一种嵌入式铂电偶传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种嵌入式铂电偶传感器，其利用半导体衬底集成铂电偶实现测温传感器装置，其中硅衬底耐腐蚀性强，且导热性良好，并可以通过在半导体衬底中形成P阱和N阱并施加补偿电压，来降低衬底对热电偶的测温准确度的影响。在优选的实施例中，利用多晶硅通孔实现双面铂电偶，可以保证接触的可靠性和测温准确性，并且多晶硅的热效应对铂电偶的测温准确性影响极低。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式铂电偶传感器
本专利技术涉及半导体元件制造
，具体涉及一种在半导体衬底上的嵌入式铂电偶传感器。
技术介绍
热电偶作为主要测温手段，用途十分广泛，铂导体的电阻值随温度变化而变化，通过测量其电阻值推算出被测物体的温度，这就是电阻温度传感器的工作原理。铂电偶传感器是利用铂电阻的阻值随温度变化而变化、并呈一定函数关系的特性来进行测温。铂电偶的测量精度在±1℃范围内，但是其准确度不高，尤其是衬底或结合部件具有相应的热阻效应。
技术实现思路
基于解决上述问题，本专利技术提供了一种嵌入式铂电偶传感器，其包括：衬底，所述衬底包括相对的上表面和下表面；第一N阱，形成于所述衬底的上表面；第一P阱，形成于所述第一N阱内，且所述第一P阱的深度小于所述第一N阱的深度；凹槽，形成在所述第一P阱内；铂电偶，形成在所述凹槽内且嵌入在所述衬底中。进一步的，所述衬底为硅衬底，其为P型轻掺杂。进一步的，所述衬底接地。进一步的，还包括介于所述第一P阱域所述铂电偶之间的绝缘层，所述绝缘层为氮化硅。进一步的，所述铂电偶加载第一电压V1，所述第一N阱和第一P阱之间加载第二电压V2，其中，V1与V2呈线性关系。进一步的，所述铂电偶为均匀线性结构，其横截面积为S，其长度为L，其中，V1＝X·L·V2/S，X为补偿因子，其值介于1-10之间。优选的，本专利技术还提供了一种嵌入式铂电偶传感器，其包括：衬底，所述衬底包括相对的上表面和下表面；第一P阱，形成于所述衬底的上表面；第一凹槽，形成于所述第一P阱内；第一铂电偶，形成于所述第一凹槽内；第二P阱，形成于所述衬底的下表面；第二凹槽，形成于所述第二P阱内；第二铂电偶，形成与所述第二凹槽内；其中，所述第一铂电偶和所述第二铂电偶均包括多个断开的子部分，该些子部分通过通孔进行收尾上下相连形成连通结构。进一步的，所述铂电偶加载第一电压V1；所述衬底为N型衬底，所述第一P阱和第二P阱的电位相同，且所述第一P阱和第二P阱与衬底之间的电压差为V2，其中，V1与V2呈线性关系。进一步的，所述铂电偶为均匀线性结构，其横截面积为S，其长度为L，其中，V1＝X·L·V2/S，X为补偿因子。进一步的，X的值为1-10。本专利技术利用半导体衬底集成铂电偶实现测温传感器装置，其中硅衬底耐腐蚀性强，且导热性良好，并可以通过在半导体衬底中形成P阱和N阱并施加补偿电压，来降低衬底对热电偶的测温准确度的影响。在优选的实施例中，利用多晶硅通孔实现双面铂电偶，可以保证接触的可靠性和测温准确性，并且多晶硅的热效应对铂电偶的测温准确性影响极低。附图说明图1为第一实施例的嵌入式铂电偶传感器的俯视图；图2为沿图1的A1A2线的剖面图；图3为第二实施例的嵌入式铂电偶传感器的俯视图；图4为沿图3的B1B2线的剖面图。具体实施方式为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。第一实施例参见图1和2，该实施例的嵌入式铂电偶传感器为单面形式的结构，其包括半导体衬底10，所述半导体衬底10包括相对的上表面和下表面，该半导体衬底10的厚度可以是例如100-500μm，其材料优选为散热性较好的硅材料；其中所述衬底10的电位为0，即接地连接。该衬底10上还可以集成其他电子部件，例如由晶体管构成的控制器模块、放大器模块等。该半导体衬底10为轻掺杂的P型衬底，在衬底10的上表面通过离子注入或者外延生长形成N阱14，并在所述N阱14中通过离子注入形成P阱15，该P阱15的深度小于所述N阱14的深度。凹槽11形成在所述P阱15内，该凹槽11未贯穿所述P阱15，以使得所述凹槽11嵌入在半导体衬底10的P阱15内。该凹槽11的截面可以是矩形、半圆形或者其他形状，但是其截面积是固定的，即凹槽的截面大小不变，以此来实现后续热电偶的电阻均一性。该凹槽11可以通过湿法或干法刻蚀实现，也可以通过激光烧蚀加工实现。在凹槽11中形成有绝缘层12，所述绝缘层12通过原位氧化或氮化形成，也可以通过沉积方式形成，其材质为氧化硅或氮化硅，优选为介电常数较高的氮化硅。该绝缘层12的厚度较薄，例如可以是10-50微米，其仅仅形成于凹槽11的底壁和侧壁上，且并未完全填充该凹槽11。进一步的，通过电镀或者沉积的方式在凹槽11内进一步填充铂形成铂电偶13，该铂电偶13形成在绝缘层12上且填充满所述凹槽11。该铂电偶13的截面积是固定的，因此其单位长度的铂电偶的电阻值是固定的，即为均匀线性结构。在使用时，所述铂电偶13的第一端加载第一电压V1，所述铂电偶13的第二端加载第一电压V2，所述P阱15加载第三电压V3，而N阱14加载第四电压V4，其中，V1-V2与V3-V4呈线性关系，其中，所述铂电偶13为均匀线性结构，其横截面积为S，其长度为L，其中，V1＝X·L·V2/S，X为补偿因子，其值介于1-10之间。此外，第一电压V1可以与所述第三电压V3相同，即将P阱15和铂电偶13的一端进行电连接，实现相同的电位。第二实施例参见图3和4，该实施例的嵌入式铂电偶传感器为双面形式的结构，其为更优选的实施例，其包括半导体衬底20，所述半导体衬底20包括相对的上表面和下表面，该半导体衬底20的厚度可以是例如100-500μm，其材料优选为散热性较好的硅材料。该衬底20上还可以集成其他电子部件，例如由晶体管构成的控制器模块、放大器模块等。该半导体衬底20为N型衬底，在衬底20的上下表面均通过离子注入或者外延生长形成第一P阱29和第二P阱30，其中，所述第一P阱29和第二P阱30通过N型衬底间隔开一定的距离，例如可以是10-50μm。第一凹槽21形成在所述第一P阱29内，该第一凹槽21未贯穿所述第一P阱29，以使得所述第一凹槽21嵌入在半导体衬底20的第一P阱29内。第二凹槽24形成在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入式铂电偶传感器，其包括：/n衬底，所述衬底包括相对的上表面和下表面；/n第一N阱，形成于所述衬底的上表面；/n第一P阱，形成于所述第一N阱内，且所述第一P阱的深度小于所述第一N阱的深度；/n凹槽，形成在所述第一P阱内；/n铂电偶，形成在所述凹槽内且嵌入在所述衬底中。/n

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式铂电偶传感器，其包括：
衬底，所述衬底包括相对的上表面和下表面；
第一N阱，形成于所述衬底的上表面；
第一P阱，形成于所述第一N阱内，且所述第一P阱的深度小于所述第一N阱的深度；
凹槽，形成在所述第一P阱内；
铂电偶，形成在所述凹槽内且嵌入在所述衬底中。


2.根据权利要求1所述的嵌入式铂电偶传感器，其特征在于，所述衬底为硅衬底，其为P型轻掺杂。


3.根据权利要求2所述的嵌入式铂电偶传感器，其特征在于，所述衬底接地。


4.根据权利要求2所述的嵌入式铂电偶传感器，其特征在于，还包括介于所述第一P阱域所述铂电偶之间的绝缘层，所述绝缘层为氮化硅。


5.根据权利要求1所述的嵌入式铂电偶传感器，其特征在于，所述铂电偶加载第一电压V1，所述第一N阱和第一P阱之间加载第二电压V2，其中，V1与V2呈线性关系。


6.根据权利要求5所述的嵌入式铂电偶传感器，其特征在于，所述铂电偶为均匀线性结构，其横截面积为S，其长度为L，其中，V1＝X·L·V2/S，X为补偿因子，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振洲，
申请(专利权)人：济南南知信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37