунар. науч.-техн. конф., 23 – 27 ноября 2010 г. – М., 2010. – Ч. 2. – С. 228–231.
12. Sandru, G. S. Reactive ion etching of diamond / G. S. Sandru, W. K. Chu // Appl. Phys. Lett. 1989. – Vol. 55, № 5. – P. 437–439.