ТВЁРДОТЕЛЬНЫЙ МАГНИТОРЕЗИСТОР

Полезная модель относится к области электронной техники и может быть использована дня производства резисторов, управляемых внешним магнитным полем.
Известен магнитный резистор [1], представляющий собой полупроводниковую пластину с нанесенными ней электродами, при этом упомянутая полупроводниковая пластина выполнена прямоугольной, а два электрода сформированы осесимметричными, причем внешний электрод выполнен по периметру полупроводниковой платины, а второй электрод расположен по оси симметрии полупроводниковой пластины внутри контура, образованного внешним электродом.
Недостаток известного устройства, представляющего ни что иное как формоизмененный в худшую сторону (с точки зрения эксплуатационных характеристик) диск Кобрино, заключается в наличие в предложенной конструкции ярко выраженных граней, способствующих проявлению паразитного (с функциональной позиции магниторезистора) эффекта Холла.
Наиболее близким к предлагаемому устройству, являющимся известным из уровня техники, является твердотельный магниторезистор [2]. Он представляет собой подложку с размещенным на ней магниточувствительным элементом. Подложка обеспечивает механическую прочность, а магниточувствительный элемент приклеен к подложке и защищен снаружи слоем лака.
Недостаток прототипа заключается в относительно низкой виброустойчивости, особенно при отрицательной температуре окружающей этот магниторезистор среды.
Задача, на решение которой направлено создание предлагаемого устройства, заключается в повышении надежности работы магниторезисторов.
Технический результат, ожидаемый от использования заявляемого устройства, состоит в повышении его вибростойкости.
Предлагаемое устройство иллюстрируется двумя рисунками.
- на Фиг. 1 условно изображен вид сверху заявляемого магниторезистора:
- на Фиг. 2 представлено его сечение по линии А-А.
Перечень позиций:
1. Частично маскированная диэлектриком кремниевая монокристаллическая подложка первого типа проводимости.
2. Чувствительный элемент магниторезистора.
3. Немонокристаллический слой кремния.
4. Первый контакт.
5. Второй контакт.
2
6. Диэлектрик (SiO)
Пример.
Подложку 1 (Фиг. 1) КДБ-10 диаметром 150 мм подвергают входному контролю по удельному сопротивлению и затем осуществляют освежение в растворе плавиковой кислоты с последующей помывкой в деионизованной воде. Сушку данной подложки 1 (Фиг. 2) производят на высокооборотной центрифуге.
Диэлектрический слой 6 (Фиг. 2) толщиной 0,6 мкм на поверхности подложки КДБ-10 формируют термическим окислением упомянутой поверхности.
2
Далее полученный диэлектрический слой (SiO) 6 (Фиг. 2) методом фотолитографии частично маскирую фоторезистом так, что немаскированный фоторезистом участок диоксида кремния представляет собой топологический рисунок чувствительного элемента 2 (Фиг. 1) будущего магниторезистора. Удаляют незащищенный фоторезистом слой диоксида кремния 6 (Фиг. 2) вплоть до поверхности подложки 1 (Фиг. 1) КДБ-10. Затем производят удаление фоторезиста и последующую помывку подложки 1 (Фиг. 1) КДБ-10 в деионизованной воде.
2
После ее центифугирования с целью окончательного осушения помещают таким образом подготовленную подложку 1 (Фиг. 1) КДБ-10 в эпитаксиальный реактор. Затем из состава водород, силан и лигатура (в данном случае, арсин) производят формирование в ранее образованном углублении в слое диоксида кремния 6 (Фиг. 2) (в соответствии с топологией чувствительного элемента магниторезистора 2 (Фиг. 1) монокристаллического кремния, второго типа проводимости. [3]. Одновременно с этим на покрытой диэлектриком поверхности 1 (Фиг. 1) КДБ-10 идет осаждение поликристаллического кремния, который убирают методом создания фоторезистивной маски над чувствительным элементом магниторезистора 2 (Фиг. 1) (за счет средств фотолитографии) и последующего удаления (химическим жидкостным травлением или плазмохимическим реактивным травлением) незащищенного маской поликристаллического кремния. В ходе вышеупомянутого формирования на границе диэлектрика 6 (Фиг. 2) и чувствительного элемента магниторезистора 2 (Фиг. 2) происходит осаждение из газовой фазы состава силан, водород и лигатура прослойки немонокристаллического сдоя кремния 3 (Фиг. 1. и Фиг. 2) второго типа проводимости, время жизни основных носителей в которой более чем на порядки меньше времени жизни основных носителей в чувствительном элементе 2 (Фиг. 1 и Фиг. 2) магниторезистора. Данное обстоятельство обусловлено тем, что на немаскированной поверхности подложки КДБ-10, представляющей собой монокристалл первого типа проводимости, происходит автоэпитаксиальный рост монокристаллического кремния второго тина проводимости, в то время как на поверхности диэлектрика 6 (Фиг. 2) (поверхности слоя SiO), обращенной к растущему по отличному от нее механизму роста чувствительному элементу магниторезистора 2 (Фиг. 2), происходит осаждение поликристаллического кремния. Таким образом, по мере автоэпитаксиального наращивания монокристаллического чувствительного элемента магниторезистора 2 (Фиг. 1 и Фиг. 2) по направлению снизу - вверх от поверхности подложки 1 (Фиг. 1), толщина же немонокристаллического слоя магниторезистора 3 (Фиг. 2) клинообразно увеличивается параллельно поверхности частично маскированной диэлектриком подложки 1 (Фиг. 2). После завершения формирования чувствительного слоя магниторезистора 2 (Фиг. 2) осуществляют нанесение двух (первого 4 (Фиг. 1 и Фиг. 2) и второго (Фиг. 1) оппозитно расположенных между собой на 1 противоположных концах чувствительного элемента магниторезистора 2(Фиг. 1).
Устройство работает следующим образом.
0
1
1
2
При подаче на первый 4 (Фиг. 1) и второй 5 (Фиг. 1) контакты постоянного напряжения (например, величиной 5 В. причем минус подают на первый контакт 4, Фиг. 1)) по чувствительному элементу магниторезистора 2 (Фиг. 2) начинает течь электрический ток I. Наложение с стороны донной части на магниторезистор магнитного поля (не показано) вызывает в соответствии с эффектом Гаусса отклонение траектории движения основных носителей тока (в данном конкретном примере) вправо. Таким образом почти все упомянутые носители тока поступают в зону немонокристаллического слоя кремния. Вследствие того, что время жизни основных носителей тока в зоне немонокристаллического слоя кремния существенно (более чем на порядок) меньше времени жизни основных носителей в монокристаллическом кремнии чувствительного элемента магниторезистора, ток между контактами 4 и 5 (Фиг. 1) также претерпевает снижение и достигает величины I (I<I). Последнее является свидетельством воздействия магнитного поля на чувствительный элемент магниторезистора 3 (Фиг. 1).
Предложенное устройство обеспечивает достижение заявленного технического результата, поскольку монолитная система, в отличие от составного магниторезистора, обладает большей вибрационной стойкостью [4], а кроме того клеевое соединение деталей и компонентов обладает меньшей надежностью, чем монолитное соединение [5] из-за проблем временной и температурной устойчивости адгезионных связей клея.
Источники информации:
1. АС ССР №480119, Н01С 7/16, «Магниторезистор», оп. 05.08.1973 г.
2. https://helpiks.org/4-645960.htm-прототип.
3. https://yandex.ru/images/search?pos=0&img_url=http%3A%2F%2F900igr.net%2Fdatas%2Finformatika%2FMashina-EVM%2F0045-045-Epitaksija-protsess-osazhdenija-atomarnogo-kremnija.
4. http://iknigi.net/avtor-elena-krotova/110468-osnovy-konstruirovaniya-i-tehnologii-proizvodstva-res-elena-krotova/read/page-9.html
5. http://fb.ru/article/262477/naskolko-nadejnyi-kleevyie-soedineniya.