Микроэлектронные преобразователи неэлектрических величин. Агеев О.А - 98 стр.

UptoLike

100
В связи с необходимостью измерения влажности в корпусах ИС возрос
интерес к методам регистрации конденсата по изменению поверхностной
проводимости или межэлектродной ёмкости. Простейшие датчики поверхно-
стно-конденсационного типа представляют собой подложку из окисленного
кремния или другого диэлектрика, на которую нанесены два металлических
электрода, чаще всего гребенчатой формы.
Структура двухэлектродного датчика точки
росы резистивно-
емкостного типа представлена на рис.57.
Поверхностная проводимость такой структуры при приближении к точ-
ке росы увеличивается по закону, близкому к экспоненциальному. Образова-
ние на поверхности твердой фазы (льда) приводит к резкому уменьшению
электропроводности конденсата.
Типичная зависимость тока датчика I
Д
конденсационного типа при из-
мерении влажности в объеме корпуса ИС представлена на рис.58.
Охлаждение корпуса ИС проводят со скоростью не более 15 К/мин.
Структура полупроводникового датчика точки росы емкостного типа
(без датчика температуры) фирмы Philips Telecommunication (США) пред-
ставлена на рис.59.
Датчик используется для контроля содержания влаги в корпусах ИС по
изменению
паразитной межэлектродной ёмкости структуры. При этом изме-
нение ёмкости порядка 1пФ фиксируется с помощью чувствительного ёмко-
стного моста.
В гребенчатых (Аl или поли Si) электродах расстояние d
3
в несколько
раз больше, чем d
1
для сведения к минимуму последовательного сопротивле-
ния электродной полоски, d
1
и d
2
делаются как можно меньше для увеличе-
ния межэлектродной емкости.
Датчик выполнен по стандартной биполярной технологии, в качестве
датчика температуры используется биполярный транзистор n-p-n типа, фор-
мируемый диффузией в эпитаксиальном слое.
Межэлектродная емкость 17.2±0.3 пФ (85% которой обусловлено емко-
стной связью через подложку, а 15% связью через надповерхностный слой)
зависит от содержания влаги.
Для
увеличения емкости между электродами разработана структура дат-
чика МДП-типа с увеличенной плотностью компоновки, представленная на
рис.60. Гребенчатая структура электродов из поли Si сформирована травле-
нием.
При одной и той же площади данный датчик имеет более высокую чув-
ствительность по сравнению с предыдущей конструкцией за счет конденса-
ции в углублениях между электродами
.