Способ изготовления термочувствительныхполупроводниковых элементов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

СоюЗ Советскими

Социйлистическик республик

< 479025

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 030877 (23) 2516013/18-25 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 070881: Бюллетень Hо 29

Дата опубликования описания 07.0881

{5!)М. Кл.з

Н 01 L 21/263

Государственный комитат

СССР по делам изобретенйй и открытий

{53) УДК 621 . 382..002(088.8) (72) Авторы изобретения

t0,Н.Жуков, В.В.Лошкарев, А ° А.Мусатов н В.Н.Улимов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЭ10ТОВЛЕНФЯ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

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

Известен способ получения термочувствительного полупроводникового элемента, у которого в качестве температурно-чувствительного датчика используется полупроводниковый резистор. Такие резисторы изготавливаются как из ковалентных полупроводников (германий, кремний, карбид кремния, соединения типа А В и др.) путем вырезания из манокристаллов 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 п9лупроводниковых 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 изоляционЪ ной влагостойкой эмали или же герметизируют в защитных корпусах P1), Известен способ изготовления термочувствительных полупроводниковых элементов,,включающий изготовление полупроводниковых структур с изменяющейся от температуры вольт-амперной характеристик 2). Такой элемент

1О создается путем вплавления в пластинку полупроводника германия или кремния и-типа проводимости с удельным сопротивлением P = 1-10 Ом см кусочка индия или алюминия.

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

К полупроводниковой пластинке и кусочку индия (или алкания) припаиваются оловянным припоем выводы из меди, ковара или никеля и весь элемент помещается в герметичный корпус.

Основным недостатком известных термочувствительных полупроводниковых элементов являет:ся существенная зависимость их температурных параметров от воздействия ионизирующих излучений, что делает невозможным использование подобных элементов

679025

Воздействие протонов на кристалл прибора

„Обеспечение стабилизации температурных характеристик при облучении

Пробег протоно в материале, мм

Энергия протонов, Мэв

Тип прибора

1 0 005 не воздействует. не обеспечивается 3 0,03 То же То же

5 0 07 пв

МП 103

ПОРОГ обеспечивается

10 О, 24 воздействует

МП 25

То же

30 1,63

То же

100 13,5

660 298

1000 537 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 структу;ры облучают протонами с энергиями

10-1000 Мэв или нейтронами реактора до потоков 10 -10" нсм . С помощью полученного таким способом элемента измеряют температуру крис. талла полупроводникового прибора.

В качестве термочувствительных параметров используются либо прямое падение напряжения на р-и переходе, либо сопротивление материала базы полупроводникового прибора (у приборов с р-и переходом последний параметр можно снимать с выводов эмиттер-база пробитого р-и 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-эа малого пробега их в материале прибора.

По результатам эксперимента (см.

Tàáëaöó) выяснено, что для стандарт ных приборов (NII103, МП25) обнаруживается пороговый эффект воздействия облучения на полупроводниковые приборы. Величина пороговой энергии для стандартных прийоров составляет 10 Мэв. На чертеже приведены зависимости прямого падения напряжения, U транзистора МП103 от потока облучения при температурах 30 С (кривая 1) и

1400С (кривая 2). Из результатов эксперимента следует, что для полупроводниковых приборов критический поток составляет 10 " см . При по- токах, меньших критического 10 см стабилизация температурночувствительных параметров отсутствует; при потоках, больших критического, температурно-чувствительные параметры.

Остаются без изменения.

Облучение потоком, большим

10 6 см представляется нецелесообразным вследствие увеличения стоимости облучения без достижения сущест Я венного улучшения характеристик термозлемента.

Как следует из приведенных результатов, кремниевые транзисторы и германиевые резисторы сохраняют сильZg ную 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

30 высокую радиационную стойкость термо чувствительного полупроводникового элемента и отсутствие различия температуры кристалла полупроводникового прибора и температуры термоэлемен

35 та, полученного предлагаемым способом, вследствие сохранения геометрии и материала термочувствительного эле мента.для данного типа полупроводниковых приборов.

679025

Формула изобретения

Способ изготовления термочувствительных полупроводниковых элементов, включающий изготовление полупроводниковых структур с изменяющейся от температуры вольт-амперной .характеристикой, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильности температурных характеристик при облучении, полупроводникоЯ 4 6 d 10 си

Составитель О. Большакова

Техред М. Голинка Корректор В.Бутяга

Редактор О.Юркова

Заказ 5869/47 Тираж 784 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"- г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (1

Ь ф

I.0

Ф

Щ ф

Ь ь 4Я

Ф ь è ф

4gn вые структуры облучают протонами с энергиями 10-1000 Мэв или нейтронами реактора потоком 10 4 - 10 см, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые приборы. М., "Высшая школа", 1973, с. 315.

2. Маслов А.А ° Технология и конструкция полупроводниковых прибо ров. M. "Энергия", 1970, с. 138. !