нагреватель интегрального газочувствительного датчика

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.