Изобретение относится к области микроэлектронных устройств и может быть использовано в качестве нагревателя для интегрального полупроводникового газочувствительного датчика.
Известен нагреватель для интегрального газочувствительного датчика, в котором в качестве материала для нагревательного элемента используется высокоомная металлическая пленка [1] .
Недостатком такого нагревателя является его недолговечность из-за различных температурных коэффициентов расширения (ТКР) металлической пленки и подложки.
Наиболее близок к изобретению - нагреватель для водородного датчика, в котором в качестве материала для нагревательного элемента использован моно- кристаллический полупроводник р-типа, находящийся в объеме полупроводникового кристалла n-типа. При этом нагревательный элемент расположен между водородочувствительным элементом и датчиком температуры [2] .
Гальваническая развязка нагревательного элемента осуществляется за счет изолирующих свойств р-n-перехода, включен- ного в обратном направлении. Несмотря на лучшую надежность данного нагревателя его недостатком является плохая гальваническая развязка от остальных элементов интегральной схемы (ИС) при высоких температурах из-за утечки р-n-перехода. Кроме того, к недостаткам нагревателя относится неравномерность теплового поля в области водородочувствительного элемента и большое расстояние между температурным датчиком и водородочувствительным элементом, что не обеспечивает точности измерения температуры непосредственно у газочувствительного элемента.
Цель изобретения - улучшение гальванической развязки нагревательного элемента от элементов интегральной схемы, улучшение распределения температурного поля, повышение точности поддержания температуры и совместимость технологии изготовления нагревательного элемента с КМОП технологией изготовления интегральных схем.
Это достигается тем, что нагревательный элемент выполняют из поликремниевой пленки, которую наносят на диэлектрическую пленку одновременно с выполнением поликремниевых затворов КМОП транзисторов ИС. Нагревательный элемент выполнен в виде рамки, которая окружает датчик температуры и газочувствительный элемент и закрыт сверху защитным диэлектриком, позволяющим обеспечить долговечность нагревателя и осуществить однослойную разводку КМОП ИС и датчика. Такая конструкция обеспечивает надежную гальваническую развязку нагревательного элемента от остальных элементов ИС при высоких температурах, что существенно для датчиков.
Нагревательный элемент выполнен в виде рамки, что обеспечивает хорошую равномерность теплового поля внутри рамки. Датчик температуры и газочувствительный элемент размещены внутри рамки непосредственно вблизи друг от друга. Это обеспечивает высокую точность измерения температуры газочувствительного элемента и точность ее поддержания.
На фиг. 1 показана технология нагревателя; на фиг. 2 - структура слоев нагревателя.
Нагреватель содержит нагревательный элемент - поликремниевую пленку 1 (фиг. 1, 2), нанесенную на диэлектрическую пленку 2, которая выполнена на полупроводниковой подложке 3. Поликремниевая пленка 1 покрыта защитным диэлектриком 4. Газочувствительный элемент 5 и датчик 6 температуры расположены внутри нагреватель- ного элемента. Контактные площадки 7-10 расположены по периметру кристалла.
Для приведения нагревателя в рабочее состояние на контактные площадки 7, 8 подается рабочее напряжение, а с площадок 9, 10 снимается информация о температуре кристалла и концентрации газа.
Такая конструкция нагревателя обеспечивает улучшение гальванической развязки нагревательного элемента от элементов ИС; равномерности распределения теплового поля; повышение точности поддержания температуры; создает совместимость технологии изготовления нагревательного элемента с технологией изготовления КМОП ИС.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕМЕНТ | 1998 |
|
RU2141649C1 |
| ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК НА ОСНОВЕ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА | 1993 |
|
RU2061233C1 |
| Интегральный первичный преобразователь концентрации водорода | 1991 |
|
SU1783401A1 |
| ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК НА ОСНОВЕ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ. | 1998 |
|
RU2169363C2 |
| ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК МАССОВОГО РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ | 2004 |
|
RU2276775C2 |
| СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕЧАТАЮЩЕЙ ГОЛОВКИ ДЛЯ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОЙ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ, ПЕЧАТАЮЩАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОЙ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ И ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ПЛАСТИНА | 2016 |
|
RU2714619C1 |
| МИКРОНАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ХИМИЧЕСКОГО ГАЗОВОГО СЕНСОРА | 2022 |
|
RU2797145C1 |
| ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ | 2004 |
|
RU2291447C2 |
| ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОВЫЙ СЕНСОР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 1998 |
|
RU2143678C1 |
| СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ КАТАЛИТИЧЕСКИХ МЕТАЛЛОВ НА ПОВЕРХНОСТИ СЕНСОРА | 2004 |
|
RU2282227C2 |
Использование: в микроэлектронных устройствах в качестве нагревателя интегрального газочувствительного датчика. Сущность изобретения: нагреватель интегрального газочувствительного датчика содержит выполненный из поликремниевой пленки в форме замкнутой рамки, которая нанесена на диэлектрический слой, расположенный на полупроводниковой подложке. Сверху поликремниевая пленка закрыта слоем защитного диэлектрика. Такое выполнение нагревательного элемента обеспечивает улучшение гальванической развязки нагревательного элемента от других элементов интегральной схемы, улучшение равномерности распределения теплового поля, повышение точности поддержания температуры. 2 ил.
НАГРЕВАТЕЛЬ ИНТЕГРАЛЬНОГО ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ДАТЧИКА, содержащий нагревательный элемент, выполненный из полупроводникового материала и расположенный на полупроводниковой подложке, отличающийся тем, что в качестве полупроводникового материала использована поликремниевая пленка, нагревательный элемент нанесен на диэлектрический слой, расположенный на подложке, и имеет форму замкнутой рамки, закрытой защитным диэлектрическим слоем.
