一种高温混合电路结构，其中包括一通过电极（４ａ，４ｂ）与一导电安装层（８）连接的温度感测器件（２），该温度敏感器件包含ＳｉＣ、ＡｌＮ和／或Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ（ｘ＞０．６９），所述导电安装层（８）与一ＡｌＮ模片（６）相结合。所述模片、温度感测器件以及安装层（它可以是Ｗ、ＷＣ或Ｗ↓［２］Ｃ）的温度膨胀系数彼此都在１．０６内。安装层可完全由Ｗ、ＷＣ或Ｗ↓［２］Ｃ黏合层或一带有一金属化叠层（１４）的黏合层（１２）构成，所述金属化叠层的热膨胀系数不大于所述黏合层的约３．５倍。可使用反应的硼硅酸盐混合物（１８），用或不用有助于保持住导线（１６）并增加结构完整性的上模片（２２）来封装该器件。本发明专利技术可用于温度感测器、压力感测器、化学感测器以及高温和高功率电子线路。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及若干使用SiC、AlN和/或AlxGa1-xN(x＞0.69)用作温度感测器件的温度感测电路及其结构。
技术介绍
SiC、AlN和AlxGa1-xN(x＞0.69)是其电阻随温度变化的温度敏感材料，而且它们可以做成在恶劣感环境中使用的感测器和电子器件。然而，使用这些材料的温度感测器的温度范围受到限制，因为感测器结构的机械性能由于受到较高温度和热震的影响而变坏。本
的一般状况请参见在由华盛顿DC高温半导体器件材料委员会、国家材料谘询委员会、工程技术系统协会、国家研究委员会以及国家学术出版社出版的1995年刊第68-70页中的“用于高温半导体器件的材料”一文，以及在《应用表面科学》1995年第91卷第347-351页中由0.Nennewitz，L.Spiess和V.Breternitz撰写的“6H-SiC的欧姆接触”一文中的概括。但在这些参考文献中的目标温度仅为600℃，而人们希望范围有效的温度适用范围。SiC温度感测器的专门结构也是众所周知的。Q.Y.Tong、U.Gosele、C.Yuan、A.J.Steckl以及M.Reiche等人在《J.Electrochem Soc.》1995年第142卷第1号第232-236页的文章中对一种SiC圆片或器件晶片的背面电绝缘的方法作了描述。P.K.Bhattacharya在《J.Electronics》1992年第73卷第1号第71-83页的文章中对用于散热目的的SiC片的焊接(结合)方法作了描述。J.B.Casady等人发表在《IEEE部件、封装与制造技术汇刊》1996年9月第19卷第3号A部的“一种可用于由25℃至500℃的混合6H-SiC温度感测器”文中描述了一种SiC JFET结构与运算放大器相结合，使检测温度达到500℃。AlN模片也被用于高温场合。R.Holanda发表在《NASA TechnicalBriefs》1997年3月刊第62页的“陶瓷基薄膜热电偶”一文中论述了Pt对PtRh金属薄膜沉积在AlN模片上用作薄膜热电偶的情况，讨论了热电偶结合对温度(至1500℃)的飘移。Y.H.Chaio、A.K.Knudsen和I.F.Hu等人发表在《ISHM’91 Proceedings》1991年刊第460-468页上的“钎焊和共烧的AlN(Aluminum Nitride)介面焊接”一文中论述了AlN和一些金属之间的介面的结合反应。示出了一多层AIN/W结构，其中的介面是由于互锁的颗粒边界而结合的。Savrun等人探讨了沉积在AlN模片上用以发展SiC混合电路的WSi2、NdSi2和TiSi2薄膜的热稳定性。发现所有的硅化物在加热(至1000℃)时会改变其组分。据称所有的这些薄膜均有希望用于具有600℃最大工作温度的混合电路。种种SiC、AlN和AlxGa1-xN温度感测器还在下列的参考文献中有所描述-G.Busch，《Helvetica Physica Acta》1946年第19卷第3号第167-188页。-J.A.Lely和F.A.Kroeger，《Proceedings of Intl.Colloquium-Partenkirchen》，Ed.M.Schoen和H.Welker，纽约《Interscience Pub.，Inc.》1958年刊第525-533页的“In Semiconductorsand Phosphors”。-M.I.Iglitsyn等人，《Soviet Physics-Solid State》1995年3月刊第6卷第9号第2129-2135页。-0.A.Golikova等人，《Soviet Physics-Semiconductors》1971年9月刊第5卷第5号第366-369页。-Westinghouse Astronuclear实验室，《碳化硅结热敏电阻》1965年刊。-T.Nagai和M.Etoh，《IEEE工业应用汇刊(IEEE Transactions onIndustry Applications)》1990年11/12月刊第26卷第6号第1139-1143页的“SiC薄膜热敏电阻”。一般认为SiC具有随温度作指数式变化的电阻温度系数(TCR)。这种热敏电阻式TCR加上电路稳定性限制妨碍了需要大范围地监测温度方面的应用，其中，电子控制和读数的定标要求感测器具有一近线性关系的TCR，例如，电阻温度检测器和热电偶。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供若干电路结构以及使用这样一些结构的系统，所述结构可在温度升高至1300℃或更高时仍保持其完整性。本专利技术的另一目的是提供一具有基本线性TCR的SiC温度感测机构。一改进的高温结构通过使用一AlN陶瓷模片来达成，一包含SiC、AlN和/或AlxGa1-xN(x＞0.69)的电路器件通过一导电安装层粘附在该AlN陶瓷模片上。该安装层具有在模片和电路器件的1.0±.06以内的热膨胀系数，它最好是由W、WC和/或W2C制成。该安装层可以是不连续的，它带有多个相互隔开的安装件，诸安装件通过电路器件各自的电极与电路器件的不同部分连接。该模片表面被弄粗糙以与安装层黏合。在一实施例中，安装层包括一黏附到模片上的W、WC和/或W2C黏合层，以及一黏附在黏合层上并与电路器件上的电极结合的可选用的金属化层。当使用时，金属化层的TCE不超过所需温度范围的所述黏合层的TCE大约3.5倍。所述结构还可包括多个横向于电路器件设置的电极垫片，该电极垫片的组成与安装层相同，它与模片电气和机械连接，并与安装层电气连接。当使用一金属化层且电极垫片包括安装层的横向延伸部分时，该金属化层在电极垫片处的厚度最好比在该器件电极处的厚度大。若干导线可通过诸电极垫片和安装层连接与器件相连，由一反应的硼硅酸盐混合物(RBM)形成的一封装形成在该器件、安装层、诸电极垫片以及模片上的一部分导线上面。该封装最好包括一在RBM和被封装的元件之间的氧化物介面。它形成一环境障壁，该障壁的TCE与器件和模片的TCE紧密相配，或其黏度小于其利特尔顿(Littleton)软化点(~107泊)。另一种形式的封装技术使用一盖件，该盖件的材料与模片相同，它在器件上延伸并通过一由RBM形成的封装与模片结合，或通过RBM与模片反应结合。新的高温结构可用作一接触/浸入式温度感测器，用于现在是通过集成电路、高温计、电阻温度检测器、热敏电阻和热电偶、以及诸如金属线圈和带的电气-机械和容积器件、容量管以及球状温度计的应用场合。其他感测器的应用包括有辐射检测器、气体的精确流率监测和控制、槽液位监测器、湿度感测器、化学反应温度感测器以及使用随温度变化的电阻的电子电路。本专利技术还可用于压力感测器、化学感测器以及高温电子电路。本专利技术还可利用以前未认识的SiC特性，即SiC可被掺杂成具有一基本线性的TCR。如果以n-型掺杂，线性TCR可在大约22℃-1300℃的温度范围内达到。如果以p-型掺杂，TCR将随温度增长而指数式下降直到温度处于大约100℃-600℃的范围内(取决于p-型和n-型掺杂原子的浓度)，高于此温度时，可以实现一接近线性正TCR，一直到大约1300℃左右。从下面结合附图对本专利技术的具体实施例所作的详细描述，本专利技术的这些或其他的特征本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种与温度相关器件，其特征在于，该温度相关器件包括：运行系统（２８），该运行系统依赖于一基本上线性正电阻温度系数，以及掺杂的ＳｉＣ电阻（２），该电阻与所述运行系统连接以提供所述基本上线性正电阻温度系数。
【技术特征摘要】
US 2000-8-24 09/645,3831.一种与温度相关器件，其特征在于，该温度相关器件包括运行系统(28)，该运行系统依赖于一基本上线性正电阻温度系数，以及掺杂的SiC电阻(2)，该电阻与所述运行系统连接以提供所述基本上线性正电阻温度系数。2....
【专利技术属性】
技术研发人员：JD帕森斯，
申请(专利权)人：希脱鲁尼克斯，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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