196854. lajstromszámú szabadalom • Terjedési ellenállás hőmérsékletfüggésen alapuló, előírt névleges ellenállásértékű szilícium hőérzékelő
1 2 vagy egy elhanyagolhatná] nagyobb mértékben növelné. A találmány szerinti megoldás kidolgozásánál abból a meggondolásból indultunk ki, hogy a hőérzékelő kívánt mértékre csökkentett szórással és olcsón való gyártása csak oly módon érhető el, ha a hőrzékelő félvezető elemének szerkezeti kialakítását változtatjuk meg úgy hogy az egyrészt az előállítási technológiájában számottevő változtatást ne igényeljen, de ugyanakkor a kitűzött névleges ellenállásérték elérését kisebb szórással eredményezze. A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy az eddigi konstrukció helyett, ahol egy hőrzékelő félvezető elemének hordozóján kél diffúziós sziget van és e két diffúziós sziget közötti mindenkori terjedési ellenállás adja a hőrézékelő hőmérsékletfüggő ellenállását, olyan új konstrukciót hozunk létre, amelynél a hőérzékelő félvezető elemén az előírt névleges ellenállás-értékű ellenállást is magábafoglaló több ellenállást alakítunk ki egyszerre, és a hőérzékélő félvezető elemének mérésekor az előírt névleges értékhez, legközelebb eső ellenállást választjuk ki, és a hőérzékelő kivezetésével összekötve használjuk fel a hőérzékelő ellenállásaként. így a feladat találmány szerinti megoldását képező, terjedési ellenállás hő mérséklet függésen alapuló, előírt névleges ellenállásértékű szilícium hőérzékelőnek hőérzékelő félvezető eleme és két kivezetése van, ahol a hőérzékelő félvezető elemnek szilícium egykristály hordozója és azon a hordozó vezetési típusával azonos vezetési típusú adalék diffúziójával előállított első diffúziós szigete és második diffúziós szigethez és külön a második diffúziós szigethez ohmos kontaktussal kapcsolódó hozzávezetést képező fémrétege van, amely fémrétegek az egyes kivezetésekkel össze vannak kötve, és ahol a névleges ellenállásértéke az első diffúziós sziget és a második diffúziós sziget közört mérhető. A hőérzékélő lényege, hogy a hőrézékelő félvezető eleme hordozóján az első diffnzóis szigettel és a második diffúziós szigettel egyező kialakítású harmadik és további diffúziós szigetei vannak, amelyekhez ohmos kontaktussal hozzárendelt harmadik és további diffúziós szigetek egyenként az első diffúziós szigettel együtt rendre a névleges ellenállásértéket is magábafoglaló értéksort megvalósító ellenállásokat alkotnak. A találmány szerinti hőérzékelő egyik előnyös kiviteli alakjánál a második diffúziós sziget, valamint a harmadik és a további diffúziós szigetek egymástól eltérő nagyságú köralakú területtel rendelkeznek és ezen köralakú területek középpontjai a hordozón az első diffúziós sziget, mint középpont körül körív mentén, célszerűen felületük nagysága szerint monoton változó sorba rendezetten helyezkednek el. A találmány szerinti hőrézékelő másik előnyös kiviteli alakjánál a második diffúziós sziget, valamint a harmadik és a további diffúziós szigetekhez kapcsolódó fémrétegek mindegyike két kontaktusterülettel rendelkezik. A találmány szerinti kialakítású, terjedési ellenállás hőmérséklet függésen alapuló, előírt névleges értékű hőérzékélőnek az ismert hőérzékelőkkel szemben legnagyobb előnye a hőrzékelő félvezető elemének planár technológiával, nagy tömegben magas kihozatallal való olcsó gyárthat ósága. A második, a harmadik és a további diffúziós szigetek egyenként az első doiffuziós szigettel, a T?KCOrn értékének diffúzió szigetenként való változtatása Következtében egy olyan, egymástól csak kismértékben eltérő, monoton változó értékű ellenállásokból álló ellenállás-sorzatot eredményeznek, amelynek értéktartományában az előírt névleges ellenállásérték is benne van. Így egy hőérzékelő félvezető elem bemérésekor a diffúziós szigetek közül kiválasztható az a diffúziós sziget, amelynek az első diffúziós szigettel alkotott ellenállása az előírt névleges ellenállásértékhez a legközelebb esik. Mivel az ellenállás sorzat tagjai közötti névleges eltérés előre meghatározható, így a technológia és egyéb feltételek által meghatározott mértékig alacsonyra választható, ezáltal olyan ellenállás sorozat állítható elő, amelynek tagjai csak akkora mértékben térnek el egymástól, hogy a hordozó fajlagos ellenállásának inhomogenitásai, valamint a diffúziós ablakok méreteiben bekövetkező megváltozások mellett is van olyan tag, amely az előírt névleges értéktől a kívánt és megengedett szórásnál kisebb mértékben tér cl, következéskép a készített hőérzékelő félvezető elemek mindegyike tartamaz egy olyan ellenállást, amely a névleges érték megengedett szórástartományán belül ' an. A találmány szerinti hőrzékelő további, előbbiekből származó előnye, hogy e terjedési ellenállás hőmérséklet függésen alapuló hőérzékelőknek a nagy időbeli stabilitása és hiteles hőfok skálája, valamint a fém ellenálláshőmérőknél kisebb mérete és a magasabb, például a nikkel hőmérők hőmérsékleti tényezőjénél kétszer nagyobb hőmérsékleti tényezőből adódó nagyobb hőérzékenysége a nagyobb néveleges ellenállásértékkel és az olcsó gyárthatósággal párosulva ezen eszközök alkalmazhatóságát igen nagymértékben megnöveli, például lehetővé teszi a pozitív hőmérsékleti tényezőjű termisztorok ezen eszközökkel való kiváltását is. A találmány szerinti terjedési ellenállás hőmérsékletfüggésen alapuló előírt névleges ellenállásértékű szilícium hőérzékelő lényegét a továbbiakban részle:esebben ismertetjük, hivatkozva a csatolt vázlatos rajzra, ahol az 1. ábra a terjedési ellenállás hőmérséklet függésen alapuló hőérzékelő hőérzékélő félvezető elemének félvezető-szerkezeti képét, a 2. ábra a találmány szerinti hőrézékelő félvezető eleme hordozóját felülről nézve a diffúziós szigetek elhelyezkedésének egy példakénti megoldásával, a 3. ábra a találmány szerinti hőérzékelő félvezető eleme hordozóját felülről nézve a diffúziós szigetek elhelyezkedésének egy másik példakénti megoldásával, a 4. ábra a találmány szerinti hőérzékelő egyik példaképem kiviteli alakjánál néhány diffúziós sziget,az ahhoz kapcsolódó fémrétegek és azok kontaktusterületei vázlatos felülnézeti képét, és az 5. ábra a találmány szerinti hőérzékelő egy ellenállását megvalósító diffúziós szigetpárnál az ellenállás mérésére szolgáló mérési elrendezés elvi vázlatos képét mutatja. Az 1. ábrán, mint azt már.részleteztük, egy teijedési ellenállás hőmérséklet függésen alapuló szilícium hőérzékelő félvezető elemének szerkezeti képe látható. Az ábra jól szemlélteti a hőrézékelő félvezető eleme szilícium egykristály 10 hordozó felületét védő szilíciumdioxid anyagú 12 védőréteget, a 12 védőrétegben nyitott első és második diffúziós ablakot, a 10 hordozóban a 10 hordozó vezetési típusával azonos n 196.854 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
