SU1191756A1

SU1191756A1 - Полупроводниковый датчик температуры

Info

Publication number: SU1191756A1
Application number: SU833645883A
Authority: SU
Inventors: Марина Филипповна Щербакова; Владимир Сергеевич Лысенко; Роман Нухимович Литовский; Михаил Маркович Локшин; Алексей Николаевич Назаров
Original assignee: Предприятие П/Я Х-5737
Priority date: 1983-06-06
Filing date: 1983-06-06
Publication date: 1985-11-15

Abstract

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий пластину полупроводника , частично покрытую слоем диэлектрика, два электрода, один из которых размещен поверх сло диэлектрика , а другой непосредственно на свободной от диэлектрика части поверхности пластины полупроводника. отличающийс тем, что. с целью расширени диапазона измер емых температур, в объеме полупроводника , у границы раздела полупроводник - диэлектрик, сформирован тонкий спой с приповерхностным истощающим i потенциальным барьером, величина которого переменна по площади пластины. (Л vj ел CJ5

Description

1 .1 Изобретение относитс к технике измерени температуры, а именно к полунроводниковым датчикам температу ры, и может быть использовано, например при производстве при испытаВИЯХ полупроводниковых приборов в ин тегральных микросхемах. Цель изобретени - расширение диапазона измер емых температур, На фиг. IQ,),) представлены различные варианты конструкции датчика; на фиг. 2 - температурные характерис тики дл двух датчиков предпагаемой конструкции (крива I и крива II). Датчик температуры состоит из пластины полупроводника 1, сло диэлектрика -2 и металлических электродов 3 и 4. В объеме полупроводника непосредственно у границы раздела по лупроводник - диэлектрик расположен тонкий 0,02-0,4 мкм) приповерхностньй слой 5 с противоположным по отно шению к подножке типом проводимости либо с большим содержанием глубоких компенсирующих дефектов, в результат чего формируетс приповерхностньй потенциальный барьер, величина которого переменна по площади пластины 1 , Один металлический электрод 3 дат чика расположен на слое диэлектрика 2, а другой электрод 4 образует омический контакт с материалом полупроводника , причем электрод-4 может быт расположен- как на обратной стороне (фиг. 1Q), так и на лицевой стороне пластины (фиг. 1 Б ,В) - планарпьй вариант. В последнем случае технолоГИЛ создани термодатчика сочетаетс с технологией изготовлени интеграль ных микросхем. При фopм ipoвaнии электрода 4 на лицевой поверхности дл обеспечени омичности его контакта с материалом полупроводника необходимо либо созда вать локальные области с истощающими потенциальным барьером под электродо 3(фиг. 1,5) либо изготавл1гаать дополнительные контактные слои 6 ( фиг. ,В) на глубину, превьшающую толщину сло с истощающим потенциаль барьером. При этом электроды 3 и 4должны быть взаимно разнесены по гшанарной поверхности на рассто ние, значительно больше толщины истощающего барьера. Максимальна высота приповеркнос ного потенциального барьера не может 62 превышать высоты барьера резкого р-п перехода 0,7 зВ, минимальна ограничена тепловой энергией носителей в выбранном температурном интервале, т.е., эВ. Способы создани такого приповерхностного сло могут быть различные: равномерное ионное легировани полупроводника примесью про- тивопош-юго типа и последующа активаци примеси лучевым отжигом с переменным по отжигаемой поверхности энергетическим режимом, ионное легирование поверхности кремни и отжигом различных участков легированного сло при разных температурах, либо другие способы, в результате чего образуетс приповерхностный потенциальный барьер переменной величины (высоты), так как параметры легированного сло завис т от копцентрации вводимой при ионном легировании примеси и от стенениее активации, определ емой режимом последующего отлсига . При этом возможно также создание указанного потенциального барьера путем внедрени нейтральных понов, например ионов аргона с переменной по площади концентрацией электрически активных дефектов. При формировании потенциального барьера с помощью электрических активных примесей тип последних должен быть противоположен типу примесей в исходном материале полупроводника. Дозы- вводимых частиц лежат в пределах 0,01-0,1 мкКл/см , глубины внедрени 200-3000 А. Принцип работы датчика температуры основан на сильной темнературной зависимости концентрации основньк дл ПОДЛОЖ1СИ носителей в созданном приповерхностном слое истощени , котора определ ет малосигпальную проводимость. При возрастании тем- пературы происходит увеличение этой концентрации и, следовательно, малосигнальной проводимости (емкости ), шунтирующей емкость приповерхностного сло истощени , формируемого приповерхностным потенциальнымбарьером . Линейность характеристик датчика (фиг. 2) температуры в широком интервале температур достигаетс суммированием характеристик большого числа очень малых по площади емкостей , кажда из которых имеет ли3

нейную температурную зависимость в своем узком диапазоне температур.

В рабочем диапазоне температур датчика существует однозначна линейна зависимость между величиной измер емой емкости и температурой полупроводникового сло .

Пример 1. Датчик изготовлен на кремнии п-типа проводимости с удельным сопротивлением 4,5 Ом/см в качестве диэлектрика использован термический слой SiO толщиной 0,2 мин. Приповерхностный истощающий потенциальный барьер готовитс л-егированием ионами бора с энергией 55 кэВ и дозой 0,2 ммКл/см чере слой окисла.

А1стиваци внедренных частиц бо- ра проводитс лучом лазера ЛТИ-502 с переменным энергетическим режимом

917564

энерги луча при сканировании измен етс от 0,1 до 3,5 Дж/см ,

Характеристика датчика линейна в диапазоне температур 60-320 К 5 (крива I на фиг. 2).

Пример 2. Датчик изготовлен путем легировани кремни п-типа проводимости с удельным сопротивлением 4,5 Ом/см ионами аргона че- 10 рез слой термически выраженного окисла. Энерги внедр емых ионов аргона 100 кэВ, доза измен етс по площади от 0,05 до 0,7 мкКл/см. Характеристика датчика линейна 5 в диапазоне температур 100 - 285 К (крива II на фиг.. 2).

Температурна чувствительность изготовленных таким образом термо- датчиков составл ет 1-5%/град при 0 , 10 пФ/см.

Ъ 250Г , Л

Фие.

Claims

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий пластину полупроводника, частично покрытую слоем диэлектрика, два электрода, один из которых размещен поверх слоя диэлектрика, а другой — непосредственно на свободной от диэлектрика части поверх ности пластины полупроводника, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых температур, в объеме полупроводника, у границы раздела полупроводник - диэлектрик, сформирован тонкий слой с приповерхностным истощающим потенциальным барьером, величина которого переменна по площади пластины.

Фиг 1

1 1191756