Claims (2)
Цель достигаетс тем, что в чувствительном элементе дл намерени парциального давлени водорода, выполненнс л в виде канальной структуры типа металл-окисел-полупроводник, содержащем базу заданного типа проводимости , расположенные в базе, с зазором между ними области истока и стока противоположного базе типа проводимости, изолирующий слой сверху упом нутого зазора и размещенный сверху изолирующего сло электрод-зазор, выполненный из сорбирующего водород материала, например паллади , сверку между стоком и истоком размещен встроенный канал с противоположным базе типом пр водимости, сверху по крайней мере стока выполнена дополнительна об ,ласть, выход ща на поверхность базы со стороны затвора, имеюща тип проводимости, противоположный типу проводимости стока/ и перекрывающа по крайней мере сток в на правлении параллельно зазору между стоком и истоком, причем глубина до полнительной области меньше глубины стока, а кра затвора выступают за кра изолирующего сло . В чувствительном элементе также .J(eждy кра ми затвора, выступа1ощими за кра изолирующего сло , с одной стороны, и базой и упом нутой дополнительной областью с другой, создан хемоэпитаксиальный слой силлицида паллади . Это повипает адгезию затвора к базе. По другому варианту эатвор может быть электрически соединен с истоком путем образовани хемоэпитаксиального сло силлицида паллади меж ду краем затвора, выступающим закрай изолирующего сло , и областью истока. Это упрощает конструкцию чувствительного элемента. На фиг.1 показан чувствительный элемент, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.З,- сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - один из вариантов выполнени чувствитель ного элемента. Предлагаемый чувствительный элемент выполнен на основе монокристал ла кремни , например р-типа проводимости , с использованием стандартной технологии полупроводникового приборостроени . Он содержит базу р-типа проводимости, расположенные в базе области истока 2 и стока 3 п типа проводимости с электрическими выводами 4, зазор 5 между област ми 2 и 3 с встроенным каналом п-типа проводимости между истоком и CTOKO дополнительную область 6 р-типа про водимости, изолирующий слой 7 двуокиси кремни и затвор 8ИЗ паллади сверху сло 7. Кра 9 затвора 8 выступают за кра изолирукндего сло 7 по всему периметру затвора, образу места соединени 10 с базой 1 и област ми б илч -с базой 1, областью истоком 2 (по другому варианту). Затвор 8 и база 1 могут быть снабжены электрическими выводами 11 и 12. Область б перекрывает сток 3 в направлении вдоль канала 5 -(фиг.З), т.е. размер L превышает размер f . В то же врем глубина d области 6 меньше глубины D стока 3 (фиг.1). Дополнительные области б расположены как со стороны истока 2, так и со стороны стока 3, а между кра ми 9 затвора по всему периметру последнего с одной стороны и област ми б и базой 1 с другой размещен хемоэпитаксиальный слой силлицида паллади , созданный термообработкой напыленного на кремний паллади . Хемоэпитаксиальный слой показан в виде соединени 10. По другому варианту (фиг.4) дополнительна область б выполнена только со стороны стока 3, а между краем 9 затвора 8 и истоком 2 также образован слой силлицида паллади . В этом варианте затвор 8 непосредственно (а не через р-п переход) электрически соединен с истоком 2. Чувствительный элемент работает следующим образом. Между выводс1ми 4 подают напр жение , превышающее напр жение отсечки канала 5 минусом на исток 2. При этом через чувствительный элемент протекает ток насЕлщени как в обычном полевом транзисторе с нулевым напр жением на затворе (по схеме с общим истоком). Величина этого тока определ етс исходной концентрацией основных носителей зар да в канале 5, котора задаетс технологически . При подаче водорода последний сорбируетс в палладиевом затворе 8 и измен ет контактную разность потенциалов между затвором и каналом 5 (примерно на 0,5 В при парциальном давлении, водорода 10 мм рт.ст.). Это изменение приводит к увеличению концентрации основных носителей в канале 5 и, следовательно, к росту величины тока насыщени . Таким образом, изменение величины тока насыщени характеризует количество водорода в палладии и пропорциональное ему парциальное давление водорода в анализируемом газе . Чувствительный элемент практически не реагирует на другие компоненты газовой смеси. Наличие встроенного канала 5 в предлагаемой конструкции чувствительного элемента об зательно, так как канал не может быть индуциро- ван подачей положительного напр жени на затвор 8. Подача отрицательного напр жени на затвор 8 (ло отношению к истоку 2) допустима в основном варианте, следовательно, оказываетс возможным управление вольт-амперной характеристикой {.выбор начальной величины тока насыщени при отсутствии водорода). По другому варианту чувствительный элемент вл етс электрически неуправл емым, но он более прост в конструктивном отношении. Цель изобретени достигаетс за счет того, что в предлагаемой конструкции чувствительного элемента кра 9 затвора 8 расположены не на изолирующем слое 7 двуокиси кремни а на кремнии и скреплены с последним в местах соединени 10 слоем, силлицида паллади . Таким образом, кра затвора плотно пришиты к област м 6 и базе 1 (по основному варианту) или к истоку 2, области б и базе 1 (по другому варианту). Они не могут тер ть адгезию и отслаиватьс под воздействием внешних факторов. Одновременно затвор 8 ока зываетс электрически изолированным от истока 3 запертым р-п переходом между стоком 3 и областью 6. Техническим преимуществом изобретени вл етс повышение стабильности параметров чувствительного элемента и, следовательно, точности измерений, а также долговечность. Одновременно представл етс возможным повысить рабочую температуру по сравнению с известными решени ми н риску прй этом выходом элемента из стро , что повышает быстродействие Технологи изготовлени предлаг емого элемента более проста и мене критична к стабильности технологических режимов. Тем самым повышает с выход годных элементов и снижаетс их стоимость. Формула изобретени Чувствительный элемент дл измерени парциального давлени водорода , выполненный в виде канальной структуры типа металл-окисел-полупроводник , содержащий базу заданного типа проводимости, расположенные в базе с зазором между ними области истока и стока противоположного-базе типа проводимости, изолирующий слой сверху упом нутого зазора и размещенный сверху изолирующего сло электрод-затвор, выполненный из сорбирующего водород материала, например паллади , отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , и продлени срока службы чувствительного элемента ; между истоком и стоком размещен встроенный канал с противоположным .базе типом проводимости , сверху по крайней мере стока выполнена дополнительна область, выход ща на поверхность базы со стороны затвора, имеюща тип проводимости , противоположный типу проводимости стока, и перекрывающа по крайней мере сток в направлении параллельно зазору между и.стоком и стоком, причем глубина дополнительной области меньше глубины стока, а кра затвора выступают за кра изолирующего сло . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США W 4045173, кл. 23-254Е, опублик. 1977. The goal is achieved by the fact that in the sensitive element for the intention of the partial pressure of hydrogen, made in the form of a metal-oxide-semiconductor type channel structure containing a base of a given conductivity type, located in the base, with a gap between them, the source and drain areas opposite the base of the conductivity type, an insulating layer on top of the above-mentioned gap and an electrode-gap placed on top of the insulating layer, made of a material that absorbs hydrogen, such as palladium, is placed built-in A channel with an opposite base of the type of conduction, on top of at least a drain, is made additional about, a region extending to the surface of the base from the gate, having a type of conductivity opposite to the type of conductivity of the drain / and overlapping at least a drain in the direction parallel to the gap between drain and source, and the depth of the additional area is less than the depth of the drain, and the edges of the gate protrude beyond the edges of the insulating layer. In the sensitive element also .J (on the one hand, the edges of the gate, the protrusions behind the edges of the insulating layer, and the base and the additional area, on the other, palladium sillicide layer are created. This will adhere the gate adhesion to the base. Alternatively, the eatvor can to be electrically connected to the source by forming a chemoepitaxial palladium sillicide layer between the edge of the shutter, protruding the insulating layer, and the source area. This simplifies the design of the sensing element. It is an integral element, a general view; in Fig. 2 a section A - A in Fig. 1; in Fig. 3, a section B - B in Fig. 1; based on monocrystal silicon, for example, p-type conductivity, using standard semiconductor instrumentation technology.It contains a base of p-type conductivity, located in the base of the source area 2 and drain 3 of conductivity type with electrical leads 4, gap 5 between areas 2 and 3 with built-in n-type conduction channel IU waiting for the source and CTOKO additional p-type area 6 of producibility, insulating silicon dioxide layer 7 and shutter 8H palladium on top of layer 7. Gate 9 of shutter 8 protrude beyond the edge of isolating layer 7 along the entire perimeter of the shutter, forming junction 10 with base 1 and area mi b ilch-with base 1, the area of the source 2 (alternatively). The shutter 8 and the base 1 can be provided with electrical terminals 11 and 12. Area b blocks the drain 3 in the direction along the channel 5 - (fig.Z), i.e. size L exceeds size f. At the same time, the depth d of region 6 is less than the depth D of runoff 3 (Fig. 1). Additional areas b are located both on the side of source 2 and on the side of drain 3, and between the edges 9 of the gate around the perimeter of the latter, on the one hand, and areas b and base 1, on the other, is placed a chemoepitaxial layer of palladium sillicide created by heat treatment of the deposited silicon palladi The chemoepitaxial layer is shown as compound 10. Alternatively (FIG. 4), an additional area b is made only on the side of drain 3, and a layer of palladium sulcide is also formed between the edge 9 of the shutter 8 and the source 2. In this embodiment, the shutter 8 is directly (and not via the pn junction) electrically connected to the source 2. The sensing element works as follows. Between the outputs 4, a voltage is applied that exceeds the channel cutoff voltage 5 minus to the source 2. At the same time, the supply current flows through the sensitive element as in a conventional field-effect transistor with zero voltage at the gate (according to the common source circuit). The magnitude of this current is determined by the initial concentration of the main charge carriers in channel 5, which is set technologically. When hydrogen is supplied, the latter is sorbed in the palladium gate 8 and changes the contact potential difference between the gate and channel 5 (approximately 0.5 V at partial pressure, hydrogen 10 mm Hg). This change leads to an increase in the concentration of primary carriers in channel 5 and, consequently, to an increase in the value of the saturation current. Thus, the change in the saturation current characterizes the amount of hydrogen in palladium and the partial pressure of hydrogen proportional to it in the analyzed gas. The sensing element practically does not react to other components of the gas mixture. The presence of the built-in channel 5 in the proposed design of the sensing element is necessary, since the channel cannot be induced by applying a positive voltage to the gate 8. The supply of a negative voltage to the gate 8 (relative to the source 2) is permissible in the basic version, therefore it is possible to control the current-voltage characteristic {. selection of the initial value of the saturation current in the absence of hydrogen). Alternatively, the sensing element is electrically uncontrollable, but it is simpler in structural terms. The purpose of the invention is achieved due to the fact that in the proposed construction of the sensing element, the edges 9 of the shutter 8 are not located on the insulating layer 7 of silicon dioxide but on silicon and are bonded to the latter at the junction 10 of the palladium sillicide. Thus, the edges of the shutter are tightly sewn to regions 6 and base 1 (according to the main variant) or to source 2, area b and base 1 (according to another variant). They cannot lose adhesion and flake off due to external factors. At the same time, the shutter 8 turns out to be electrically isolated from the source 3 by a locked pn junction between drain 3 and area 6. The technical advantage of the invention is to increase the stability of the parameters of the sensitive element and, consequently, measurement accuracy, as well as durability. At the same time, it is possible to increase the operating temperature as compared with the known solutions to the risk of this element failing, which increases the speed of the manufacturing process of the proposed element is simpler and less critical to the stability of technological regimes. Thereby increasing the yield of the elements and reducing their cost. The invention The sensitive element for measuring the partial pressure of hydrogen, made in the form of a channel structure of metal-oxide-semiconductor type, containing a base of a given conductivity type, located in the base with a gap between them, the source and sink areas of the opposite-conductivity type, an insulating layer on top of the mentioned a gap and a gate electrode placed on top of the insulating layer, made of a material that absorbs hydrogen, such as palladium, characterized in that, in order to increase the accuracy reni, and prolonging the life of the sensitive element; between the source and drain, there is a built-in channel with an opposite base type of conduction, at least a additional area above the drain is made on the surface of the base from the gate, having a type of conductivity opposite to the type of drain conductivity, and at least overlapping in the direction parallel to the gap between the drain and the drain, the depth of the additional area being less than the depth of the drain, and the edges of the gate protruding beyond the edges of the insulating layer. Sources of information taken into account in the examination 1.US Patent W 4045173, cl. 23-254E, publ. 1977.
2.Патент США 4058368, кл. 23-254, опублик. 1977 (прототип),2. US patent 4058368, cl. 23-254, publ. 1977 (prototype)