JP3796218B2

JP3796218B2 - 高温回路構成

Info

Publication number: JP3796218B2
Application number: JP2002521945A
Authority: JP
Inventors: パーソンズ，ジェイムズ・ディー
Original assignee: ヒートロニクス
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: US6576972B1; AU2001280676A1; JP2004507728A; US20020179992A1; US20030146502A1; WO2002016897A3; EP1311815A2; US6649994B2; EP1311815B1; WO2002016897A2; CN1773231A; US6765278B2; CN1471632A; DE60139130D1; RU2248538C2; CN1256575C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度検出回路、及び、温度検出装置として、ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘ＞０．６９）を用いる構成に関する。
【０００２】
【従来技術】
ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘ＞０．６９）は、その抵抗が温度と共に変化し、敵対環境センサー（hostile environment sensor）及び電子用途に有用である、温度検出材料である。しかし、これらの材料を用いる温度センサーは、より高い温度レベル及び熱的衝撃により引き起こされるセンサー構成の機械的劣化のため、それらの有用な温度範囲に制限を受ける。当該技術分野の一般的な状態は、１９９５年、ワシントンＤＣ，ナショナルアカデミープレス、ナショナルリサーチ協議会、工学技術システムに関する委員会、国家資源諮問掲示板、高温半導体装置のための材料に関する委員会で発行された「高温半導体装置のための材料」の６８〜７０頁、及び、応用表面科学誌、１９９５年第９１巻、３４７〜３５１頁に記載された、Ｏ．ネネヴィッツ、Ｌ．スピース及びＶ．ブレターニッツによる「６Ｈ−ＳｉＣへのオーム接点」に要約されている。これらの文献における目標温度はたった６００℃であるが、かなり高い作動範囲が望ましいであろう。
【０００３】
Ｓｉｃ温度センサーのための特有の構成も知られている。ＳｉＣウェハ又はデバイスチップの後側の電気的絶縁のための方法は、Ｑ．Ｙ．トング、Ｕ．ゴーゼル、Ｃ．ユアン、Ａ．Ｊ．ステックル、及び、Ｍ．ライヒによる、１９９５年度Ｊ．電気化学誌の第１４２巻、第１号の２３２〜２３６頁に記載されている。熱低下の目的のためＳｉＣ厚板を結合する方法は、Ｐ．Ｋ．バッタチャリアによる、１９９２年度Ｊ．電子工学誌、第７３巻、第１号、７１〜８３頁に記載されている。「部品、パッキング及び製造技術に関するＩＥＥＥトランザクション」１９９６年、９月、第１９巻、第３号、パートＡの「２５℃から５００℃までで作動するハイブリッド６Ｈ−ＳｉＣ温度センサー」では、ＳｉＣＪＦＨＴ構成は、５００℃までの検出温度のための作動増幅器が一体に形成された。
【０００４】
ＡｌＮダイも、高温用途のために使用された。１９９７年３月、ＮＡＳＡ技術概要の６２頁に記載された、Ｒ．ホランダによる「セラミックス上の薄いフィルムの熱電対」では、Ｐｔ対ＰｔＲｈの金属薄フィルムが、薄いフィルム熱電対として使用するためＡｌＮダイ上に蒸着された。熱電対接合のドリフト、対、（１５００℃までの）温度の関係が論じられた。１９９１年度、ＩＳＨＭ‘９１プロセッシングの４６０〜４６８頁に記載された、Ｙ．Ｈ．カイオ、Ａ．Ｋ．クヌドセン及びＩ．Ｆ．フーによる「真鍮形成及び共同加熱窒化アルミニウムにおける界面結合」では、ＡｌＮと幾つかの金属の間の界面を結合させるための反応が論じされた。接合界面が互いに噛み合う粒子境界に起因している、多層ＡｌＮ／Ｗ構成が示された。上述されたサブランらでは、ＳｉＣハイブリッド回路を開発するという目的のため、ＡｌＮダイ上に蒸着されたＷＳｉ₂、ＮｄＳｉ₂及びＴｉＳｉ₂フィルムの上述された熱的安定性が調査研究された。全てのケイ素化合物は、加熱時（１０００℃まで）に組成を変化させることが判った。フィルムは、６００℃の最大作動温度のハイブリッド回路のため有望であると言われた。
【０００５】
様々なＳｉＣ、ＡｌＮ及びＡｌ_xＧａ_1-xＮ温度センサーも、次の参照文献で説明されている。
−Ｇ．ブッシュによる、１９４６年度ヘルベティカ物理アクタ、第１９巻第３号の１６７〜１８８頁に記載された文献
−１９５８年度、インターサイエンス社、ＮＹのＪ．Ａ．ジェリー及びＦ．Ａ．クリーガーによる、パーテンカーシェンコロキウム、インテルプロセッシング５２５〜５３３頁の「半導体及び燐光体において」
−１９９５年度３月刊行のソビエト物理学、Ｍ．Ｉ．イグリシャンらによる「ソリッドステート」第６巻第９号、２１２９〜２１３５頁
−１９７１年度９月刊行のソビエト物理学、Ｏ．Ａ．ゴリコバらによる「半導体」第５巻第５号、３６６〜３６９頁
−ウェスチングハウス天体核物理学研究所、１９６５年「シリコンカーバイド接合サーミスタ」
−１９９０年１１月／１２月、産業応用に関するＩＥＥＥトランザクション、Ｔ．ナガイ及びＭ．エトーによる「ＳｉＣ薄いフィルムサーミスタ」第２６巻第６号、１１３９〜１１４３頁
ＳｉＣは、温度に関して指数関数的に変化する抵抗温度係数（ＴＣＲ）を持つと考えられる。このサーミスタのようなＴＣＲは、回路安定性の制限と一緒に、大きな範囲に亘って温度が監視されることを要求する応用のためにそれが使用されることを妨げ、この大きな範囲において、電子制御及び読み出しのスケーリングが、おおよそ線形のＴＣＲ、例えば、抵抗性温度検出器や熱電対を備えたセンサーを必要としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、１３００℃以上まで非常に高く上昇した温度でそれらの物理的完全な状態を維持する、回路構成及び当該構成を用いたシステムを提供することを求めている。本発明は、ほぼ線形のＴＣＲを備えたＳｉＣ温度検出機構を提供することを更に求めている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
改善された高温構成は、ＡｌＮセラミックダイの使用により達成される。該セラミックダイに対して、ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ＞０．６９）を含む回路装置が、導電取り付け層により接着されている。取り付け層は、ダイ及び回路デバイスの１．０±０．０６以内の温度膨張係数（ＴＣＥ）を持ち、Ｗ、ＷＣ及び／又はＷ₂Ｃから形成されるのが好ましい。それは、夫々の電極を介して回路デバイスの異なる部分に接続されている、複数の互いに分離した取り付け要素と不連続的であってもよい。ダイの表面は、取り付け層への接着を確立するため粗く形成されている。
【０００８】
一実施形態では、取り付け層は、ダイに接着された、Ｗ、ＷＣ及び／又はＷ₂Ｃに加えて、接着層に接着され且つ回路デバイス上の電極に結合されたオプションの金属被覆層を備えている。使用するとき、金属被覆層は、着目された温度範囲に亘って接着層の約３．５倍以下となるＴＣＥを持っている。
【０００９】
当該構成は、回路デバイスの側面に、取り付け層と同じ組成を持ち、当該ダイに電気的及び機械的に接続され、当該取り付け層に電気的に取り付けられた、複数の電極パッドも備えることもできる。金属被覆層が使用され、電極パッドが取り付け層の側面方向の延長部を備えるとき、当該金属被覆層は、デバイス電極のところよりも電極パッドでより大きい厚さを有するのが好ましい。
【００１０】
リードワイヤは、電極パッド及び取り付け層と、当該デバイス、取り付け層、電極パッド及びダイ上のリードワイヤの一部分に亘って、反応したホウ珪酸塩の混合物（ＲＢＭ）から形成されたカプセル封止体と、を介して当該デバイスに接続することができる。カプセル封止体は、ＲＢＭと、カプセル封止された構成要素との間で酸化物界面を形成するのが好ましい。それは、当該デバイス及びダイのものに非常に近いＴＣＥ、又は、それのリトルトン軟化ポイント（Littleton softening point 〜１０⁷ポアズ）より小さい粘性率を持つ、環境バリアを形成する。代替のカプセル封止技術は、当該デバイスに亘って延在し、且つ、ＲＢＭから形成されたカプセル封止体によりダイに結合されるか又はＲＢＭによりダイに反応結合された、ダイと同じ材料のカバーを用いている。
【００１１】
新しい高温構成は、集積回路、高温計、抵抗温度検出器、サーミスタ及び熱電対により実行される用途のための接触／浸漬温度センサー、並びに、例えば、金属コイル及び細片、容積測定チューブ及びバルブ温度計等の電気機械式及び体積デバイスとして使用することができる。他のセンサー用途は、放射検出器、ガスの高精度流量監視及び制御、タンク流体レベルモニター、湿度センサー、化学反応温度センサー、及び、温度に応じて変化する抵抗を用いる電子回路を含んでいる。本発明は、圧力センサー、化学センサー、及び、高温電子回路で追加的に使用することができる。
【００１２】
本発明は、ほぼ線形のＴＣＲを有するようにドーピングすることができる、ＳｉＣの以前には認知されていなかった特性も利用する。ｎ型ドーピングの場合、線形ＴＣＲは、約２２℃〜１３００℃の温度範囲以内で達成される。ｐ型ドーピングの場合、ＴＣＲは、約１００℃〜６００℃（ｐ型及びｎ型ドーパントの原子の濃度に依存する）の範囲の温度が達成されるまで温度が増加すると共に指数関数的に減少する。この温度を超える範囲では、おおよそ線形的な正のＴＣＲが、約１３００℃まで達成される。
【００１３】
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、添付図面を併用した特定の実施形態の次の詳細な説明から当業者には明らかとなろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば温度検出装置等の回路装置のための新しい構成を提供する。この構成は、その接点が外れたり及び装置内で用いられるハイブリッド回路が壊れたり、劣化すること無しに、該装置が１３００℃までの高温で作動することを可能にする。本発明の回路は、例えば温度、圧力、流れ及びレベルの測定等の温度関連センサー機能、並びに、電子回路機能を、−１９５℃以下から１３００℃以上もの幅広い範囲に亘って実施し、さらには、異なる環境にも耐えることができる。温度検出ハイブリッド回路は、空気環境中で、２２℃以下から１３００℃以上の範囲で再現性のよい温度測定結果を得るために、製造され、校正され、及び、使用される。ハイブリッド回路の機械的完全さは、−１９５．６℃から１３００℃の範囲の熱的衝撃により影響を受けないように決定された。この温度範囲及び熱的衝撃抵抗の度合いは、従来のハイブリッド回路で達成されたものを実質的に超えている。
【００１５】
ハイブリッド回路は、１つ以上の半導体チップを含んでいてもよく、各チップは抵抗器又は集積回路（ＩＣ）として機能している。特定の材料及びそれらの組成は、ハイブリッド回路に、特有の熱的範囲及び腐食抵抗能力を分与するように選択される。ハイブリッド回路は、ＩＣと似ており、両者は、１より多いデバイスから構成され、電気回路経路によって、互いに及び／又は外界に接続されている。この相違は、ダイが個々のデバイスチップ（又は、ＩＣチップ及び他の個々のデバイスチップのこともある）、及びハイブリッド回路におけるそれらの電気的相互接続回路の取り付けベースとして機能し、その一方で、全てのＩＣデバイス及び回路の相互接続部分は、単一の半導体ウェハ内及びウェハ上でモノリシックに構成されているということである。
【００１６】
図１は、両端部に電極４ａ、４ｂを夫々備えた、基本的な抵抗器／ＩＣチップ２を示している。これらのチップは、ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘ＞０．６９）から形成されなければならない。チップは、ダイとチップとのダイの要求されたＴＣＥマッチングが維持されることを確実にするため、該チップの厚さの少なくとも９０％が、ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘ＞０．６９）からなる限り、他の半導体材料及び組成を持つ薄いフィルムを含んでいてもよい。これらの材料は、熱的衝撃に対して非常に抵抗がある。抵抗器は、それが与えられた半導体材料に対して任意の半導体デバイスの最大温度範囲を有するので、作用減少のためのデバイスとして選択された。それらのセラミックとの非常に密接に一致したＴＣＥの故に、ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘ＞０．６９）は、少なくとも１３００℃まで最大温度範囲を利用することができる唯一の既知の半導体である。ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘ＞０．６９）は、各々、４．２×１０^-6／°Ｋ、４．２×１０^-6／°Ｋ、及び、４．５×１０−６／°Ｋの、３００°Ｋのバシル平面（basil plane）における夫々のＴＣＥ、４．９、２．０及び１．５Ｗ／ｃｍ°Ｋの熱伝導率、＜０℃乃至＜１１６０℃、０℃乃至＜１０１０℃、０℃乃至＜９３０℃の抵抗器以外での半導体デバイス型式の最大温度範囲、並びに、２５００℃の融点、２８００℃の融点及び１５００℃を超える融点を有する。
【００１７】
図２は、チップ２が図１で示された配置からひっくり返った状態での、リードワイヤを除く完全な回路構成を示している。このデバイスは、熱的及び環境的に安定したハイブリッド電子回路のためのプラットフォームとして機能するＡｌＮセラミックダイ６上に形成される。本回路は、半導体デバイス／ＩＣチップを、該チップがセンサー及び／又は電子的機能を実行している状態で、互いに及び外界と相互接続するため使用することができる。その代わりに、ダイ上に形成された回路は、チップ無しで、温度／圧力／張力、対、電気抵抗のセンサーとして、使用してもよい。ダイのＴＣＥは、チップのそれと近接しており（１．０±０．６以内まで）、熱的衝撃に非常に抵抗があり、電気的に絶縁している。
【００１８】
ＡｌＮは、ダイのためのこれらの物理的及び電気的特性を満足し、追加の利点を有する。本発明の目的のためのセラミックＡｌＮの多結晶の関連する物理的及び電気的特性は、３００°Ｋで４．４×１０^-6／°Ｋ、及び、１２７３°Ｋで５．３×１０^-6／°ＫのＴＣＥ、１．５Ｗ／ｃｍ°Ｋの熱伝導率、３００℃で電気抵抗値＞１０¹⁴オーム−ｃｍであり、他の市販されているセラミックスに等しいか優れている金属との化学反応に対する耐性、化学結合安定性のため２５００℃における昇華、環境に依存した１１５０℃乃至１８００℃の間の連続的使用のための最大温度、約２５０ｋｇ／ｍｍ²のヌープ硬度、約４５０ＭＰａのせん断強度、約３１５ＭＰａの撓み強度、約３．３０ｇ／ｃｃの密度、０％の多孔率である。
【００１９】
単一の結晶ＡｌＮも、ダイのために使用することができる。しかしながら、現在では、多結晶セラミックＡｌＮよりもかなり高価となっており、その滑らかな表面は、後述される取り付け層に接着させるためには、非常に粗くする必要がありそうである。本発明の目的のために、「ダイ」という用語は、多結晶セラミックには限定されない。
【００２０】
一対の別個の取り付け要素８ａ及び８ｂとして示された、取り付け層８は、２つのチップ電極４ａ及び４ｂと各々整列しており、当該チップ及びその電極をダイに機械的に固定し、電極への電気的接続を提供する。
【００２１】
好ましくは取り付け要素８ａ及び８ｂと同じ材料から形成された電極パッド１０ａ及び１０ｂは、チップデバイスの側面にダイに設けられ、夫々の取り付け要素と接触する。電極パッドは、取り付け要素への電気的電流経路を提供する、薄い又は厚い１つ以上のフィルムから構成される。
【００２２】
下方に配置された要素をもっと良く見ることができるようにチップ２又は電極４ａ及び４ｂを示していない、図３のデバイスでは、取り付け要素８ａ及び８ｂには、オーバーレイ金属被覆層１４ａ及び１４ｂにより覆われる下層の接着層１２ａ及び１２ｂが形成される。オーバーレイ金属被覆層は、電流経路の断面積を増加させるため、取り付け層を腐食から保護するため、及び／又は、チップ電極の結合を形成するため、使用することができる。電極パッド１０ａ及び１０ｂは、取り付け要素８ａ及び８ｂの延長として設けられ、各々が、それの対応する取り付け要素の接着層１２ａ又は１２ｂの連続部分であり、及び、その対応する取り付け要素のオーバーレイ金属被覆層１４ａ又は１４ｂの延長した連続部分である、接着層を有する。
【００２３】
接着層１２ａ及び１２ｂは、オーバーレイ金属被覆層をＡｌＮダイ表面に固定する、薄い又は厚い材料のフィルムである。これを達成するための、それらのＴＣＥは、ＡｌＮ及びチップのそれと近接して一致していなければならず（１．００±０．０６以内まで）、それらは、ダイと化学的に反応してはならず、最大作動温度に至るまで全て、それら及びオーバーレイ金属被覆層の間に化学反応がほとんどか或いは全くないようにしなければならない。更なる所望の特性は、接着層及びダイの間に、固体溶解性及び相互拡散のいずれの性質もほとんどか或いは全く存在せず、融点温度が最大作動温度よりも高いということである。接着層とダイ表面との間の反応、固体溶解性及び相互拡散性の欠如は、接着層が、高温でもダイとの反応により消費されず、ダイ表面が導電性にならないことを確実にする。ＴＣＥのマッチングは、熱的サイクルの間に接着層がダイ表面から剥がれ落ちないことを確実にする。
【００２４】
オーバーレイ金属被覆層に関しては、接着層は、相互拡散及び／又は固体溶解性による化学反応結合をほとんどか或いは全く示すべきでなく、それらの界面近傍で明瞭に区別されたままであり、それらの間の最大個体溶解性は、それらが、最大作動温度にまで全て、同相ダイアグラムも偽同相ダイアグラムも形成しないように制限されなければならない。これらの要求は、接着層がオーバーレイ金属被覆層との反応により完全に消費されないことを確実にする。消費された場合には、電極パッド１０ａ及び１０ｂが熱的サイクルの間にダイから薄層に裂けることを可能にしてしまうであろう。
【００２５】
タングステン（Ｗ）、ＷＣ及びＷ₂Ｃは、接着層のためのこれらの要求の全てを一意に満足させる物理的及び電気的特性を有する。オーバーレイ金属被覆層は、接着層及びチップ電極が、それ無しに良好な結合を形成することができるときには、必要にはならない。これは、Ｗ接着層を備えた場合、又は、処理の間に２つの外側Ｗ層の間にＷＣへと変換する内側Ｃ層を備えたＷの場合であろう。デバイスが、例えば化学センサーとしての使用を通して酸化ガス環境にさらされたとき、Ｗが酸化されるので、オーバーレイ金属被覆層は、それを環境から保護する。この目的のため、オーバーレイ金属被覆層は、白金、金、パラジウム及び銀が適切である、非酸化材料であるべきである。オーバーレイ金属被覆層は、取り付け層においてよりも電極パッドにおいてより厚いのが好ましく、これによりリードワイヤを該電極パッドに結合又は溶接するのを容易にする。
【００２６】
オーバーレイ金属被覆層は、チップ電極及び接着層に結合可能でなければならない。オーバーレイ金属被覆層と下に横たわる接着層との間の相互拡散又は固体溶解性は、オーバーレイ金属被覆の完全な消費を生じさせてはならない。さもなければ、チップ電極の結合が弱くなり得、該チップ電極が熱的サイクルの間に取り付け層から薄層に裂けてしまうことになる。真空、不活性又は還元環境に対して、多数の他の材料をオーバーレイ金属被覆のため使用することができる。例えば、Ｗ、ＷＣ、Ｗ２Ｃ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｈｆ、ＨｆＣ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、ＴａＣ、Ｔｉ、ＴｉＣ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ及びＺｒＣ等の材料が挙げられる。着眼している温度範囲でＷと合金を形成し又は金属間化合物を形成するＣＯ等の材料を使用するべきではない。
【００２７】
オーバーレイ金属被覆と、ダイ若しくは接着層との間に、近接したＴＣＥの合致を持つことは必要ではない。これは、オーバーレイ金属被覆が、膨張及び収縮率の差異により引き起こされる張力を吸収する上で十分に適応性を有するからであると考えられている。高温における構造的完全性は、オーバーレイ金属被覆ＴＣＥがダイ若しくは接着層のそれの３．５倍以内である限り、維持される。
【００２８】
腐食への耐性を提供するため、及び、リードワイヤの結合若しくは溶接を提供するため、電極パッド１０ａ及び１０ｂに、それらの電流容量を増加させるようにオーバーレイ金属被覆多層を形成することができる。リードワイヤ結合及び溶接プロセスに関与することができる金属被覆層の厚さは、リードワイヤの少なくとも０．０５倍でなければならない。
【００２９】
図４は、図２に類似した図であるが、高温デバイス及び外部電子機器類の間の電気的接続を提供するため、リードワイヤ１６が電極パッドに追加された状態で示されている。リードワイヤは、電極パッドに結合され若しくは溶接されており、密接に合致されたＴＣＥを持つべきである（圧縮力がリードワイヤ及び電極パッドの間の接触を維持している、図６の実施形態を除く）。リードワイヤ電極パッドの結合若しくは溶接が、熱的サイクルの間に分離することを防止するために、リードワイヤと、それらが結合され若しくは溶接されている電極パッドの層との間の固体溶解性及び化学反応は、下層の接着層を消費してはならない。１４００℃までの作動のための真空、不活性又は還元環境におけるリードワイヤ用の適切な材料は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、それらの合金及び金属間化合物、及び、Ｎｉ−Ｃｒ合金であり、１３００℃までの作動に対しては、Ａｕ−Ｐｔ、Ａｕ−Ｐｄ、Ｐｄ−Ｐｔ及びＡｇ−Ｐｄ合金も使用することができる。しかし、これらの材料は、それらが、Ｗと合金若しくは金属間化合物を形成する温度範囲では適切ではない。
【００３０】
図５は、図４のデバイスの変形例を示しており、該デバイスは、カプセル封止材料１８で被覆されている。カプセル封止体は、次の機能のうち一つ以上を奏することができる。即ち、（１）該チップの取り付け層への接着を援助し、（２）取り付け層及び／又は電極パッドのダイへの接着を援助し、（３）リードワイヤ、特に、多数のダイが一緒に積み重ねられているときダイ内のバイアホールを通って延在するリードワイヤの接着を援助し、及び、（４）環境及び物理的保護のためデバイスをカプセル封止する。
【００３１】
好ましいカプセル封止材料は、反応されたホウ珪酸混合物（ＲＢＭ）である。デバイス要素と接触している間にホウ珪酸塩を熱的に反応させることは、デバイスの接触表面を酸化させ、ＲＢＭをデバイスに結合させる酸化層を形成する。酸化層は、図５の破断部分において参照番号２０により指し示される。
【００３２】
ＲＢＭ合成及び準備のための要求は、カプセル封止体が環境バリアとしても使用されるときよりも接着目的のためだけで使用されるとき遙かに緩和される。接着及び環境バリアの目的のため使用されるべき材料に対する要求条件は、以下の通りである。
【００３３】
１３００℃まで電気的絶縁体であるべきである。
下層にあるデバイスの任意の部分を導電金属で汚染すべきではない。
急速熱サイクルの間、環境バリア形成及び残存のためのガラス形成体であるべきである。
【００３４】
反応混合物を形成するため添加供給物と非常に良く反応するべきである。
処理を容易にするため、未反応の混合物が低温度で反応を経験するべきである。
【００３５】
未反応の混合物が、１３００℃を超える温度で化学的及び機械的に安定であるべきである。
ダイ及びチップのＴＣＥと密接に合致するＴＣＥを持つか、又は、そのリトルトン軟化ポイントより低い粘性を持つべきである。上昇した温度で粘性率が減少する場合、これは、熱サイクルの間にＲＢＭがそれ自身を密封することを可能にする。
【００３６】
Ｂ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂の混合物は、これらの目的のために有望であることが示された。それらは一緒に混合することができ、乾燥粉末として表面に塗布することができる。環境バリア及び接着／捕捉の用途のために、ＲＢＭ混合物におけるＳｉＯ₂の最大分子濃度を０．４６まで制限することは、少なくともＡｌＮダイのＴＣＥと同じ位のＴＣＥを当該混合物に与える（４６モル％より大きくはないモル％、４３重量％より小さい重量％）。
【００３７】
環境バリア無しの接着／補足用途のために、ＲＢＭ組成物は、ＳｉＯ₂（ＳｉＯ₂の５０モル％より小さいモル％、４７重量％より小さい重量％）より多いＢ₂Ｏ₃（反応を起こさせるため溶解する構成要素）を含むのが好ましい。最大のＢ₂Ｏ₃のモル比は、カプセル封止体が適所でそれ自身を保持するのにＲＢＭ粘性率及び表面張力が十分であるべきという要求により制限される。
【００３８】
好ましい準備手続きは、最初に、Ｂ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂を一緒に混合し、該混合物を細かい粉末にすりつぶすことである。接着／補足用途のみに対しては、構成要素は、別々にすりつぶし、次に混合してもよい。平均的な後工程すりつぶし粒子サイズは、５００ミクロンよりも小さくあるべきであり、小さければ小さいほど良い。それは、乾燥粉末としてデバイス表面に塗布又は有機溶媒に分散させることができるが、割裂を防止するため反応前に乾燥させておくべきである。
【００３９】
被覆構成部は、好ましくは酸化大気中で又は不活性大気中に交互に、少なくともＢ₂Ｏ₃の融点温度（４６０℃）にまで加熱される。加熱工程は、従来の急速な熱技術により達成することができる。当該反応は、被覆されたデバイスが可能な限り急速にＢ₂Ｏ₃の融点温度を通過されるとき、最も良好に進行する。合計の反応時間は約１秒であるからである。最も良い加熱方法は、ＩＲ加熱を使用した急速熱焼きなましであると期待されている。当該反応の間、Ｂ₂Ｏ₃は溶解し、ＳｉＯ₂と反応してガラス状光沢物又はガラスを形成する。Ｂ₂Ｏ₃が溶解し、ＳｉＯ₂と反応するとき、それらは、酸化可能表面と結合する。それらは、接触する表面を酸化させることにより該表面と結合する。
【００４０】
図６に示された、別の変形例は、第２のＡｌＮダイ２２で、当該デバイスの露出表面を覆う。第２のダイ２２は、２つのダイ６及び２２の相対表面に結合する、ＲＢＭカプセル封止体２４により適所に保持される（カプセル封止された要素を見ることができるようにＲＢＭは図６では透明なものとして示されている）。第２のダイ２２は、下層にあるデバイス要素の全てを保護し、ＲＢＭにより発揮された圧縮力で電極パッドに対してリードワイヤも保持する。
【００４１】
別々のダイが各レベルに対して回路プラットフォームとして作用する状態で、多デバイスを垂直に積み重ねることによって、図４、図５及び図６に示された実施形態の任意の組み合わせから多レベルのハイブリッド回路を形成することができる。異なるレベルの回路を、ダイ内のバイアホールを介して相互接続することができる。この型式の構成は、図７（ａ）乃至図７（ｄ）に示されている。
【００４２】
図７（ａ）は、デバイス全体、即ち温度補償化学センサーを示している。図７（ｂ）にも示されている上側ダイ７００は、化学的検知材料から形成されたセンサー細片７０２を載せている。このダイ構成は、環境との表面反応により制御される電気伝導度を備えた、電流リミッターを確立する。センサー細片の下側で間隔を隔てた化学センサー接点パッド７０４は、ダイ７００の上側表面上のバイア金属化パッド７０５と係合し、ダイの下側の夫々のリードワイヤ接点パッド７０８へと金属バイアホール７０６により接続されている。
【００４３】
上側ダイ７００は、図７（ｃ）にも示された、中間絶縁ダイ７１２により、より低い温度補償ダイ７１０から電気的に絶縁されている。絶縁ダイ７１２は、センサーダイ７００上のパッド７０８と接触する一対のリードワイヤ７１４を載せている。これは、センサー細片の電動率を示す信号を可能にし、よって、環境の性質をもたらすことを可能にする。
【００４４】
図７（ｄ）にも示された温度補償ダイ７１０は、ダイの上側表面上の間隔を隔てた接点パッド７１８に取り付けられた電極パッド７１７を備えた温度検出抵抗器７１６を備えている。一対のリードワイヤ７２０は、接点パッド７１８と交差し、抵抗器７１６の抵抗値及びかくして温度が検出されることを可能にしている。この情報は、化学センサー出力の温度誘導誤差を補償するため使用することができる。ＲＢＭカプセル封止体７２２は、上側、下側及び中央ダイを密封し、結合する。
【００４５】
図８に示されるように、接着層１２は、ダイ表面におけるクレバス２６内に貫通することにより、それ自体をダイ６に保持している。単位面積当たりに要求されるクレバスの数は、クレバスの深さが減少するにつれて増加する。定量化することは困難であるが、良好な接着が、光沢の無い外観を有するＡｌＮダイ上で得られるように見える。有用な接着は、高度に光沢磨きされたＡｌＮダイ表面では得られない。
【００４６】
ダイ表面は、化学的又は熱的エッチング技術により粗く形成することができる。１分間に空気中で１０００℃まで光沢表面を加熱することは、良好な接着を得る上で十分に表面を粗くさせる。粗く形成することは比較的容易になし得る。セラミックＡｌＮは、多結晶性であり、微量濃度の結合剤（例えば酸化イットリウム）を含んでいるからである。これらの因子は、不均一な表面エッチング率を提供する。
【００４７】
例えばＲＦ／ＤＣスパッターリング、ＲＦ／ＤＣ共同スパッターリング、ｅ−ビーム沈着及び化学蒸着（ＣＶＤ）等々、幾つかの蒸気相蒸着技術によりＡｌＮダイ表面に正確な化学量論通りに接着層を塗布することができる。接着層の蒸着の間のダイの温度は、重要ではない。化学的結合というよりも物理的結合により接着が起こるからである。
【００４８】
接着フィルムは、沈着されるとき、ＣＶＤにより蒸着されなければ、理論的な密度よりも少ない。フィルム密度を増加させることができ、粒状境界面積は、熱的焼きなましにより減少させることができる。密度又は粒状境界面積が、オーバーレイ金属被覆から接着層／ダイ表面を保護するため重要であるとき、接着層は、金属被覆層の塗布前に焼きなましされるべきである。焼きなまし温度範囲は、一般に８００℃乃至１４００℃である。密度及び粒子成長は時間対温度の関係に依存する。焼きなまし時の周囲は、真空又は不活性ガス（例えばＡｒ又はＮ₂）のいずれかであるべきである。
【００４９】
タングステン（Ｗ）接着フィルムは、「形成」によって、ＷＣ及び／又はＷ₂Ｃに部分的又は完全に覆うことができる。このプロセスでは、炭素が、ＣＶＤにより、又は、例えばスクリーン印刷等によるグラファイトの物理的塗布により、好ましくは蒸着したばかりの（as-deposited）又は焼きなましされたＷ接着フィルムに塗布される。Ｗフィルムは、８００℃〜１４００℃の範囲内のより高い方が好ましい温度で、熱誘導拡散（形成）により炭化物に転換される。
【００５０】
蒸着されたとき最小の好ましい接着層の厚さは、接着層が１つ以上のオーバーレイ金属被覆層により覆われるべき場合には０．１ミクロンである。オーバーレイ金属被覆層が使用されない場合には、その最小の厚さは、次の要求事項を満足しなければならない。（１）接着層の処理後の厚さは、少なくともチップ電極の厚さ分だけダイ表面の粗さを超えていなければならない。（２）その断面積が、デバイスにより要求された電流を取り扱えるのに十分でなければならない。（３）それは、使用された場合にRBMとの反応により接着層の部分的消費を可能にするのに十分な厚さでなければならない。実験的調査研究は、W及びそれの炭化物の５００オングストロームより小さい厚さが、この反応により消費されることを示している。
【００５１】
接着層上のオーバーレイ金属被覆層は、１つ以上の層から構成することができ、各々が順次、塗布若しくは沈着される。選択された特定の金属被覆材料に依存して、金属被覆層を、ペイント、スクリーン印刷、電気メッキ又は蒸着の技術により塗布することができる。
【００５２】
処理されたオーバーレイ金属被覆層は、１つ以上の要素、化合物又は合金のうち個々の若しくはグレード別に分類された組成物から構成することができる。処理されたオーバーレイ金属被覆層は、塗布若しくは沈着された通りに残すことができ、或いは、フィルム組成物を再分配するため若しくは構成要素を化学的に反応させるため熱処理することもできる。熱処理の間に、オーバーレイ金属被覆の１つ以上（しかし全てではない）の層で溶解が起こり得るが、その結果生じた合成物及び／又は合金は、同じ処理温度で固体でなければならない。例えば、Au−Pt合金は、Au−Pt多層構成を、Auの融点温度を超えるが所望の合金の融点温度以下の温度に加熱することによって形成することができる。この場合には、Auのみが溶解し、合金を形成するためPtにより迅速に消費される。
【００５３】
接着層上のオーバーレイ金属被覆及びRBMカプセル封止体の両方が用いられるとき、酸化可能な金属被覆層材料のうち約１００〜１０００オングストロームが、RBMとの反応により酸化層を形成するため犠牲となる。そのうちの金属が、RBMとのそれらの反応特性を調査研究された。酸化したため観察されなかったのは、Au及びPtだけであった。
【００５４】
接点パッド上のオーバーレイ金属被覆に対しては、金属被覆の最小の厚さは、リードワイヤ直径の０．０５倍であった。しかし、リードワイヤ直径の少なくとも０．１倍の最小厚さが、収量を増加させ、リードワイヤと電極パッドとの間の結合部分のでこぼこを改善するため推奨される。
【００５５】
オーバーレイ金属被覆層の最大の厚さは、接着層とオーバーレイ金属被覆との間のTCEの差異に起因して電極パッドに分与された張力により制限されている。オーバーレイ金属被覆の上側厚さ限界は、接着層の厚さの６０倍以上であるということが見出された。RBMと酸化層を形成するためオーバーレイ金属被覆の同じ犠牲は、接着層上のオーバーレイ金属被覆に関して、当てはまる。
【００５６】
熱圧縮結合、拡散結合又はブレーズ溶接によって、チップ電極を取り付け層に結合することができる。熱圧縮結合では、圧力及び温度の組み合わせが相互拡散による結合を誘起した状態で、チップ電極は、取り付け層に対して押圧され、加熱される。拡散結合では、表面の一方側にある材料が、それが接触する表面上で材料内に拡散し、該材料の組成を変化させる。当該プロセスは、熱的に活性化され、加熱工程の間に取り付け層及びチップ電極を一緒に圧縮させることにより、援助されることができる。例えば、取り付け層及びチップ電極は、Ｗの表面層が対面した状態で、いずれか一方又は両方の表面層に薄い層の炭素を塗布し、これらの表面を炭素が互いに対してしっかりと介在された状態に保持し、当該構成を約７００℃より高い温度に加熱することにより、互いに拡散結合されることができる。炭素は、Ｗを犠牲にしてＷ₂Ｃ及びＷＣを形成するため消費される。その結果生成されたＷ₂Ｃ及びＷＣは、チップ電極を取り付け層に、各々の一部分となることにより結合させる。
【００５７】
ブレーズ溶接は、結合プロセスに関与する構成要素のうち少なくとも１つの溶解工程を含んでいる。例えば、取り付け層及びチップ電極がＰｔの対面表面層を有した状態で、いずれか一方又は両方の表面層にＡｕの薄い層を塗布し、これら２層をＡｕが互いにしっかりと介在された状態に保持し、当該構成を約１０６５℃より高い温度に加熱することにより、ブレーズ溶接を実行することができる。Ａｕが、Ａｕ−Ｐｔ合金を形成するため、対面するＰｔ層により消費されるとき、該Ａｕは溶解する。この合金は、チップ電極を取り付け層に、夫々の部分となることにより結合させ、その状態で、Ａｕ−Ｐｔ合金の融点温度はＡｕの融点温度よりも高いがＰｔのそれよりも低くなる。
【００５８】
リードワイヤは、電極パッドのオーバーレイ金属被覆層に結合又は溶接することにより、取り付けられることができる。リードワイヤ材料のＴＣＥは、オーバーレイ金属被覆層の複合ＴＣＥのそれの約１．１倍以内であるべきである。電極パッドに結合若しくは溶接されるべきリードワイヤの部分は、平坦化することができ、この場合には、その平坦化表面に垂直なリードワイヤの厚さは、電極パッドのオーバーレイ金属被覆層の最小厚さを決定する際に使用するために適切な直径となる。
【００５９】
リードワイヤは、それらを、ハイブリッド回路の電極パッド又は取り付け層領域内の孔を通して挿入し、該孔からダイに対抗して延びるリードワイヤの両端部を押しつぶすことにより、接続することもできる。ＡｌＮセラミックは非常に強く、この型式の手続きに適合する。
【００６０】
図６に示された形式のデバイスは、次のように製造された。
ＡｉＣ抵抗器の製造
１．正確な抵抗器の寸法を決定するため、ＳｉＣウェハを磨き、洗浄し、及び、電気的に適正化を図る（electrically qualify）。
２．ＳｉＣウェハを酸化させる。
３．ＳｉＣウェハの頂部表面から酸化物を除去し、電気的適正化試験を実行する。
４．化学蒸着（ＣＶＤ）により、露出されたＳｉＣ表面上に２０００オングストロームのＴｉＣ＋Ｃ層を沈着させる。
５．スパッターリングにより、ＴｉＣ＋Ｃの上に１０００オングストロームのＷ層を沈着させる。
６．１２００℃で２時間に亘り、ＷＣ及び／又はＷ₂Ｃ／ＴｉＣ／ＳｉＣを形成するためＷ／Ｃ／ＴｉＣ／ＳｉＣを焼きなましすることにより、Ｗ層を浸炭させる。
７．スパッターリングにより、（ＷＣ及び／又はＷ₂Ｃ）上に１０００オングストロームのＷ層を沈着させる。
８．１０００℃で１時間に亘り、焼きなましすることによりＡｒ内にＷ層を形成する。
９．抵抗器電極領域（図１における要素４ａ及び４ｂ）を露出するようにフォトマスクする。
１０．スパッターリングにより、抵抗器電極領域上に１０００オングストロームのＰｔを沈着させる。
１１．ＳｉＣ上に抵抗器電極領域アレイを画成することにより、王水エッチング及び離昇
１２．抵抗器チップ（図１の要素２）へとＳｉＣウェハをダイ切り（Dice）する。
【００６１】
ＡｌＮダイズ上での薄いフィルム回路及び電極パッドの製造
１．ＡｌＮセラミックシートを１．９ｃｍ×１．９ｃｍ（３／４インチ×３／４インチ）平方ＡｌＮダイ（図２で要素６）にダイ切りし、洗浄する。
２．ＡｌＮダイのつや消し表面上にスパッターリングにより２０００オングストロームのＷ層を沈着させる。
３．電極パッド及び薄いフィルム回路領域（図２では、要素１０ａ、１０ｂ、８ａ及び８ｂ）を露出させるためフォトマスクする。
４．スパッターリングにより、Ｗ上にＰｔの８〜１０±２μｍを沈着させる。（注）２ステッププロセスとして実行することができる（Ｐｔの１．５±０．５μｍのみ要求された薄いフィルム回路）
５．蒸発作用により、Ｐｔ上にＡｕの１０００オングストロームを蒸着させる。
６．フォトレジストを離昇する。
７．室温で、Ｄｉ水：過酸化エッチング溶液が５０：５０の比率で、余剰の（露出された）Ｗを除去する。
【００６２】
薄いフィルム回路８ａ、８ｂにチップ電極４ａ、４ｂを結合
１．その電極４ａ、４ｂが薄いフィルム回路８ａ、８ｂ上にあるようにチップ２を配置する。
２．２つのグラファイトシリンダーの間にチップ／ＡｌＮ−ダイ６の対を配置する。
３．当該対が一緒に圧縮されるように、ＲＦ加熱炉内にアッセンブリを積載する。
４．Ａｒ内でアッセンブリを加熱する。２分以下の時間内で１０００℃の傾斜で温度上昇させ、Ｔ＞１０００℃でヒーターを停止する。
５．炉から除去する前に３０分でアッセンブリを冷却することを可能にする。
６．グラファイトシリンダーから取り除く。
【００６３】
リードワイヤ
リードワイヤ（図４の要素１６）が、当該デバイスのうち幾つか又は全ての電極パッド１０ａ、１０ｂに溶接された。
【００６４】
最終的製造
１．当該デバイスが、回路と並んでＡｌ₂Ｏ₃セラミックシート上に配置された、
２．リードワイヤ（以前に溶接されていないとき）が、電極パッドに亘って配置された。
３．当該デバイス及びリードワイヤの回路側が、乾燥粉末形態にある未反応の６０重量％Ｂ₂Ｏ₃−４０重量％ＳｉＯ₂混合物で被覆された。
４．覆っているＡｌＮダイが、未反応のホウ珪酸混合物の頂部に配置された。
５．アッセンブリが空気環境、管状炉に挿入され、６００℃〜１１００℃まで予備加熱された。
６．挿入後１分間、アッセンブリが図６に示された形態で除去された。
【００６５】
性能の結果が、３領域水平管状炉内の５つの構成及び「ボックス」炉内の１つの構成から得られた。管状炉では、これらの構成は、４６ｃｍ（１８インチ）長さ、０．２５ｍｍ（１０ミル）径のＰｔワイヤにより炉の外側のターミナルに電気的に接続された。電圧測定がＳｉＣ抵抗器の抵抗を表すということを確実にするため４ワイヤ形状が使用された。各電極パッドからの１つのリードワイヤが、一定の電流源に接続され、他方のリードワイヤが高いインピーダンス電圧計に接続された。一定の電流が、全ての時間でＳｉＣ抵抗器を通過させられ、抵抗器に亘る電圧降下が炉温度の関数として記録された。各電圧読み取り用の抵抗が、その入力電流により抵抗器の出力電圧を分割することにより計算された。
【００６６】
管状炉温度は、Ｎ型熱電対を用いて測定された。該熱電対は、鞘に収められ、それらの温度範囲を最大にし、それらのドリフトを最小にするため数珠状に並べられた。それらは、（温度変化の９９％に対して）１７分の応答時間を持っていた。
【００６７】
管状炉内の測定精度は、炉の安定性、熱電対の応答時間及びドリフト内の制限により±１００℃に制限された。温度は、動的に８００℃より低く読まれた。該炉は、この温度範囲で安定することができなかったからである。８００℃より高い温度では、この炉は約１時間以内で±５０℃以内に安定化した。ほとんどのデータは、動的に、又は、振動する熱電対の読み取り値が、与えられた炉の温度設定で最大又は最小であったときに、取られた。１２００℃を超える温度は、熱電対の範囲のきわめて高い端部にあり、熱電対の電圧出力（温度の関数として）内のドリフトの不確定量が生じたと予想された。
【００６８】
ＴＣＲが指数関数的又は指数関数状であった場合、最大／最小の出力電圧は、観察され記録されたものより少なくとも数倍も大きく変化する。このテストは、ＴＣＲ曲線を画定するため使用することにできるデータを提供するには十分ではなかった。しかし、これらの観察結果は、ＴＣＲ包絡線を同定するには十分であり、ＴＣＲ包絡線は１０００℃を超える温度範囲に亘って直線−直線プロット上に適合していた。
【００６９】
図６に示された型式の５つのデバイスは、ＳｉＣウェハ製造者により窒素を用いてｎ型にドーピングされたＳｉＣ抵抗器要素を用いて製造された。ＳｉＣウェハ製造業者により報告されたドーピング濃度は、サンプル１〜５に対して、３、８．５、３、２及び１×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。温度の関数として、５つの異なるＳｉＣ抵抗器から得られた抵抗は、図９乃至１７でプロットされている。ＳｉＣ抵抗器の出力電圧対温度は、略線形グラフを形成することがわかった。これは、１００℃から６００℃の範囲に亘って、開始温度を超えて温度が上昇するにつれて増加する。
【００７０】
箱形炉では、信頼性の高い測定が、２×１０¹⁸ｃｍ^-3のドーピング濃度であるサンプル４に関してのみ実行された。２ワイヤ形態を使用したとき、各電極パッドからのリードワイヤは、ＨＰ３４４０１ＡμΩ／ナノ電圧計に接続された。ＳｉＣ、入出力回路、及び、ノイズを減少させるため導入されたクランピングＲＣ回路の合計抵抗が、マルチメーターから直接読み込まれた。炉の温度は、１分間の応答時間を持っていたＲ型式の熱電対を用いて測定された。炉内のサンプルに隣接するその接合部で配置された。これらの測定結果からのデータは、図１６にプロットされている。
【００７１】
図１６では、急な折れ曲がり（抵抗の正の温度係数（ＰＴＣＲ）から抵抗の負の温度係数（ＮＴＣＲ）への逆転）が、０℃乃至１２０℃の間で発生する。この説明は、次のように考えられている。これらのサンプルは、ドーピングされたｎ型であるが、それらは、ｐ型不純物（大部分はアルミニウムである）を含む。（ａ）伝導電子及び正孔を加えたり／減じたりする唯一の機構が、温度に関する固有の濃度に依存する場合、及び、（ｂ）伝導率を減少するための唯一の機構が、結晶格子温度（より高い格子温度はより短い平均自由行程を生じさせる）に関する電子／正孔の平均自由行程に依存する場合、半導体の抵抗は、温度が上昇すると共に定常的に増大するべきである。
【００７２】
「折れ曲がり」は、ドーパント原子からの電子／正孔が、締め出され始める温度範囲で生じる。この場合には、伝導プロセスに参加するためその電子／正孔を解放するためドーパント原子により要求されるエネルギーは、周囲温度により提供されるエネルギーより大きいか、或いは、おおよそ等しい。温度が、この範囲へと減少すると、伝導率に影響を及ぼす主要な因子は、（ａ）伝導のため利用可能となる電子／正孔の数（ドーパント原子の濃度は、この温度範囲では、固有の電子／正孔濃度より大きい大きさの多数のオーダーである。）及び（ｂ）電子／正孔の平均自由行程である。
【００７３】
温度が低下するとき、平均自由行程は増大する。かくして、これが唯一の活性機構であるならば、抵抗は温度減少と共に減少するはずである。抵抗は、温度低下につれて減少し、平坦化し、次いでドーパント原子がイオン化するために十分なエネルギーを受け取ることが少なくなればなるほど増大に転じる。このプロセスは、温度の指数関数であり、それにより、ＴＣＲは事実上負となる（温度低下につれて増大する）。
【００７４】
ｐ型ドーパントの活性化エネルギー（〜０．４ｅＶ）は（約５×１０¹⁵ｃｍ^-3で背景汚染物質としてＡｌが優勢である場合）、優勢的な窒素ｎ型ドーパントの活性化エネルギー（〜０．１ｅＶ）より遙かに大きい。更には、ドーパント原子に対する活性化エネルギーは、ホスト結晶内でのその濃度が増大するとき、エネルギー範囲を超えて拡大するようになる。
【００７５】
かくして、２つの「凍結（freeze-out）」範囲が存在する。該範囲では、抵抗が温度低下と共に指数関数的に増大するべきである。指数関数的なＮＴＣＲからおおよそ線形的なＰＴＣＲへの逆転が発生する厳密な温度は、ドナー（ｎ型ドーパント）及びアクセプター（ｐ型ドーパント）の凍結率対温度の複合である。
【００７６】
これらのテストは、予想を超えて、ｎ型ＳｉＣの抵抗が、以前に報告されたように温度の上昇と共に指数関数的に増大しないということを確立した。むしろ、略線形ＴＣＲは、約２２℃乃至１３００℃の温度範囲以内で濃密に窒素ドーピングされたｎ型ＳｉＣに対して発見された。ｐ型ドーピングでは、低温で負のＴＣＲは、ドーピング濃度に依存して約１００℃〜６００℃の範囲の温度で開始し、正のおおよそ線形のＴＣＲが次に続き、この線形範囲は、少なくとも約１３００℃まで延長された。
【００７７】
指数関数的なＮＴＣＲの例は、おおよそ線形のＰＴＣＲが次に続き、図１８及び図１９で与えられた。それらは、高温プレートを使用して得られたデータに基づいている。製造者の特有のドーピング型式及び濃度は、図１８（Ａｌ、ｐ型、５×１０¹⁸ｃｍ^-3、未知の補償ｎ型濃度）、及び、図１９（Ａｌ、ｐ型、１×１０¹⁹ｃｍ^-3、未知の補償ｎ型濃度）であった。周期表中の任意のグループＩＩＩの元素は、ｐ型ドーパントとして使用することができるが、Ａｌが最小の活性化エネルギーを持っているので好ましい。
【００７８】
「折れ曲がり」温度は、与えられたサンプル内で、ｎ型及びｐ型濃度の間の差が減少した状態で、増加するであろうと予想される。例えば、２つのｎ型サンプルを持つことができ、そのうちの一方は、５×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ−ｐ型ドーパント濃度（ｎ＝５×１０¹⁸ｃｍ^-3及びｐ＝５×１０¹⁷ｃｍ^-3）、他方は、５×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ−ｐ型ドーパント濃度（ｎ＝１×１０¹⁹ｃｍ^-3及びｐ＝５×１０¹⁸ｃｍ^-3）を備えている。第２のサンプルは、第１の例よりも高い温度で、その「折れ曲がり」を示している。
【００７９】
本発明により提供された取り付け構成は、ＳｉＣそれ自体が半導体デバイスとして機能することが理論的に予測されているところの当該温度範囲及び条件を超えて安定した温度センサーとして、ＳｉＣデバイスを配置するため使用することができる。図６のカプセル封止構成は、約２２℃〜１３００℃の範囲の熱的衝撃に影響されないことが実証された。図４の非カプセル封止構成は、少なくとも８時間に亘って１１５０℃より高い温度で、少なくとも３時間に亘って１３００℃で空気中に安定したままになっていることが示された。空気中で１１５０℃を超えた場合、ＡｌＮダイの機械的特性は、壊れるのがきわめて困難な状態からゆっくりと変化することが予想されたが、当該変化のために要求される時間はきわめて長かった。ＲＢＭのカプセル封止体は、１３００℃まで、空気中のダイの機械的特性の劣化を無くすべきである。
【００８０】
本発明の新規な寄与は以下の通り要約され得る。
−冶金接合の安定性により制限される、約１４００℃までの不活性環境（Ａｒ、Ｎ₂）で作動可能である。
−約１３５０℃の酸化大気中での最大温度
−約１３００℃の還元大気（Ｈ₂）中での最大支持作動温度
−例外的な熱的衝撃抵抗
− −１９５℃より低い温度から１，４００℃までの機械的制限に起因した温度範囲
− ＳｉＣ、ＡｌＮ及びＡｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘ＞０．６９）抵抗器チップの、０℃より低い温度から１３００℃より高い温度までの温度範囲
− １９５℃より低い温度から１，４００℃までの、Ｗ、ＷＣ及びＷ₂Ｃ抵抗器フィルムの温度範囲。これらの材料は、それらの抵抗が温度及び張力の関数であるという意味で抵抗器である。それらの熱膨張係数は、ＡｌＮのものと密接に合致しているので、それらの、抵抗（又は伝導度）対温度の変化を、温度を測定するため使用することができる。
− 抵抗器とは異なる、電子的機能及び半導体デバイスのための温度範囲
ＳｉＣ：＜０℃−１１６０℃
ＡｌＮ：＜０℃−１１１０℃
ＡｌＧａ_1-xＮ（ｘ＞０．６９）：＜０℃−９３０℃
− 静止空気中で０．１秒より遙かに短い、温度変化に対する応答時間
本発明の用途は、温度センサー、圧力センサー、化学センサー及び高温電子回路を含んでいる。温度センサーが最初に取り組まれる。この型式のデバイスの応答は、温度、電磁放射エネルギー又はパワー、流量、タンク液体レベル、湿度及び化学反応を測定するため使用されている。温度センサーは、回路線形化、温度に関する抵抗依存性の補償、電圧調整及びスイッチングのための電子機器類で使用される。
【００８１】
温度検出のため使用されるとき、温度の示度を提供する、デバイスチップの抵抗は、一定電流バイアス下のその電圧降下、又は、一定電圧バイアスの下のその出力電流のいずれかを測定することにより、監視される。チップ温度は、ガス及び／又は液体中の浸漬によって、及び、固体表面との接触によって、その周囲から吸収された放射により影響を及ぼされ得る。放射吸収及び熱への転換は、ハイブリッド回路構成部品のうち任意のもの又は全てにおいて生じ得る。デバイスチップとは異なる任意の構成部品により吸収された放射は、熱伝導によりチップに転移されなければならない。浸漬／接触センサーとして、熱は、熱伝導によりハイブリッド回路の表面から当該チップに伝導されなければならない。かくして、チップ及び環境の間のハイブリッド回路の構成部品は、高い熱伝導度を持ち及び／又は非常に薄くあるべきである。
【００８２】
温度測定デバイスは、（１）例えば、トランジスター、気圧計及びピロ電気回路（pyroelectronics）等の集積回路、（２）赤外線、光学波長及び音波波長に感度を持ち、典型的には、抵抗温度検出器又は熱電対の、ＩＣを使って光学的又は電子的出力へと入力波長を転換する高温計、（３）温度の関数としての金属抵抗の変化が一定電流バイアスの下で電圧降下に変化を生じさせる、ワイヤ、Ａｌ₂Ｏ₃上の薄い又は厚いフィルム及びフォイルの形態にある金属を備えた、抵抗温度検出器、（４）電気的接触のためのワイヤが埋め込まれた状態で、高温プレスされた及び／又は発火されたセラミックスを含む、サーミスタ、（５）２つの異なった金属の間の接合部分が温度依存性電圧を発生する状態で、ワイヤ又は薄いフィルムの形態にある金属を備えた熱電対であるが、該熱電対は、接合部それ自身への電流等の電気的入力を必要とはしないが、それらは参照接合部を維持するため電気的入力を要求する、上記熱電対、（６）金属若しくは流体の膨張及び収縮が温度を測定するため使用される、例えば金属コイルや細片等の電子機械的及び体積デバイス、容積測定管温度計及び球状物温度計、を含んでいる。
【００８３】
電磁放射を測定するため温度センサーとして本発明を使用したとき、該放射入力エネルギーは、それが熱エネルギーに転換された後、測定されている。放射エネルギーの熱エネルギーへの転換は、放射を吸収することにより加熱される、通常、薄い又は厚いフィルムの材料において達成される。当該熱は、熱伝導により温度検出器に移送される。この型式の放射検出器は、（１）産業及び医療用途で使用されるレーザー、（２）例えば半導体プロセスリソグラフィー等の用途での露出測定のため使用される紫外線（ＵＶ）源、及び、（３）炉の加熱で使用される赤外線（ＩＲ）ランプの出力を検知し、校正し及び制御するため使用される。同じ原理が、温度として入力放射を読むため高温計により使用される。レーザー及びＵＶエネルギーでほとんど共通して使用される接触温度検出器、パワー及び露出検出器は、ピロ電気回路、及び、熱電対列である。ＩＣ、抵抗温度検出器及びサーミスタは、高温計でほとんど一般的に使用される。
【００８４】
本発明は、流量コントローラにおける温度センサー（通常は抵抗温度検出器）に対して、それを使用することにより、ガスの正確な流量の監視及び制御に適用することができる。これらのデバイスでは、総合したガスの流れの一部分は、主要な流れ経路付近に供給され、逸らされたガスは、この代替経路を通過するとき加熱される。各々のガスは、一定圧力で、既知の独自の熱容量を有する。かくして、代替の流れ経路に沿って直列に配置された多数の温度センサーの間の測定された温度の差異は、デバイスを通過するガスの流量を測定し制御するため使用することができる。これらの用途には、正確な流量の制御を要求する半導体ＩＣチップ製造等のプロセスが含まれている。
【００８５】
例えば抵抗温度検出器、サーミスタ及び熱電対等の温度センサーは、主要なガス及び液体の流れにさらされることによって、ガス及び液体の流れセンサーとしても用いられる。この場合には、当該センサーを、一定電流源により加熱することができ、センサーから熱が除去される比率が流体流量に比例する状態で、流量をセンサー抵抗（電圧出力）の変化により測定することができる。これらの用途は、オイル、ガス及び化学薬品の輸送管路、オイル精製、高度計及び速度計（volocitometer）を含んでいる。
【００８６】
タンク流体レベルを測定するため使用されるときの、本発明の手段を提供する温度センサーの作動原理は、流量センサーに関連して説明されたものに類似している。この場合には、周囲の環境の熱容量は、ガス若しくは液体のセンサーの周囲にあるもの及び媒体の密度に依存する。本発明の手段を提供する温度センサーは、タンク内の既知のレベルに配置され、タンクが、センサー位置の下方又は上方に充填されているか否かを指し示す。サーミスタは、例えば燃料、冷却剤、ブレーキ流体、液圧流体又はトランスミッション流体を収容するため使用されるもの等の多数の小タンクを備えている、この用途のため最も一般的に使用されている。
【００８７】
本発明が湿度センサーに適用されたときの作動原理は、流量及びタンク流体レベルの検出に対するものと同じである。湿度センサーの場合には、大気中の水の含有量は、自己加熱式のセンサー、典型的には、抵抗温度検出器即ちサーミスタから熱を除去する能力に影響を及ぼす。
【００８８】
化学反応の検出のために、接触又は浸漬可能な温度センサーが、化学反応が生じる温度を、当該反応が媒体の温度を上昇又は低下させた状態で決定する。当該センサーは、（少なくとも測定が完了するまでは）当該反応に関与しても、それにより損傷を受けてもならない。この領域における本発明に関する用途には、化学薬品、調合薬、化粧品、プラスチック及びゴムポリマー、金属及び合金の製造、研究開発が含まれている。
【００８９】
エレクトロニクス分野では、本発明の温度に関する抵抗依存性は、リセット可能なヒューズ、電圧調整、ブリッジ回路及びスイッチングを含む多数の用途に対して使用することができる。リセット可能なヒューズとして、正の温度係数サーミスタが、突然の電流急増から電子機器類を保護するため使用される。サーミスタを通した電流の突然の増加により引き起こされる温度上昇は、その抵抗を、小さな温度範囲に亘って大きさのオーダーで指数関数的に増大させ、電子機器類へのパワーを効果的に遮断する。電圧調整のため、負の温度係数サーミスタは、電源の電子機器類に亘る電圧降下を制限し制御するため、及び、バッテリー充電の間に電子機器類を保護するため使用される。増加した電流対電圧に起因した温度の増加は、サーミスタの抵抗を、小さな温度範囲に亘って大きさのオーダーで指数関数的に降下させ、全ての並列回路を効果的に遮断させる。別の重要な用途は、入力用又は突然の電流増加保護の付勢のための回路への入力パワーを遅延及び滑らかにする。当該回路では、負の温度係数のサーミスタが、最初に漏れ開放回路として機能し、次に電流により暖められる。これは、それの抵抗を、それが回路の抵抗に比べて小さくなるまで指数関数的に減少させる。
【００９０】
本発明がブリッジ回路で使用されるとき、正及び負の温度係数サーミスタは、与えられた温度範囲に亘って一定の回路抵抗を維持するため、それらの組み合わされた抵抗対温度特性を可能にする態様で、配置されている。これは、一定の電流電源及び一定電圧電源にとって非常に重要である。本発明のためのスイッチ用途は、シリコンＩＣ、抵抗温度検出器、サーミスタ、熱電対、及び、例えば加熱中の温度、通風状態及び空気調和システム等のパラメータの関数として電子機器類をオンオフする電子機械式体積デバイスによって実行されるものを含んでいる。
【００９１】
図２０は、作動システム２８に接続して使用される、本発明の構成を示している。その例が、温度測定、電磁放射の検出、流量、タンク流体レベル、湿度若しくは化学反応検出、又は、上述した電子機器類用途、及び、後述される、圧力センサー、化学センサー及び高温電子回路のために用いられる温度センサーである。新しい構成３０は、処理回路３２に電気的入力を提供する。この回路は、例えば、温度、電磁放射、特定の化学物質等の存否等々の検出されるパラメータを示す出力か、或いは、例えば、アラームを鳴らすスイッチ２を開閉する等の所望の応答を付勢させるかの出力のいずれかの出力３４を提供するため、入力情報を処理する。
【００９２】
図２１は、本発明のための基本的な温度センサー用途の概略図である。当該回路は、回路抵抗がセンサー抵抗よりも遙かに小さいとき使用するのに適している。それは、おおよそ指数関数的なＮＴＣＲと、回路抵抗の少なくとも４倍の抵抗を備えたおおよそ線形のＰＴＣＲ温度センサーに適用可能である。本発明に係るサーミスタ２２０は、ホイートストーンンブリッジ回路２２１の一つの脚に接続され、このとき、バッテリー２２２が当該ブリッジと、該バッテリーと直列に接続されているバッテリー制御変数抵抗器２２３と、に亘って接続されている。バッテリーに接続されていないブリッジターミナルに渡って接続されている、電流センサー２２４は、サーミスタ２２０の抵抗及びこれにより周囲温度に応じて変化する読み出し情報を提供する。
【００９３】
この基本的な回路に関する多数の変形が可能となる。例えば、サーミスタを、異なる位置でブリッジにスイッチされることを可能にするスイッチネットワークを提供し、該スイッチネットワークでは、温度差を測定するため該ブリッジ内で２つのサーミスタを接続するか、又は、所望の温度が確立されるまで当該ブリッジを不均衡にする第５の脚としてブリッジ内への温度校正変数抵抗器を設け、かくして温度制御回路を提供するかを切り替えることを可能にする等の変形もあり得る。白金抵抗温度検出器で生じ得るように、センサー抵抗が回路抵抗に匹敵する場合、回路抵抗をゼロ近似してもよいように回路の構成部分を追加することができる。これらの一般的な温度センサー技術の全ては、当該技術分野で知られている。
【００９４】
図２２（ａ）及び２２（ｂ）は、本発明を組み込んだ、圧力センサーを示している。高温及び腐食環境で使用するためのダイヤフラム型式の圧力センサーが示されている。これらの用途には、航空宇宙産業、消費管理、発電、及び、油井検層（oil well logging）が含まれている。
【００９５】
圧力センサーの物理的構成が図２２（ａ）に示されている。薄く形成されたＡｌＮダイ２３０が、その両端部で固定されており、このとき、その両面が互いから環境上孤立された状態となっている。圧電ＳｉＣ、ＡｌＮ、又は、Ａｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘ＞０．６９）チップ２３１が、ＲＢＭカプセル封止体２３２（内部の構成要素を見ることができるように透明で示されている）により、ダイ２３０の薄く形成された部分に直接当該箇所に保持されている。このときリードワイヤ２３３は、ＲＢＭにより当該チップの両端部に固定された状態となっている。ダイを横切る圧力差は、その薄く形成された部分を撓ませ、これにより、チップ上に歪を印加し、その抵抗を変えた。当該チップを、伝導取り付け層により、その両端部でダイに交互に保持させることができた。また、ダイとの完全な表面接触の欠如は、ダイの反れへの当該チップの応答性を少なくさせ得るが、カプセル封止体ＲＢＭを備えるのが好ましい。Ｗ、ＷＣ及び／又はＷ₂Ｃの薄いフィルムを、当該チップの代わりに、ダイ上に直接沈着させることもできる。
【００９６】
図２２（ｂ）は、図２２（ａ）の構成を用いることができる、従来の圧力検出回路の概略図である。共通のダイヤフラム上の異なる位置で４つの圧電チップ２３１により手段を提供される歪ゲージ２３４は、ＤＣ入力が入力ターミナル２３５に亘って印加され、当該出力がブリッジ出力ターミナル２３６から取られた状態で、完全ブリッジ回路に接続されている。その代わりに、２つのゲージを使用し、一対の固定抵抗器でブリッジを完成させることもできる。
【００９７】
化学センサーとして用いられるとき、一定の化学物質に対する、本発明の温度検出要素の応答は、環境中のそれらの濃度を監視するため使用することができる。多数の可能な例の一つは、ＭＯＳゲートの仕事関数が特定の化学構成物質により調整される本明細書で説明された構成要素の一つの一部分として用いられるＳｉＣＭＯＳＦＥＴである。それは、該化学構成物質を用いて、反応又は拡散により相互作用する。他の例は、電流リミッターとして使用されるゲート電極無しのＭＥＳＦＥＴである。当該表面の仕事関数及びこれによりチャンネルコンダクタンスは、凝縮又は周囲の環境の特定の化学構成物質との反応により調整される。
【００９８】
基本的なＭＥＳＦＥＴが、図２３に示されている。それは、取り付け要素８ａ及び８ｂがソース及びドレインのための接続として機能する状態で、図２に関連して上述された抵抗器構成を利用する。構成要素８ａ及び８ｂと同じ型式の中間ゲート取り付け要素８ｃは、源及び排出電極４ａ及び４ｂと同じ型式で、それらの間に配置されたゲート電極４ｃと接触する。ゲート電極パッド１０ｃは、ゲート、ソース及びドレインの電極パッドが互いから全て絶縁されることを確保するため、ソース及びドレインの電極パッド１０ａ及び１０ｂとは反対のチップ２の側にゲート取り付け要素８ｃから取り出される。
【００９９】
ＭＥＳＦＥＴ又はＭＯＳＦＥＴの増幅回路の基本的な構成要素は、ＭＥＳＦＥＴ又はＭＯＳＦＥＴ及び抵抗器である。ＦＥＴ及び抵抗器は、好ましくは、ダイ上に配置された回路構成要素に取り付けられたフリップチップである。それによりＦＥＴ及び抵抗器のソース及びドレインをバイアスすることができ、外部の電子機器類を備えた完全な電流ループを形成することができる。ＦＥＴゲートは、それらを独立にバイアスすることができるように接続されている。
【０１００】
５００℃までの本発明のための高温電子回路の用途は、エンジン、ブレーキ、液圧回路、宇宙船、高性能の航空機及び無人飛行物体のセンサー及び制御の用途を含んでいる。単一のデバイスチップ、デバイスチップ及び／又はＩＣのグループを含む、この開示で説明された構成は、この目的のため、互いに、及び／又は、外界に相互接続することができる。
【０１０１】
本発明の幾つかの図解的な実施形態が示され説明されたが、多数の変形及び置換の実施形態が当業者には明らかである。そのような変形及び置換の実施形態は、請求の範囲で画成されたように本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、考えられ、実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る基礎抵抗性チップの斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る高温抵抗取り付け構成を使ってダイに取り付けられた、図１における抵抗チップの斜視図である。
【図３】図３は、接着層及びオーバーレイ金属被覆層の両方を用いた、図２に示された取り付け構成の変形例の斜視図である。
【図４】図４は、リードワイヤが追加された状態の、図２に示された構成の斜視図である。
【図５】図５は、図４に示された構成をカプセル封止したバージョンの斜視図である。
【図６】図６は、上側ダイを備えた、図４の構成のための異なるカプセル封止態様の斜視図である。
【図７】図７（ａ）は、「積み重ねられた」センサー構成の断面図であり、図７（ｂ）、７（ｃ）及び７（ｄ）は、図７（ａ）の構成を形成するため一緒に接続された３つのセラミックダイ（デバイス、回路及びリードワイヤを含む）の平面図である。
【図８】図８は、図２乃至図６の実施形態の各々に対する、接着層及びダイの間の界面を示す拡大断面図である。
【図９】図９は、ドーピングされたＳｉＣの新しく発見された線形ＴＣＲ特性を実証するグラフである。
【図１０】図１０は、ドーピングされたＳｉＣの新しく発見された線形ＴＣＲ特性を実証するグラフである。
【図１１】図１１は、ドーピングされたＳｉＣの新しく発見された線形ＴＣＲ特性を実証するグラフである。
【図１２】図１２は、ドーピングされたＳｉＣの新しく発見された線形ＴＣＲ特性を実証するグラフである。
【図１３】図１３は、ドーピングされたＳｉＣの新しく発見された線形ＴＣＲ特性を実証するグラフである。
【図１４】図１４は、ドーピングされたＳｉＣの新しく発見された線形ＴＣＲ特性を実証するグラフである。
【図１５】図１５は、ドーピングされたＳｉＣの新しく発見された線形ＴＣＲ特性を実証するグラフである。
【図１６】図１６は、ドーピングされたＳｉＣの新しく発見された線形ＴＣＲ特性を実証するグラフである。
【図１７】図１７は、ドーピングされたＳｉＣの新しく発見された線形ＴＣＲ特性を実証するグラフである。
【図１８】図１８は、指数関数的に減少する抵抗対温度特性と、異なるＳｉＣドーピング濃度に対する、指数関数的に負のＴＣからおおよそ線形の正のＴＣへの遷移と、を実証するグラフである。
【図１９】図１９は、指数関数的に減少する抵抗対温度特性と、異なるＳｉＣドーピング濃度に対する、指数関数的に負のＴＣからおおよそ線形の正のＴＣへの遷移と、を実証するグラフである。
【図２０】図２０は、本発明を用いる一般的作動システムの部分ブロック及び部分斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明のための温度センサー用途の概略図である。
【図２２】図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、各々、本発明のための圧力センサー用途の図解立面図及び概略図である。
【図２３】図２３は、本発明で実施される、ＭＥＳＦＥＴの斜視図である。

Claims

高温回路構成であって、
セラミックダイ（６）と、
前記ダイ上に接触して配置された導電取り付け層（８）と、
前記取り付け層上に接触して配置された、ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（ｘ＞０．６９）を含む、回路デバイス（２）と、
を備え、
前記取り付け層は、前記デバイスを前記ダイに接着すると共に、該ダイ及び該デバイスの１．００±０．０６以内の温度膨張係数（ＴＣＥ）を有する、高温回路構成。
前記セラミックダイは、ＡｌＮを備え、前記取り付け層は、Ｗ、ＷＣ及び／又はＷ_２Ｃを備えている、請求項１に記載の構成。
前記取り付け層は、前記ダイに接着された、Ｗ、ＷＣ及び／又はＷ_２Ｃの接着層（１２）と、該接着層に接着され且つ前記デバイス上の電極に結合された金属被覆層（１４）と、
を備え、
前記金属被覆層は、着目された温度範囲に亘って、前記接着層の約３．５倍以下の熱膨張係数を有する、請求項２に記載の構成。
前記取り付け層は、前記デバイスの互いに分離された夫々の部分に接続された、複数の互いに分離した取り付け要素（８ａ、８ｂ）を有する、不連続層を備えている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構成。
前記取り付け層を介して前記デバイスに電気的に接続された導電リードワイヤ（１６）と、
前記デバイス、取り付け層及び前記リードワイヤの一部分をカプセル封止する、ホウ珪酸混合物から形成されたカプセル封止体（１８）と、
を更に備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構成。
温度検出システムであって、
検出温度に基づいて作動する作動システム（２８）と、
前記検出温度を提供するため前記作動システムに接続された温度検出構成（３０）と、
を備えており、
前記温度検出構成は、
ダイ（６）と、
前記ダイ上に接触して配置された導電取り付け層（８）と、
前記取り付け層上に接触して配置された、ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（ｘ＞０．６９）を含む、温度検出デバイス（２）と、
を備え、
前記取り付け層は、前記デバイスを前記ダイに接着すると共に、該ダイ及び該デバイスの１．００±０．０６以内の温度膨張係数（ＴＣＥ）を有する、温度検出システム。
化学センサーであって、
高温構成（３０）と、
化学検出の出力に基づいて作動する作動システム（２８）であって、前記高温構成は、前記出力を提供するため該作動システムに接続されている、前記作動システム（２８）と、
を備えており、
前記高温構成（３０）は、
ダイ（６）と、
前記ダイ上に接触して配置された導電取り付け層（８）と、
前記取り付け層上に接触して配置された、ＳｉＣ、ＡｌＮ及び／又はＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（ｘ＞０．６９）を含む、化学検出デバイス（２）であって、該取り付け層は、該デバイスを前記ダイに接着すると共に、該ダイ及び該デバイスの１．００±０．０６以内の温度膨張係数（ＴＣＥ）を有する、前記化学検出デバイス（２）と、
を備える、化学センサー。
前記回路デバイスは、最大作動温度まで前記ダイと化学反応しない、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構成。
前記セラミックダイは、単独で、前記取り付け層のためのプラットフォームとして機能する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構成。