ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ИНТЕГРАЛЬНОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Советский патент 1994 года по МПК H01J27/20 H01J41/10 

Изобретение относится к микроэлектронике, а более конкретно - к чувствительным элементам интегральных полупроводниковых преобразователей из монокристаллического кремния, предназначенных для использования в различных областях науки и техники, в частности в медицине.

Известны чувствительные элементы интегральных полупроводниковых преобразователей, представляющие собой кристаллы кремния определенной формы, на одной стороне которых расположены чувствительные компоненты, токоведущие дорожки в виде металлических полосок или областей сильно легированного кремния и металлические контактные площадки, к которым присоединены внешние выводы. Уменьшение геометрических размеров таких чувствительных элементов ограничено размером, занимаемой контактными площадками, который, как правило, в несколько раз превышает размер области, занимаемой чувствительными компонентами. Уменьшение размеров ограничено также диаметром внешних выводов, присоединенных к контактным площадкам, находящимся на планарной поверхности кремниевого кристалла, что приводит к увеличению общего размера чувствительного элемента по вертикали.

Наиболее близок к предлагаемому чувствительный элемент интегрального полупроводникового преобразователя, состоящий из кристалла монокристаллического кремния, в котором сформированы тензочувствительные компоненты, соединенные лежащими на одной поверхности кристалла токоведущими дорожками с контактными площадками, к которым присоединены внешние проволочные выводы.

Этот чувствительный элемент представляет собой кристалл монокристаллического кремния, в котором сформирована круглая мембрана с расположенными на ней четырьмя танзочувствительными элементами - тензорезисторами. На планарной стороне кристалла находятся также металлические токоведущие дорожки, служащие для объединения тензорезисторов в мостовую схему и электрического соединения узлов моста с контактными площадками, расположенными рядом друг с другом вдоль одной из сторон кристалла чувствительного элемента, наиболее удаленной от мембраны.

Минимальные допустимые размеры контактных площадок и расстояния между ними в несколько раз превосходят минимальную ширину токоведущих дорожек и диаметр проволоки, используемой в качестве внешних выводов. Поэтому ширина чувствительного элемента определяется суммарная шириной контактных площадок и пространства между ними и ее дальнейшее уменьшение невозможно при заданном числе контактных площадок.

Размер по вертикали, т. е. толщина чувствительного элемента, определяется суммой толщины кремниевого кристалла и диаметра внешних проволочных выводов. Уменьшение этого размера может быть достигнуто только путем уменьшения толщины кремниевого кристалла, что понижает механическую прочность чувствительного элемента.

Цель изобретения - уменьшение геометрических размеров чувствительного элемента.

Цель достигается тем, что на поверхности кристалла выполнены канавки, дно и боковые стенки которых покрыты слоем диэлектрика и в которых расположены контактные площадки, причем глубина канавок превышает диаметр внешних проволочных выводов.

На фиг. 1 схематически изображен чувствительный элемент интегрального полупроводникового преобразователя из монокристаллического кремния (вид сверху); на фиг. 2 - то же, вид сбоку.

На одной стороне кристалла 1 монокристаллического кремния находятся токоведущие дорожки 2, служащие для электрического соединения тензочувствительных компонентов 3 с металлическими контактными площадками 4, расположенными на дне созданных на указанной стороне кристалла канавок 5, дно и боковые стенки которых покрыты слоем диэлектрика 6. Пассивирующий слой диэлектрика 6 может представлять собой, например, пленку двуокиси кремния. К контактным площадкам 4 присоединены внешние проволочные выводы 7.

Расположение контактных площадок на дне канавок дает возможность уменьшить ширину первых до ширины токоведущих дорожек, а расстояние между соседними контактными площадками - до ширины кремниевой перегородки между смежными канавками, так как боковые стенки канавок предотвращают закорачивание и обеспечивают точное совмещение внешних проволочных выводов с металлическими контактными площадками. Это позволяет уменьшить ширину чувствительного элемента интегрального преобразователя при сохранении общего числа внешних выводов. Уменьшение вертикального габаритного размера, т. е. толщины, чувствительного элемента достигается благодаря тому, что глубина канавок превышает диаметр проволоки, используемой в качестве внешних выводов. Вследствие этого общая толщина чувствительного элемента равна толщине исходного кремниевого кристалла.

Расположение контактных площадок на дне канавок позволяет уменьшить ширину чувствительного элемента интегрального преобразователя и его суммарную толщину на 30-40% по сравнению с известной конструкцией, что при прочих равных условиях увеличивает выход годных кристаллов и дает возможность получать сверхминиатюрные интегральные преобразователи. (56) Патент США N 3918019, кл. 338-42, 1975.

Патент США N 3968466, кл. 338-42, 1976.

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ИНТЕГРАЛЬНОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, состоящий из монокристалла кремния, в котором сформированы тензочувствительные компоненты, соединенные лежащими на одной поверхности кристалла токоведущими дорожками между собой и с контактными площадками, к которым присоединены внешние проволочные выводы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения геометрических размеров, на указанной поверхности кристалла выполнены канавки, дно и боковые стенки которых покрыты слоем диэлектрика и в которых расположены контактные площадки, причем глубина канавок превышает диаметр выводов.