RU2703720C1 - Способ определения температурного коэффициента сопротивления тонких проводящих пленок с использованием четырехзондового метода измерений - Google Patents
Способ определения температурного коэффициента сопротивления тонких проводящих пленок с использованием четырехзондового метода измерений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2703720C1 RU2703720C1 RU2018143428A RU2018143428A RU2703720C1 RU 2703720 C1 RU2703720 C1 RU 2703720C1 RU 2018143428 A RU2018143428 A RU 2018143428A RU 2018143428 A RU2018143428 A RU 2018143428A RU 2703720 C1 RU2703720 C1 RU 2703720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- film
- determining
- substrate holder
- resistance
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C1/00—Details
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
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.
Description
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
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.
Claims (5)
1. Способ определения ТКС тонких проводящих пленок, включающий 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, отличающийся тем, что 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.
2. Способ определения ТКС тонких проводящих пленок, отличающийся тем, что в качестве расплавляемых кусочков металла используют индий.
3. Способ определения ТКС тонких проводящих пленок, отличающийся тем, что в качестве расплавляемых кусочков металла используют олово.
4. Способ определения ТКС тонких проводящих пленок, отличающийся тем, что в качестве расплавляемых кусочков металла используют свинец.
5. Способ определения ТКС тонких проводящих пленок, отличающийся тем, что в качестве расплавляемых кусочков металла используют низкотемпературные сплавы на основе свинца, олова, висмута, кобальта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143428A RU2703720C1 (ru) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Способ определения температурного коэффициента сопротивления тонких проводящих пленок с использованием четырехзондового метода измерений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143428A RU2703720C1 (ru) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Способ определения температурного коэффициента сопротивления тонких проводящих пленок с использованием четырехзондового метода измерений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2703720C1 true RU2703720C1 (ru) | 2019-10-22 |
Family
ID=68318197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018143428A RU2703720C1 (ru) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Способ определения температурного коэффициента сопротивления тонких проводящих пленок с использованием четырехзондового метода измерений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2703720C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1064322A1 (ru) * | 1982-05-28 | 1983-12-30 | Предприятие П/Я А-1586 | Тонкопленочный резистор |
US4929923A (en) * | 1989-05-26 | 1990-05-29 | Harris Corporation | Thin film resistors and method of trimming |
RU2208256C2 (ru) * | 2000-04-18 | 2003-07-10 | Пензенский технологический институт | Способ изготовления тонкопленочного резистора |
RU2244970C1 (ru) * | 2003-05-16 | 2005-01-20 | Пензенский технологический институт (завод-ВТУЗ) филиал Пензенского государственного университета | Способ изготовления термокомпенсированного тензорезистора |
US8242878B2 (en) * | 2008-09-05 | 2012-08-14 | Vishay Dale Electronics, Inc. | Resistor and method for making same |
RU2639313C2 (ru) * | 2016-03-11 | 2017-12-21 | Акционерное общество "Финансово-промышленная компания "Энергия" | Способ изготовления низкоомного чип-резистора |
-
2018
- 2018-12-07 RU RU2018143428A patent/RU2703720C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1064322A1 (ru) * | 1982-05-28 | 1983-12-30 | Предприятие П/Я А-1586 | Тонкопленочный резистор |
US4929923A (en) * | 1989-05-26 | 1990-05-29 | Harris Corporation | Thin film resistors and method of trimming |
RU2208256C2 (ru) * | 2000-04-18 | 2003-07-10 | Пензенский технологический институт | Способ изготовления тонкопленочного резистора |
RU2244970C1 (ru) * | 2003-05-16 | 2005-01-20 | Пензенский технологический институт (завод-ВТУЗ) филиал Пензенского государственного университета | Способ изготовления термокомпенсированного тензорезистора |
US8242878B2 (en) * | 2008-09-05 | 2012-08-14 | Vishay Dale Electronics, Inc. | Resistor and method for making same |
RU2639313C2 (ru) * | 2016-03-11 | 2017-12-21 | Акционерное общество "Финансово-промышленная компания "Энергия" | Способ изготовления низкоомного чип-резистора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Clement et al. | The Low Temperature Characteristics of Carbon‐Composition Thermometers | |
US3733887A (en) | Method and apparatus for measuring the thermal conductivity and thermo-electric properties of solid materials | |
Zhang et al. | Simultaneous measurements of the thermal conductivity and thermal diffusivity of molten salts with a transient short-hot-wire method | |
US2735754A (en) | Dravnieks | |
Taylor et al. | The specific heats and resistivities of molybdenum, tantalum, and rhenium | |
CN112198469B (zh) | 一种霍尔效应自动测量***及其测量方法 | |
JP2011185697A (ja) | 熱電材料評価装置及び熱電特性評価方法 | |
CN114264695B (zh) | 一种微量液体导热系数的测量方法及*** | |
CN114660127A (zh) | 一种材料识别传感器及利用其识别材料属性的方法 | |
RU2703720C1 (ru) | Способ определения температурного коэффициента сопротивления тонких проводящих пленок с использованием четырехзондового метода измерений | |
CN109596890A (zh) | 一种电阻温度系数测试仪 | |
CN110275077A (zh) | 一种宽温区强磁场中热电效应的电学测量方法 | |
Stadler | Noise properties of thick-film resistors in extended temperature range | |
CN206038730U (zh) | 一种用于薄膜热电参数测试新型样品台 | |
RU148273U1 (ru) | Устройство для контроля теплопроводности пластин из алюмонитридной керамики | |
RU136160U1 (ru) | Устройство для измерения температур фазового перехода | |
Plumb et al. | Thermal cycling apparatus to test germanium thermometer stabilities | |
KR101070998B1 (ko) | 고온에서의 미세 열용량 측정 장치 | |
JP5641305B2 (ja) | 電気抵抗の測定方法 | |
Baroncini et al. | Accurate extraction of the temperature of the heating element in micromachined gas sensors | |
CN113176013B (zh) | 一种用于热流测试的薄膜热电阻热流计和同轴热电偶的标定方法 | |
CN103901071B (zh) | 一种测试膜状热电材料Seebeck系数的方法及其测试装置 | |
US3367171A (en) | Melting point measuring device | |
Ronnpagel | A new method of deformation calorimetry | |
SU1318885A1 (ru) | Способ измерени теплопроводности материалов |