Способ изготовления термочувствительныхпОлупРОВОдНиКОВыХ элЕМЕНТОВ Советский патент 1981 года по МПК H01L21/263 

1

Изобретение ОТНОСИТСЯ к области изготовления термочувствительных полупроводниковых приборов, работающих в условиях воздействия тонизирующих излучений,

Известен способ получения термочувствительного полупро.еодникового элемента, у которого в качестве температурно-чувствительного датчика используется полупроводниковый резистор. Такие резисторы изготавливаются как из ковалентных полупроводников (германий, кремний, каЬбид . кремния, соединения типа В и др. путем вырезания из монокристаллов пластин прямоугольной или цилиндрической формы и вплавлением омических контактов из золота, индия или олова, так и из поликристаллических окисных полупроводников, в которых преобладает ионная связь путем спекания мелкодисперсных порошков полупроводниковых окислов (смесь двуокиси титана и окиси магния, смеси окислов марганца, никеля и кобальта и др.) и созданием омических контактов методом вжигания серебра или других металлов (золота, платины) из соответствующих паст. Терморезисторы покрывают слоем изоляционной влагостойкой эмали или же герметизируют в защитных корпусах fl.

Известен способ изготовления термочувствительных полупроводниковых элементов, включающий изготовление полупроводниковых структур с изменяющейся от температуры вольт-амперной характеристик 2. Такой элемент создается путем вплавления в пластин0ку полупровсадника германия или кремния п-типа проводимости с удельным сопротивлением р 1-10 Ом-см кусочка индия или алюминия.

При этом вблизи границы сплавления в толще полупроводника образуется область объемного электрического заряда, т.е. р-п переход.

К прлупроводниковой пластинке и кусочку индия (или алюминия) при0паиваются оловянньЬл припоем выводы из меди, ковара или никеля и весь элемент помещается в герметичный

корпус.

Основным недостатком известных термочувствительных полупроводниковых элементов являехся существенная зависимость их температурных параметров от воздействия ионизирующих излучений, что делает невозмож0ным использование подобных, элементов

для измерения температуры при облучении.

Цель.предлагаемого изобретения обеспечение стабильности температурных характеристик при облучении, а также обеспечение возможности измерения температуры кристалла полупроводниковых приборов.

Поставленная цель достигается тем, что полупроводниковые структуры облучают протонами с энергиями 10-1000 Мэв или нейтронами реактора до потоков 10 -10 нсм . С помощью полученного таким- способом элемента измеряют температуру кристалла полупроводникового прибора.

В качестве термочувствительных параметров используются либо прямое падение напряжения на р-п переходе, либо сопротивление материала базы полупроводникового прибора (у приборов -с р-п переходом последний параметр можно снимать с выводив эмиттер-база пробитого р-п перехода).

Минимальная энергия протонов 10 Мэв для получения предлагаемого термочувствительного полупроводнико вого элемента определяется тем, что протоны низких энергий не воздействуют на кристалл полупроводникового прибора из-за малого пробега их в материале прибора.

По результатам эксперимента (см. таблицу) выяснено, что для стандартных приборов (МПЮЗ, МП25) обнаруживается пороговый эффект воздействия облучения на полупроводниковые приборы. Величина пороговой для стандартных прифоров составляет 10 Мэв.

На чертеже приведены зависимости прямого падения напряжения,Ugg транзистора МПЮЗ от потока облучения при температурах 30°С (кривая 1) и 140°С (кривая 2). Из результатов эксперимента следует, что для полупровод«иковых приборов критический поток составляет 10 см % При потоках, меньших критического см стабилизация температурночувствительных параметров отсутствует; при потоках, больших критического, температурно-чувствительные параметры остаются без изменения.

Облучение потоком, болыайм 10 см представляется нецелесообразным вследствие увеличения стоимости облучения без достижения существенного улучшения характеристик термоэлемента.

Как следует из приведенных результатов, кремниевые транзисторы и германиевые резисторы сохраняют сильную температурную зависимость параметров после облучения, в то же время температурные зависимости параметров облученных полупроводниковых транзисторов и резисторов не изменяются после дополнительного контрольного облучения. ,

Использование предлагаемого способа получения термочувствительного полупроводникового элемента обеспечивает по сравнению с существующими высокую радиационную стойкость термо чувствительного полупроводникового элемента и отсутствие различия температуры кристалла полупроводникового прибора и температуры термоэлемен та, полученного предлагаемым способом, вследствие сохранения геометрии и материала термочувствительного эле мента для данного типа полупроводниковых приборов.

0,005

1 3

0,03

0,07

П 103

5

0,24

10

П 25 1,63

30

13,5

100

298

660

537

1000

не воздействует . не обеспечивается То жеТо же

| II

it

ОРОГ

обеспечивается

воздействует То же

То же

«. м

м

«

Формула изобретения

Способ изготовления термочувствительных полупроводниковых элементов, включгиощий изготовление полупроводниковых структур с изменяющейся от температуры вольт-амперной характеристикой, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильности температурных характеристик при облучении, полупроводниковые структуры облучают протонами с энергиями 10-1000 Мэв или нейтронами реактора потоком 10 - Ю смТ

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Маслов А.А. Технология и конструкция полупроводниковых приборов, М., Энергия, 1970, с. 138.