В настоящее время многие микросенсоры изготавливают по полупроводниковой технологии. Обратиться именно к этой технологии заставила исследователей наметившаяся в 70-х годах прошлого века тенденция "интеллектуализации" сенсоров и преобразователей. На роль наиболее удобного материала для подобных сенсоров претендует сейчас SiGe.

"Интеллектуализация" датчиков заключается в том, что данные собираются и подвергаются цифровой обработке внутри сенсора или преобразователя. Интеллектуальные сенсоры, в каких бы устройствах они не использовались - от акселерометров и гироскопов до устройств изображения и датчиков давления - имеют лучшие характеристики, более функциональны, а затраты на их изготовление могут быть меньше, чем на изготовление традиционных сенсоров.

Сенсор и процессор могут располагаться на раздельных чипах, но в одном блоке. Однако такая композиция не для всех устройств является идеальной. Другим решением проблемы представляется "монолитная интеграция", когда микросенсор и процессор сформированы на одном чипе. В этом случае уменьшается объем устройства, потребляемая электрическая мощность и затраты на изготовление. Проблема монолитной интеграции заключается в необходимости объединения на одной подложке порой очень разных материалов и необходимости использования иногда трудно совместимых технологических процессов.

В настоящее время существуют три метода реализации монолитной интеграции сенсора и электроники: 1) сначала формируется микросенсор, а потом процессор, обычно расположенный рядом с сенсором; 2) оба компонента формируются одновременно; 3) сначала формируется процессор, а затем микросенсор, расположенный над процессором.

Третий метод мог бы стать универсальным для изготовления интеллектуальных микросенсоров, так как он существенно упрощает технологию и формирование межсоединений. К сожалению, реализация этого метода и в академических, и в фирменных лабораториях не привела к его широкому распространению. Проблема заключается в том, что приходится гнаться за двумя зайцами: использовать хороший материал для сенсора, и технологию, не наносящую вреда и не разрушающую сформированный под сенсором процессор. Главным препятствием здесь является температура. Уже сформированные интегральные схемы не должны подвергаться воздействию температур выше 450 ^oС. Однако, наиболее широко используемый материал для сенсоров - поликристаллический кремний - осаждается и обрабатывается при температурах выше 800 ^oC, так как только тогда гарантируются хорошие электрические и механические характеристики сенсоров. Правда, многие органические резисты и металлы можно осаждать и обрабатывать при низких температурах, но такие материалы, как правило, требуют деликатного обращения и не переносят механических напряжений.

И все-таки есть материал, удовлетворяющий всем претензиям как со стороны процессора, так и со стороны сенсора. Это поликристаллический SiGe. Он имеет высокую температуру плавления (значительно выше 900 ^oC), высокую упругую постоянную (около 150 ГПа) и низкие потери. Методами химического осаждения из паровой фазы и плазмостимулированного осаждения при температуре осаждения 450 ^oC и скорости осаждения 100 нм/мин можно получить SiGe с механическими свойствами, близкими к свойствам поликристаллического кремния. Подобными методами были получены SiGe пленки толщиной 10 мкм с малым растягивающим напряжением, очень малым градиентом деформации и малым удельным сопротивлением. Такой материал по всем статьям подходит для изготовления гироскопов и других кинематических сенсоров, таких как емкостные акселерометры.

Источник информации - заметка Л.Журавлевой в бюллетене ПерсТ, выпуск 3 за 2005 г.