JPS6345847A - 極低温用温度計 - Google Patents
極低温用温度計Info
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- JPS6345847A JPS6345847A JP61188448A JP18844886A JPS6345847A JP S6345847 A JPS6345847 A JP S6345847A JP 61188448 A JP61188448 A JP 61188448A JP 18844886 A JP18844886 A JP 18844886A JP S6345847 A JPS6345847 A JP S6345847A
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0207—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique
- H01L27/0211—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique adapted for requirements of temperature
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は極低温の温度測定に係り、正確で安定な検出に
好適な極低温用温度計に関する。
好適な極低温用温度計に関する。
従来、低温用（液体ヘリウム温度４．２に付近）温度セ
ンサとして用いられているものに、熱電対と抵抗温度計
があった。抵抗温度計としては、ゲルマニウム温度計が
一般的に用いられており、ゲルマニウム半導体にヒ素、
リン、ガリウム等の不純物を入れたものである。また熱
電対としては。
ンサとして用いられているものに、熱電対と抵抗温度計
があった。抵抗温度計としては、ゲルマニウム温度計が
一般的に用いられており、ゲルマニウム半導体にヒ素、
リン、ガリウム等の不純物を入れたものである。また熱
電対としては。
クロメル−金、鉄、飼−金、鉄などがある。
なお、この種の装置として関連するものには、例えば特
開昭６０−４９２３６号公報、特開昭６０−５３８２５
号公報等が挙げられる。
開昭６０−４９２３６号公報、特開昭６０−５３８２５
号公報等が挙げられる。
上記従来のゲルマニウム温度計は、電流を流して測定す
るために、自己加熱がある。この加熱による誤差は、低
温になるに従って大きくなる。また、抵抗一温度の関係
がゲルマニウム自身のエネルギーレベルと不純物物質に
よるレベル、キャリア数に依存しているため、伝導メカ
ニズムが温度によって大きく変化し、温度−抵抗の関係
にうねりをもつようになる。このため、精度よく温度を
測定することは困難であった。
るために、自己加熱がある。この加熱による誤差は、低
温になるに従って大きくなる。また、抵抗一温度の関係
がゲルマニウム自身のエネルギーレベルと不純物物質に
よるレベル、キャリア数に依存しているため、伝導メカ
ニズムが温度によって大きく変化し、温度−抵抗の関係
にうねりをもつようになる。このため、精度よく温度を
測定することは困難であった。
一方、熱電対は、作製方法によっては特性のばらつきを
生じ、振動があれば断線、破損も生じやすい、とくに金
鉄を用いた熱電対は、歪の影響が大きく、精密測定制御
には使用できない。
生じ、振動があれば断線、破損も生じやすい、とくに金
鉄を用いた熱電対は、歪の影響が大きく、精密測定制御
には使用できない。
また両者とも被測定物と温度計の熱接触をよくして２両
者が一敗するようにする必要があった。
者が一敗するようにする必要があった。
本発明の目的は、精度の高い温度検出が可能な極低温用
温度計を実現することにある。
温度計を実現することにある。
１間頭点を解決するための手段〕
上記目的は、低温におけるＰ−Ｎ接合の容量の急峻な温
度依存性を利用して極低温素子と同一チップ内に温度計
を設置することにより達成される。
度依存性を利用して極低温素子と同一チップ内に温度計
を設置することにより達成される。
半導体中のＰＮ接合の容量は、温度によって敏感に変化
する。また容量が変化する温度はｐ Ｍ ｅｎ層それぞ
れに導入した不純物量で異なり、液体ヘリウム温度付近
の検出も可能となる。容量を用いた温度計は、自己加熱
による誤差を無視することができる。これらの点からＰ
Ｎ接合を用いた温度計の温度検出精度は向上する。さら
に二の温度計は、半導体素子や極低！素子を含むチップ
上に形成できるため、被測定物により近い正確な温度を
検出することができる。
する。また容量が変化する温度はｐ Ｍ ｅｎ層それぞ
れに導入した不純物量で異なり、液体ヘリウム温度付近
の検出も可能となる。容量を用いた温度計は、自己加熱
による誤差を無視することができる。これらの点からＰ
Ｎ接合を用いた温度計の温度検出精度は向上する。さら
に二の温度計は、半導体素子や極低！素子を含むチップ
上に形成できるため、被測定物により近い正確な温度を
検出することができる。
以下１本発明の一実施例を説明する。第一図は本発明の
ＰＮ接合からなる極低温用温度計２とジョセフソン接合
デバイス３．極低温においても動作するＭＯＳデバイス
４．超伝導トランジスタ５を同一基板上に形成したもの
である。第１図において、符号１は半導体基板、符号２
は、ｐｎ接合よりなる温度計の部分、符号３はジョセフ
ソン接合デバイスの部分、符号４はＭＯＳデバイスの部
分、符号５は超伝導トランジスタの部分、符号６はｎ中
型不純物拡散層、７はｐ型不純物拡散層。
ＰＮ接合からなる極低温用温度計２とジョセフソン接合
デバイス３．極低温においても動作するＭＯＳデバイス
４．超伝導トランジスタ５を同一基板上に形成したもの
である。第１図において、符号１は半導体基板、符号２
は、ｐｎ接合よりなる温度計の部分、符号３はジョセフ
ソン接合デバイスの部分、符号４はＭＯＳデバイスの部
分、符号５は超伝導トランジスタの部分、符号６はｎ中
型不純物拡散層、７はｐ型不純物拡散層。
８は下部電極、９は上部電極、１０はトンネル障壁層、
１１はソース電極、１２はドレイン電極、′１３はゲー
ト酸化膜、１４はゲート電極を糸している。第１図から
れかるように、この温度計を用いれば、被測定物の発熱
による温度上昇などを直接的に検出できる。つまり熱接
触の間頭はない。
１１はソース電極、１２はドレイン電極、′１３はゲー
ト酸化膜、１４はゲート電極を糸している。第１図から
れかるように、この温度計を用いれば、被測定物の発熱
による温度上昇などを直接的に検出できる。つまり熱接
触の間頭はない。
この温度計の原理について第２図を用いて説明する。
第２［ｉ！！Ｉは、ＷＩｉ定周波数ＩＫＨｚでの温度４
．２Ｋから１００にの範囲におけるＰＮ接合の容量の変
化を示す、第１図に示したＰ型不純物拡散層中の濃度Ｎ
ａｔｔ変数としている。いずれの濃度においてもある温
度で容量は急激に変化し、その温度は濃度Ｎａによって
異なる。濃度Ｎａが大きい、つまり抵抗率が低くなると
容量は大きくなる。これは、温度上昇に従ってＰ−Ｎ接
合の空乏層容量が温度とともに減少するのと同時にＰ型
シリコン中のバルクの抵抗が急激に減少することによっ
て起こる。不純物濃度はイオン打込み法によって精度よ
く制御できるため、容量が急変する温度を正確に定める
ことができる。
．２Ｋから１００にの範囲におけるＰＮ接合の容量の変
化を示す、第１図に示したＰ型不純物拡散層中の濃度Ｎ
ａｔｔ変数としている。いずれの濃度においてもある温
度で容量は急激に変化し、その温度は濃度Ｎａによって
異なる。濃度Ｎａが大きい、つまり抵抗率が低くなると
容量は大きくなる。これは、温度上昇に従ってＰ−Ｎ接
合の空乏層容量が温度とともに減少するのと同時にＰ型
シリコン中のバルクの抵抗が急激に減少することによっ
て起こる。不純物濃度はイオン打込み法によって精度よ
く制御できるため、容量が急変する温度を正確に定める
ことができる。
基板１の材料としてはＳ ｉ ｅ ＧａＡｓ＊ Ｉ ｎ
Ｐ ｅＩｎＳｂ等を用いることができる。この温度計
の作製については、極低温で動作する超電導トランジス
タ、ＭＯＳ型トランジスタと同時に形成することができ
るので容易である。さらに被測定物と同一チップ上に形
成することができ、熱＃＃触の問題はない。
Ｐ ｅＩｎＳｂ等を用いることができる。この温度計
の作製については、極低温で動作する超電導トランジス
タ、ＭＯＳ型トランジスタと同時に形成することができ
るので容易である。さらに被測定物と同一チップ上に形
成することができ、熱＃＃触の問題はない。
上記ＰＮ接合の容量を測定する手段としては、周知の容
量測定手段が用いられる。
量測定手段が用いられる。
以上述べたように本発明によれば、半導体中の不純物濃
度を制御することで一定の温度で容量の値を急峻に変化
させることができ、極低温の温度を精度よく測定できた
。また、極低温で動作するデバイスと同一チップ上に形
成できるので、被測定物との熱接触が良好でより正確な
温度洞室が行えるなどの効果がある。
度を制御することで一定の温度で容量の値を急峻に変化
させることができ、極低温の温度を精度よく測定できた
。また、極低温で動作するデバイスと同一チップ上に形
成できるので、被測定物との熱接触が良好でより正確な
温度洞室が行えるなどの効果がある。
第１図は本発明の実施例の装置の縦断面図、第２図は本
発明の温度計の特性を示す図。 １・・・半導体基板、２・・・温度計、３・・・ジョセ
フソン接合デバイス、４・・・ＭＯＳデバイス、５・・
・超伝導トランジスタ、６・・・ｎ中型不純物拡散層。 ７・・・ｐ型不純物拡散層、８・・・下部ｔｗＬ、、９
・・・上部電極、１０・・・トンネルＦ！１壁層、１１
・・・ソース電極。 １２・・・ドレイン電極、１３・・・ゲート酸化膜、１
４・・・ゲート電極。 易 ２１！Ｉ ｇＬ度 （ＰＣ）
発明の温度計の特性を示す図。 １・・・半導体基板、２・・・温度計、３・・・ジョセ
フソン接合デバイス、４・・・ＭＯＳデバイス、５・・
・超伝導トランジスタ、６・・・ｎ中型不純物拡散層。 ７・・・ｐ型不純物拡散層、８・・・下部ｔｗＬ、、９
・・・上部電極、１０・・・トンネルＦ！１壁層、１１
・・・ソース電極。 １２・・・ドレイン電極、１３・・・ゲート酸化膜、１
４・・・ゲート電極。 易 ２１！Ｉ ｇＬ度 （ＰＣ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板中に、該半導体基板と反対導電性の不純
物拡散層を設け、該半導体基板と該不純物拡散層との接
合容量を測定する手段を具備したことを特徴とする極低
温用温度計。 ２、特許請求範囲第１項記載の極低温用温度計において
、超電導トランジスタとジョセフソン素子と極低温で動
作するＭＯＳ型トランジスタよりなる集積回路と、同一
基板中に該極低温用温度計を設けたことを特徴とする、
極低温用温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61188448A JPS6345847A (ja) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | 極低温用温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61188448A JPS6345847A (ja) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | 極低温用温度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6345847A true JPS6345847A (ja) | 1988-02-26 |
Family
ID=16223868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61188448A Pending JPS6345847A (ja) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | 極低温用温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6345847A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0298979A (ja) * | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Sharp Corp | 超電導装置 |
| JPH07263765A (ja) * | 1994-03-24 | 1995-10-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタとその作製方法，及び絶縁ゲート型電界効果トランジスタの集積回路装置 |
| JP2003090054A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Shimizu Corp | 鋼管矢板基礎構造及び継手構造 |
-
1986
- 1986-08-13 JP JP61188448A patent/JPS6345847A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0298979A (ja) * | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Sharp Corp | 超電導装置 |
| JPH07263765A (ja) * | 1994-03-24 | 1995-10-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタとその作製方法，及び絶縁ゲート型電界効果トランジスタの集積回路装置 |
| JP2003090054A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Shimizu Corp | 鋼管矢板基礎構造及び継手構造 |
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