×
24.10.2019
219.017.da03

Способ определения температурного коэффициента сопротивления тонких проводящих пленок с использованием четырехзондового метода измерений

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002703720
Дата охранного документа
22.10.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области радиоэлектроники и измерительной техники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных резисторов и для оперативного контроля температурного коэффициента сопротивления (ТКС) пленок в процессе их изготовления. Техническим результатом является увеличение точности измерения ТКС, снижение времени измерения ТКС и увеличение верхнего предела устанавливаемой температуры. Способ определения ТКС тонких проводящих пленок включает операции четырехзондового измерения поверхностного сопротивления с помощью четырехзондовой головки, подложкодержателя, нагревателя подложкодержателя и приборов регистрации температуры и поверхностного сопротивления, в которых измеряют температуру поверхности пленки в месте расположения зондов по моменту плавления кусочка металла, согласно изобретению температуру поверхности тонкой проводящей пленки определяют визуально по моменту плавления и затвердевания кусочков металла, от которой проводят измерения поверхностного сопротивления выбирают комнатную температуру. При этой начальной температуре поверхность подложкодержателя и поверхность пленки имеют одну и ту же температуру. В качестве металла используют, например, индий, олово, свинец, низкотемпературные сплавы на основе свинца, олова, висмута, кобальта. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области радиоэлектроники и измерительной техники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных резисторов и для оперативного контроля температурного коэффициента сопротивления (ТКС) тонких проводящих пленок в процессе их изготовления.

Известен способ определения ТКС тонких проводящих пленок алюминия [1], осуществляемый устройством, состоящим из 4-зондов, источника питания зондов и приборов регистрации сопротивления измеряемых образцов, камеры тепла с контролем температуры по термометру.

Недостатком известного способа является длительный цикл проведения измерений и определения ТКС тонких пленок, связанный с необходимостью нагрева измеряемого образца в специальной камере (камере тепла), а также низкая точность измерения температуры образца (измеряется температура в камере, а не температура самой тонкой пленки).

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому техническому решению является способ определения ТКС различных образцов в виде пластин на основе четырехзондового метода измерения поверхностного сопротивления [2]. Устройство для выполнения способа-прототипа состоит из компактного блока, четырехзондовой головки, подложкодержателя, нагревателя подложкодержателя и приборов регистрации температуры и поверхностного сопротивления. Устройство позволяет нагревать подложкодержатель в диапазоне от 20°C до 100°C с точностью 0.1°C.

Недостатками способа-прототипа являются недостоверное измерение поверхностного сопротивления пластин и тонких проводящих пленок при повышенных температурах (например, свыше 100°C), особенно если измеряемая тонкая проводящая пленка нанесена на нетеплопроводную подложку. При этом температура пленки может существенно отличаться от температуры подложкодержателя. Для выравнивания температуры поверхности пленки с температурой подложкодержателя необходим длительный период времени, что является недостатком данного способа. Другим недостатком данного способа является низкий, (до 100°C), верхний предел устанавливаемой температуры.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение точности измерения ТКС, снижение времени измерения ТКС и увеличение верхнего предела устанавливаемой температуры.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения ТКС тонких проводящих пленок, включающем операции четырехзондового измерения поверхностного сопротивления с помощью четырехзондовой головки, подложкодержателя, нагревателя подложкодержателя и приборов регистрации температуры и поверхностного сопротивления, в которых измеряют температуру поверхности пленки, согласно изобретению температуру поверхности тонкой проводящей пленки определяют визуально по моменту плавления и затвердевания кусочков металла, находящихся в месте расположения зондов, при этом начальной температурой, от которой проводят измерения поверхностного сопротивления, выбирают комнатную температуру. При этой начальной температуре поверхность подложкодержателя и поверхность пленки имеют одну и ту же температуру. В качестве металла используют, например, индий, олово, свинец, низкотемпературные сплавы на основе свинца, олова, висмута, кобальта.

Благодаря предложенному техническому решению по сравнению с прототипом получены следующие преимущества:

- измеряется температура поверхности пленки в местах нахождения зондов, а не температура подложкодержателя, что позволяет более точно определять ТКС пленок;

- температура поверхности пленки определяется визуально по моменту плавления и затвердевания кусочков металла, расположенных на поверхности пленки. В качестве кусочков металла могут применяться индий (температура плавления и затвердевания 156,7°C) олово (температура плавления и затвердевания 231°C), свинец (температура плавления и затвердевания 327°C). Использование кусочков металла для определения температуры поверхности пленки позволяет увеличить максимальную температуру нагрева пленки до 327°C и тем самым также повысить точность определения ТКС и дает возможность определять ТКС в более высокотемпературной области (327°C в предлагаемом техническом решении против 100°C в известном техническом решении);

- снижается время измерения ТКС, так как не требуется время на стабилизацию температуры подложкодержателя и выравнивание температуры подложкодержателя с температурой поверхности пленки (резистивной, проводящей, полупроводниковой). Кроме того в качестве расплавляемых кусочков металла могут быть использованы низкотемпературные сплавы на основе свинца, олова, висмута, кобальта.

Устройство для выполнения предложенного способа выполнено на основе установки для определения поверхностного сопротивления пленок ИУС-3 [3]. Вместо штатного подложкодержателя установка снабжена плоским нагревателем на основе пленок нихрома на керамической основании, позволяющим производить нагрев расположенной на основании подложки с исследуемой пленкой до температуры 327°C. Нагрев плоского нагревателя осуществляется от стандартного источника питания типа Б5-7.

На фигуре схематично показано устройство для определения ТКС пленок.

Здесь 1 - установка ИУС-3, 2 - зонды, 3 - подложка с исследуемой пленкой, 4 подложкодержатель со встроенным плоским нагревателем, 5 - источник питания плоского нагревателя типа Б5-7, 6 - кусочек металла (индий, олово, свинец).

Сопротивление резистивной пленки при изменении температуры определяется из следующей известной формулы Rt=R0(1+α(t-t0). Здесь α - ТКС резистивной пленки в диапазоне температур от начальной t0 до конечной t, R0 - начальное сопротивление тонкопленочного резистора, Rt - сопротивление тонкопленочного резистора при температуре t.

Отсюда ТКС резистивных пленок равен

Сопротивление тонкопленочного резистора через число квадратов резистивной пленки и поверхностное сопротивление равно

Здесь Rкв - поверхностное сопротивление резистивной пленки, Ом/квадрат, N-число квадратов резистивной пленки. Сопротивление резистивной пленки при начальной температуре t0 равно

при конечной температуре t равно

С учетом формул (2), (3) и (4) формула (1) для ТКС пленок преобразуется в следующую формулу:

Предлагаемый способ был опробован для определения ТКС резистивных пленок нитрида тантала. Пленки нитрида тантала были нанесены на керамические подложки из нитрида алюминия. Проводилось измерение поверхностного сопротивления пленки нитрида тантала при начальной - комнатной температуре. Далее подавалось напряжение на плоский нагреватель от источника питания и в момент расплавления предварительно помещенного на резистивную пленку кусочка индия (температура плавления 156,7°C) фиксировалось поверхностное сопротивление резистивной пленки, после чего напряжение на плоский нагреватель отключалось и в момент затвердевания также фиксировалось поверхностное сопротивление резистивной пленки. По формуле (5) определялся ТКС резистивной пленки. Время, необходимое для разогрева подложки с резистивной пленкой, например, до температуры расплавления кусочка индия, составляло не более 4 минут.

Источники информации

1. G.P. Panta, D.P. Subedi. Electrical Characterization of Aluminum (al) Thin Films Measured by Using Four-Point Probe Method. Kathmandu University Journal of Science Engineering and Technology. Vol. 8, No 11 December 2002, p.p. 31-36.

2. Полуавтоматическая установка четырехзондового измерения сопротивления и температурного коэффициента сопротивления (ТКС) RT-3000/RG-2000TCR. www.Dipal.ru>catalog/analiticheskoe-oborudovanie.

3. Измерение удельного поверхностного сопротивления.www.techmatch.ru>mabirs-1077.


Способ определения температурного коэффициента сопротивления тонких проводящих пленок с использованием четырехзондового метода измерений
Способ определения температурного коэффициента сопротивления тонких проводящих пленок с использованием четырехзондового метода измерений
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 70 items.
25.08.2017
№217.015.9a35

Подъемно-мачтовое устройство

Изобретение относится к антенной технике, в частности к стационарной, и может быть использовано в подъемно-мачтовых устройствах (ПМУ), устанавливаемых на фундамент бетонный, свайный или свайно-винтовой, для подъема оборудования на заданную высоту, с лебедкой в комплекте для подъема мачты с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609671
Дата охранного документа: 02.02.2017
25.08.2017
№217.015.c1be

Способ сглаживания поверхности пленки алюминия на диэлектрической подложке

Использование: для изготовления тонкопленочных СВЧ-резонаторов с Брэгговским отражателем. Сущность изобретения заключается в том, что способ сглаживания поверхности пленки алюминия на диэлектрической подложке включает напыление пленки на подложку методом магнетронного распыления алюминиевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617890
Дата охранного документа: 28.04.2017
25.08.2017
№217.015.c688

Система односторонней подводной радиосвязи

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах односторонней радиосвязи. Технический результат состоит в расширении арсенала технических средств для односторонней радиосвязи надводного объекта с подводным при использовании канала связи в виде воздушной и водной среды....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618518
Дата охранного документа: 04.05.2017
25.08.2017
№217.015.cd13

Поворотное логопериодическое антенно-фидерное устройство

Изобретение относится к радиотехнической промышленности, точнее к приемно-передающей антенной технике, и представляет собой логопериодическое антенно-фидерное устройство преимущественно для использования в составе поворотных логопериодических антенн декаметрового диапазона. Устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619849
Дата охранного документа: 18.05.2017
25.08.2017
№217.015.cd6e

Магнитная антенна

Изобретение относится к приемным магнитным антеннам с всенаправленной диаграммой направленности и может быть использовано в полевых условиях в носимом приемнике персонала МЧС и т.п. для приема радиосигналов команд и аварийного оповещения. Магнитная антенна состоит из двух катушек индуктивности,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619845
Дата охранного документа: 18.05.2017
26.08.2017
№217.015.e00e

Фильтр гармоник коротковолнового передатчика

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в фильтрах гармоник (ФГ) усилителей мощности широкодиапазонных радиопередатчиков. Достигаемый технический результат - снижение уровня гармонических составляющих передаваемого сигнала, начиная с третьей гармоники. Фильтр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625426
Дата охранного документа: 13.07.2017
26.08.2017
№217.015.e0dd

Возбудитель для радиопередатчиков

Изобретение относится к технике радиосвязи и может использоваться в передающей аппаратуре радиолинии телеграфной и телефонной связи различного назначения. Задача изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения дистанционного управления от внешних устройств и местного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625527
Дата охранного документа: 14.07.2017
26.08.2017
№217.015.ebfa

Лестничный реконфигурируемый фильтр

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов. Достигаемый технический результат – обеспечение возможности изменения ширины полосы пропускания фильтра и увеличение числа одновременно работающих полос пропускания. Лестничный реконфигурируемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628426
Дата охранного документа: 16.08.2017
26.08.2017
№217.015.ee2a

Фильтр гармоник коротковолнового передатчика

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в фильтрах гармоник усилителей мощности широкодиапазонных радиопередатчиков. Достигаемый технический результат - обеспечение согласования фильтра гармоник по входу во всем рабочем диапазоне частот радиопередатчика и на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628891
Дата охранного документа: 22.08.2017
29.12.2017
№217.015.f43d

Мощный аттенюатор

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве эквивалента нагрузки для тестирования мощных радиопередающих устройств. Технический результат заключается в повышении надежности за счет повышения эффективности работы теплоотвода. Мощный аттенюатор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637995
Дата охранного документа: 08.12.2017
Showing 1-10 of 10 items.
27.07.2014
№216.012.e338

Термостабильный узкополосный фильтр на поверхностных акустических волнах

Изобретение относится к акустоэлектронике и может быть использовано для изготовления термостабильных фильтров на поверхностных акустических волнах. Достигаемый технический результат - повышение термостабильности и улучшение механической прочности конструкции. Термостабильный узкополосный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523958
Дата охранного документа: 27.07.2014
29.12.2017
№217.015.f43d

Мощный аттенюатор

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве эквивалента нагрузки для тестирования мощных радиопередающих устройств. Технический результат заключается в повышении надежности за счет повышения эффективности работы теплоотвода. Мощный аттенюатор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637995
Дата охранного документа: 08.12.2017
29.12.2017
№217.015.fdca

Конструкция тонкопленочного чип резистивного вч-аттенюатора

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при изготовлении ЧИП резистивных высокочастотных (ВЧ) аттенюаторов. Техническим результатом является увеличение рассеиваемой мощности и упрощение технологии изготовления резистивного ВЧ-аттенюатора. Резистивный ВЧ-аттенюатор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638541
Дата охранного документа: 14.12.2017
17.02.2018
№218.016.2b33

Отсечной клапан

Изобретение относится к устройствам бытового и промышленного назначения в области запорно-регулирующей аппаратуры, в частности к предохранительным (отсечным) клапанам, используемым для автоматического перекрытия рабочей среды (воды, газа), с внешним датчиком утечки рабочей среды. Задача...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642910
Дата охранного документа: 29.01.2018
17.02.2018
№218.016.2dc8

Кварцевый генератор

Настоящее изобретение относится к области электровакуумных приборов, и в частности к области приборов кварцевой стабилизации частоты, а именно к кварцевым генераторам, и может быть использовано для стабилизации частоты. Задача изобретения - упрощение конструкции кварцевого генератора. Кварцевый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643703
Дата охранного документа: 05.02.2018
04.04.2018
№218.016.3535

Способ изготовления тонкопленочного чип резистивного высокочастотного аттенюатора

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных чип резистивных высокочастотных (ВЧ) аттенюаторов. Техническим результатом является снижение времени напыления пленок и трудоемкости процесса. Cпособ изготовления включает формирование на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645810
Дата охранного документа: 01.03.2018
11.03.2019
№219.016.d5f6

Способ получения заданной конфигурации пленочных резисторов на основе тантала и его соединений

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано для получения тонкопленочных резисторов на основе тантала и его соединений. Технический результат - получение заданной конфигурации пленочных резисторов на основе тантала и его соединений без подтравливания по ширине...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681521
Дата охранного документа: 07.03.2019
12.04.2023
№223.018.46a2

Способ получения самоподдерживающихся тонких пленок

Изобретение может быть использовано при получении металлических тонких пленок вакуумным осаждением. Способ получения самоподдерживающихся тонких пленок основан на нанесении на подложку «жертвенного» слоя водорастворимой соли, нанесении на «жертвенный» слой тонкой пленки и растворении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002767034
Дата охранного документа: 16.03.2022
16.06.2023
№223.018.7b79

Способ определения скорости распространения фронта горения в реакционных многослойных нанопленках с эффектом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

Изобретение относится к области нанотехнологии материалов и может найти применение при изучении свойств реакционных многослойных материалов с эффектом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), в частности для определения скорости распространения фронта горения таких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002755637
Дата охранного документа: 17.09.2021
16.06.2023
№223.018.7d45

Магнетронная распылительная система

Изобретение относится к магнетронной распылительной системе и может быть использовано для получения покрытий из металлов, диэлектриков, полупроводников и т.п. в различных отраслях промышленности, в том числе в микроэлектронике. Магнетронная распылительная система состоит из вакуумной камеры,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002748443
Дата охранного документа: 25.05.2021
+ добавить свой РИД