JPS5832481B2 - 半導体サ−ミスタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサーミスタの製造方法に係り、特に半導体基板
に金（Ａｕ）原子を導入せしめて負の温度係数を有すよ
うにした半導体サーミスタの製造方法に関する。

一般にサーミスタはＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ等の
金属酸化物を適当な形と大きさで焼結した焼結体からな
っている。

このような焼結体からなるサーミスタは負の温度係数を
有し、歪率が優れており最も多く使用されている。

しかしながらこの種のサーミスタは酸化物であるため、
耐湿性特性が悪く工業計測などの信頼性、精度を要求さ
れる場合に好ましくない。

例えば耐温性を良くするために、ガラス容器などで気密
封止する必要があった。

このようにガラス容器で気密封止すると熱時定数の小さ
なサーミスタを作ることが困難となる。

また上述したようにこの種のサーミスタを作る時に焼結
プロセスを利用しているため、抵抗値やサーミスタ定数
とよばれる値（Ｂ値）を均一にすることが難しという欠
点もあった。

このような難点及び欠点に対処したものとして最近半導
体サーミスタが開発されている。

しかし半導体特にシリコンＳｉサーミスタは、そのまま
用いると正の温度係数を示し、又成る温度以上になると
負の温度係数から正の温度係数に変るため、使用できる
温度範囲が狭くなり、サーミスタ定数（Ｂ値）も大きく
とれないなどの欠点であった。

本発明は上記の点に対してなされたもので、使用温度を
広くとれ且つサーミスタ定数（Ｂ値）も大きくとれ、し
かも容易で安定に得られる半導体サーミスタの製造方法
を提供するものである。

即ち本発明は半導体サーミスタにおいても負の温度係数
を示すようにして使用温度を広く且つサーミスタ特性（
Ｂ値）も大きくとれるように、例えばシリコン基波にＡ
ｕ原子を導入して半導体サーミスタを製造する方法であ
る。

そしてこの種のサーミスタＰ″−Ｐ−Ｐ＋接合或いはＰ
＋−Ｎ−Ｐ＋接合の構成をとり、Ｐ＋−Ｎ−Ｐ＋接合の
場合は金を含有せしめることにより整流特性がなくなり
Ｐ＋−Ｐ−Ｐ＋接合と同様に使用できるようになる。

次に本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図ａ＝ｄは本発明の一実施例の半導体す、Ｅスタの
製造方法の工程断面図である。

まず、比抵抗３０（Ω・α〕、厚さ４００〔μｍ〕のＰ
型結晶１１の両面にＰ型の不純物であるボロンＢをＩ
Ｘ １０１９／ｃｒｊ、位の濃度、深さ３０（μｍ〕程
度に拡散してＰ＋層１２ａ及び１２ｂを形成し、Ｐ＋−
Ｐ−Ｐ＋接合のＳｉ基板１１を形成する（第１図ａ）。

次にＳｉ基板１１の両面にメッキ或いは蒸着により、Ａ
ｕ層１３ａ及び１３ｂを薄く形成する（第１図ｂ）。

この状態のウェハを石英アングル内に封入し、例えば１
２００℃で加熱し、Ａｕ層１３ａ及び１３ｂからＡｕ原
子を基板全体がほぼ均一になるように拡散する。

この拡散によりＰ＋−Ｐ−Ｐ＋接合の２層１１の比抵抗
が増加し、基板全体が高抵抗層となり、後で説明するよ
うに負の温度係数を示すようになる。

次にＡｕ層１３ａ及び１３ｂ上に電極層として例えばメ
ッキ法によりＮｉ層１４ａ及び１４ｂを形成する（第１
図Ｃ）。

そしてこの金属層１４ａ及び１４ｂを形成した後に、ダ
イヤモンドカッタ或いはワイヤソウなどの手段により０
．４（ｍｍ） Ｘ ０．４ （ｍｉ）のサイズのペレッ
トを取り出す。

最後に上記ペレットのＮｉ層１４ａ及び１−４ ｂにハ
ンダ１５ａ及び１５ｂによりリード１６ａ及び１６ｂを
取りつける（第１図ｄ）。

このようにして半導体Ｓｉサーミスタが得られる。

この得られたＳｉサーミスタの抵抗（対数値・・・・・
・縦軸）と温度（絶対温度の逆数値・・・・・・横軸）
と関係を第２図に示す。

この第２図の曲線かられかるように、抵抗は絶対温度の
逆数値に比例して変化する所謂る負の温度係数を示すよ
うになる。

この場合のサーミスタ定数Ｂ値は４９００’にと優れて
おり、従来に比べて大きい値となる。

さらに第３図に常温（３０°Ｃ）でサーミスタの抵抗値
のバラツキを測定した分布を示す。

第３図から明らかのように例えば抵抗値１５〔ＫΩ〕の
場合、バラツキがほとんどなく、例えバラツキがあった
としても０．５％程度である。

即ち上述したような負の温度係数を有する半導体サーミ
スタは、歩留りの高いことを示している。

また第４図に従来の焼結形のサーミスタと上述したＳｉ
サーミスタを高湿度（８０％）の場所に放置した時の抵
抗変化を示す。

この第４図から本発明のＳｉサーミスタは１０００時間
上記高湿度（８０％）に放置してもほとんど抵抗変化が
なく、一方従来の焼結形のサーミスタは１００時間上記
高湿度（８０％）に放置しても抵抗（△Ｒ）はかなり変
化する。

このデータからも本発明Ｓｉサーミスタは安定性である
ことがわかる。

さらに上記実施例で比抵抗３０（Ω・ＣｒｒＬ）のシリ
コン結晶を用いた場合について説明したが、比抵抗が一
般に用いられる値即ち数Ω・礪〜数千〇・備であって、
そのシリコン結晶に金原子をＩＸ Ｉ Ｏ”／ｃ７１１
以上拡散すれば、比抵抗がＰ及びＮとも１００Ω・α以
上となり、そのサーミスタは負の温度係数を示すように
なる。

その例を第５図に示す。

この第５図において、△はＮ型シリコン結晶の場合、○
はＰ型シリコン結晶の場合で、また点線がシリコン結晶
の比抵抗が５Ω・はの場合、一点鎖線が３０Ω・αの場
合、実線が３００Ω・はの場合である。

なお上記実施例ではＰ型のシリコン結晶を用いたがＮ型
のシリコン結晶を用いても良い。

なおＮ型シリコン結晶を用いる場合、上述した実施例と
同様Ｐ型の不純物を拡散しなければならない。

例えばＮ型シリコン結晶にＮ型の不純物を拡散してＮ”
−Ｎ−Ｎ＋構造にすると電圧−電流特性が非直線性を示
しサーミスタとして適さない。

さらに上記実施例においてＡｕ拡散の前にＰ＋層を拡散
したが、これはＡｕ拡散後にＰ＋層を形成例えば拡散又
は成長により形成すると、その形成温度が高いため、シ
リコン結晶の比抵抗が元の値近くになり、金拡散の意味
がなくなってしまう。

またこのＰ＋層は拡散に限ることなくインプラ或いは成
長技術を用いて形成しても良い。

さらに半導体はＳｉに限ることなく例えばＧｅであって
も良い。

以上説明したように本発明の方法により得られた半導体
サーミスタは負の温度特性を有する抵抗層であるだけで
なく、量産性に富んでおり耐湿性も良く、しかも容易且
つ安定に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ＝ｄは本発明の一実施例の製造方法を説明する
ための工程断面図、第２図は第１図ｄの半導体サーミス
タの抵抗と温度（絶対温度の逆数値）の関係を示した特
性曲線図、第３図は本発明の方法で得られたサーミスタ
の抵抗値のバラツキの分布を示した図、第４図は高湿度
に放置し時間に対しての抵抗変化を示した曲線図、第５
図は金原子濃度に対する金拡散後の比抵抗の変化を示し
た曲線図である。 １１・・・・・・Ｓｉ基板、１３ａ、１３ｂ・・・・・
・Ａｕ層、１４ ａ 、 １４ ｂ−Ｎｉ層、１５ ａ
、 １５ ｂ”−・ハンダ、１６ａ、１６ｂ・・・・
・・リード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｐ型シリコン結晶の両面よりＰ型の不純物を導入し
   てＰ−Ｐ−Ｐ 接合のシリコン基板を形成する工程と
   、該基板の少なくとも一方の面に金層を形成する工程と
   、該工程後に熱処理して前記金層より金原子をＩ Ｘ
   １０”１ｃｒ１以上前記基板に均一に拡散し、前記Ｐ−
   Ｐ−Ｐ 接合のＰ層の比抵抗を増加し、高抵抗層にし
   てその高抵抗層の抵抗が絶対温度の逆数値に比例して変
   化するようにする工程と、前記基板の両面より電極を取
   り出す工程とを具備してなることを特徴とする半導体サ
   ーミスタの製造方法。 ２ Ｎ型シリコン結晶の両面よりＰ型の不純物を導入し
   てＰ＋−Ｎ−Ｐ＋接合のシリコン基板を形成する工程と
   、該基板の少なくとも一方の面に金層を形成する工程と
   、該工程後に熱処理して前記金層より金原子をＩ Ｘ
   ｌ ０１４／ｆｆ１以上前記基板に均一に拡散し、前記
   Ｐ＋−Ｎ−Ｐ＋接合のＮ層の比抵抗を増加し、高抵抗層
   にすると共にＰ＋−Ｎ−Ｐ＋接合の整流特性をなくして
   前記高抵抗層の抵抗が絶対温度の逆数値に比例して変化
   するようにする工程とを具備してなることを特徴とする
   半導体サーミスタの製造方法。