CN1256575C

CN1256575C - 高温电路模块、温度感测系统以及化学感测器

Info

Publication number: CN1256575C
Application number: CNB018177689A
Authority: CN
Inventors: J·D·帕森斯
Original assignee: Heetronix Corp
Current assignee: Heetronix Corp
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: WO2002016897A3; EP1311815A2; CN1773231A; WO2002016897A2; DE60139130D1; US6649994B2; JP2004507728A; CN1471632A; US20020179992A1; US20030146502A1; JP3796218B2; US6576972B1; US6765278B2; EP1311815B1; RU2248538C2; AU2001280676A1

Abstract

一种高温电路模块，该高温电路模块包括：陶瓷模片(6)，在所述模片上的导电安装层(8)，以及在所述安装层上的电路器件(2)，该电路器件包含SiC、AlN和/或Al_xGa_1-xN，其中，0.69＜x＜1，所述安装层使所述器件黏附在所述模片上并且其温度膨胀系数在所述模片和器件的1.00±.06之内。该高温电路模块可用于温度感测器、压力感测器、化学感测器以及高温和高功率电子线路。

Description

高温电路模块、温度感测系统以及化学感测器

技术领域

本发明涉及若干使用SiC、AlN和/或Al_xGa_1-xN(x＞0.69)用作温度感测器件的温度感测电路及其结构。

背景技术

SiC、AlN和Al_xG_1-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。本技术领域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O.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’91Proceedings》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Al_xGa_1-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。

-O.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。

发明内容

本发明的目的是提供若干电路模块以及使用这样一些模块的系统，所述模块可在温度升高至1300℃或更高时仍保持其完整性。本发明的另一目的是提供一具有基本线性TCR的SiC温度感测机构。

一改进的高温模块通过使用一AlN陶瓷模片来达成，一包含SiC、AlN和/或Al_xGa_1-xN(1＞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1.00±.06以内的温度膨胀系数，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，金属化层的温度膨胀系数不超过所需温度范围的所述黏合层的温度膨胀系数的3.5倍。

所述模块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。

新的高温模块可用作一接触/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。本发明还可用于压力感测器、化学感测器以及高温电子电路。

本发明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发明的具体实施例所作的详细描述，本发明的这些或其他的特征和优点对本领域的技术人员来说将变得更为清楚。

附图说明

图1所示为按照本发明的一基本电阻晶片的立体视图；

图2为图1的电阻晶片通过按照本发明的耐高温安装结构安装在一陶瓷模片上的立体视图；

图3为图2所示的安装结构的一个变型的立体视图，该安装结构中使用了黏合层及覆盖金属化层；

图4为加上了导线的图2所示结构的立体视图；

图5为图4所示结构经封装后的立体视图；

图6为图4所示结构使用一不同封装后的立体视图，图中的结构包括一上模片；

图7(a)为一“堆叠式”感测器结构的剖视图，而图7(b)，7(c)和7(d)则为连接在一起形成图7(a)的结构的三个陶瓷模片(包括器件、电路和导线)的平面视图；

图8为图2-6的每一实施例中黏合层和模片之间的介面的放大剖视图；

图9-17所示为最新发现的掺杂SiC的线性TCR特性的示意图；

图18和19所示为指数式下降电阻～温度特性以及由于使用不同的SiC掺杂浓度由指数负TC转换为接近线性正TC的示意图；

图20为使用本发明的一般系统的部分框图和部分立体视图；

图21为本发明用于温度感测器的示意图；

图22(a)和22(b)分别本发明用于压力感测器的正视图和电路示意图；

图23为使用本发明一MESFET(肖特基金属栅极场效应电晶体)的立体视图。

具体实施方式

本发明提供了一种电路器件诸如温敏器件的新结构，它可使器件在高达1300℃的高温下运作，而不会降低性能或使其接触中断，或使该器件中所用的任何混合电路脱开。本发明的电路可提供与温度有关的感测器的功能，诸如温度、压力、流量和液位测量，以及提供诸电子电路功能，温度范围可以小于-195℃至大于1300℃，而且还可承受种种困难的环境。用本发明制造的温度感测混合电路经校准后用在小于22℃至大于1300℃的空气环境中获得了可重复或可再现的温度测量值。该混合电路经测定在-195.6℃至1300℃的范围内不受热震影响。该温度范围和对热震耐受力的程度大大超过了已有技术的混合电路。

混合电路可包含一或多个半导体晶片，每一晶片用作一电阻或一集成电路(IC)。选择具体的材料以及它们的组成来给予该混合电路以不同的热范围和抗蚀性能。混合电路像IC一样；它们均由一个以上器件组成，彼此连接在一起和/或通过一外电路与外界连接。不同的是：在混合电路中用模片作为一个个器件“晶片”(或有时为一个晶片和其他一个个器件晶片)的安装基底，及它们的互连电路，而所有的IC器件和互连电路都是单块地构成在一个半导体圆片上的。

图1所示为两端带有电极4a，4b的基本电阻/IC晶片2。该晶片必须以SiC、AlN和/或Al_xGa_1-xN(x＞0.69)形成。该晶片可以包含其他半导体材料和组合物的薄膜片，只要至少该晶片厚度的90％是由SiC、AIN和/或Al_xGa_1-xN(x＞0.69)组成的以确保所要求的模片和晶片之间的温度膨胀系数TCE匹配得以保持这些材料具有高抗热震性能。选定一电阻作为付诸实施的器件是因为对一给定的半导体材料，它比任何半导体器件的温度范围都大而且适合于实用。因为它们与陶瓷AlN、SiC、AlN和/或Al_xGa_1-xN(x＞0.69)的TCE匹配非常接近而且是至少可以用到最大的温度范围1300℃的已知的半导体。SiC、AlN和/或Al_xGa_1-xN(x＞0.69)在300°K时各自基面中的TCE分别为4.2×10^-6/°K、4.2×10^-6/°K和4.5×10^-6/°K；在300°K时各自的热导率分别为4.9、2.0和1.5W/cm°K；而电阻以外的半导体器件型的最大温度范围分别为＜0℃至≤1160℃、＜0℃至≤1010℃和＜0℃至≤930℃；以及融点温度分别为2500℃、2800℃和＞1500℃。

图2所示为一完整的不含导线的电路结构，其上覆盖着图1所示但倒转的晶片2。该器件形成在一AlN陶瓷模片6上，该AlN陶瓷模片作为一热稳定性和环境稳定的混合电路的平台。该电路可用于使半导体器件/IC晶片彼此互相连接，并与外界互联，而晶片则实施感测器和/或电子功能。或者，在模片上形成的电路可以在没有晶片的情况下用作温度/压力/应力电阻感测器。模片的TCE与晶片的TCE紧密相配(至1.00±0.6内)，具有高抗热震性能，并且与电绝缘。

AlN满足了作为模片的这些物理性能和电性能，而且具有其他的优点。用于本发明目的的多晶陶瓷AlN的物理性能和电性能是：TCE在300°K时为4.4×10^-6/°K以及在1273°K时为5.3×10^-6/°K；热导率为1.5瓦每厘米°K；电阻率在300°K时＞10¹⁴欧厘米(Ωcm)；抗金属化学反应等于或高于其他的商业陶瓷；在2500℃升华的理想的化学键稳定性；可持续使用的的最大温度为1150℃和1800℃之间，具体的温度数位取决于环境温度；诺氏硬度约为250千克每平方毫米；剪切强度约为450Mpa；抗弯曲强度约为315Mpa；密度约为3.30克每立方厘米；孔隙率为0％。

单晶AlN也可用于模片。然而，目前它比多晶陶瓷AlN贵很多，而且其平滑表面需要弄得粗糙些以黏合在安装层上(这将在下面论及)。作为本发明的目的，所述陶瓷“模片”并不限制于多晶陶瓷。

一安装层8，在图中所示为一对隔开的安装件8a和8b，分别与两晶片电极4a和4b对齐并使晶片及其电极得以机械地固定至模片上，并提供电连接至诸电极上。

电极垫片10a和10b最好是以与安装件8a和8b相同的材料制成，它们横向于晶片器件设置在模片上并分别与安装件接触。诸电极垫片由一或多个供给安装件电流路径的薄或厚的膜组成。

在图3中的器件中，图中未示出晶片2或电极4a和4b，这样可以清楚见到下层的元件，安装件8a和8b包括下面的黏合层12a和12b以及覆盖在黏合层上的金属化层14a和14b；金属化覆盖层可用于增大电流路径的截面面积，保护安装层免受侵蚀，和/或提供晶片电极的连接。电极垫片10a和10b作为安装件8a和8b的延伸部分，它们均具有一黏合层，该黏合层是它们相应的安装件黏合层12a或12b的延续部分，以及一金属化覆盖层，该金属化覆盖层是它们相应的安装件的金属化覆盖层14a或14b的扩大的延续部分。

黏合层12a和12b为薄的或厚的材料膜，该材料使金属化覆盖层固定在AlN模片表面。为达此目的，它们的TCE必须与AlN模片和晶片的TCE紧密相配(至1.00±0.6内)，它们必需不与模片产生化学反应，而且在它们和金属化覆盖层之间几乎没有或完全不产生化学反应，直到最大的工作温度。进一步要求的特性是较小或没有固溶性及不在黏合层和模片之间互扩散，以及熔点比最大工作温度大。没有反应、固态熔解以及黏合层和模片之间互扩散，可以确保黏合层不会在高温下因为与模片反应而损耗，以及模片表面不会变成具有导电性。TCE相匹配则确保了黏合层不会在热循环过程中从模片表面剥离。

相对于金属化覆盖层来说，黏合层应该较少或没有化学反应、互扩散结合和/或固态熔解，在介面和靠近介面处保持清晰，它们之间的最大固熔度必须有一定限制以使它们不形成一同形或假同形的相图，直到最大的工作温度。这些要求确保了黏合层不会因与金属化覆盖层反应而被完全损耗，否则将允许电极垫片10a和10b在热循环过程中与模片分层。

钨(W)、WC和W₂C所具有的物理和电性能极佳地满足了对黏合层的所有这些要求。当黏合层和晶片电极在没有金属化覆盖层的情况下可良好结合时，可以不再需要该用金属化覆盖层。一W黏合层或W有一内部C层，在处理过程中转化会在两外W层之间转换成WC的就将是这样的情况。因为当器件例如用作化学感测器而暴露在一氧化气体环境中时，W氧化，而金属化覆盖层可在该环境中保护它。为此目的，金属化覆盖层应为非氧化的材料，铂、金、钯和银是适合的材料。金属化覆盖层在电极处的厚度最好比在安装层处的厚度大，以易于导线与它们的结合或焊接。

金属化覆盖层必须是可结合至晶片电极以及黏合层的。金属化覆盖层和下层的黏合层之间的互扩散或固溶性必须不能导致金属化覆盖层的完全损耗，否则晶片电极结合可能会削弱以及晶片电极会在热循环过程中与安装层分层。对于真空、惰性或还原的环境，由于不存在氧化问题，很多其他的材料就可用于金属化覆盖层，诸如W、WC、W₂C、Ag、Cr、Hf、HfC、Ir、Mo、Ni、Nb、Os、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Ta、TaC、Ti、TiC、V、Y、Zr以及ZrC。诸如与W在有关的温度范围会形成合金或金属互化物的材料Co不应使用。

金属化覆盖层和模片或黏合层之间不必具有紧密相配的TCE。相信这是因为金属化覆盖层具足够韧性以吸收膨胀和收缩率之间的差所导致的应变。只要金属化覆盖层的TCE是在模片或黏合层的TCE的3.5倍之内，结构整体性就会在高温时保持。

多层金属化覆盖层可加在电极10a和10b上来增加它们的电流量，提供耐蚀性并使导线易于结合或焊接。参与导线结合和焊接的金属化覆盖层的厚度必须是导线直径的至少0.05倍。

图4是与图2相似的图，只是在电极垫片上加上了导线16，以在高温器件和外部电路之间提供电连接。导线被结合或焊接在电极垫片上而且应该具有紧密相配的TCE(下面将述及的图6的实施例除外，其中的压力使导线和电极垫片之间保持接触)。为防止导线-电极垫片的结合或焊接在热循环过程中分离、互扩散、固态熔解，已结合或焊接的导线和电极垫片层之间的化学反应必须不会损耗下层黏合层。可在真空、惰性或还原环境中工作高达1400℃的导线的合适材料包括：Ni、Pd、Pt及其合金和金属互化物，以及Ni-Cr合金；对于工作高达1300℃的，也可使用Au-Pt、Au-Pd、Pd-Pt以及Ag-Pd合金。然而，如果这些材料在温度范围中是会和W形成合金或金属互化物的，那它们就是不适合的。

图5示出了图4器件的一种变型，其中该器件被一种封装材料18包覆。该封装可具有一或多个以下的功能：(1)协助晶片黏附至安装层；(2)协助安装层和/或电极垫片黏附至模片；(3)协助导线的黏合，特别是当多块模片叠加在一起时在模片中延伸穿过的导线；以及(4)对器件作环境和物理保护。

较佳的封装材料是一反应的硼硅酸盐混合物(RBM)。硼硅酸盐混合物与器件元件接触时的热反应导致器件被接触的表面氧化，形成一使RBM与器件结合的氧化层。该氧化层以参考号20标示在图5的虚线部分中。

当封装只是用于黏合的目的而非同时用作环境保护时，对于RBM组分和制备的要求就要松得多。对用于黏合和环境保护的目的的材料的要求是：

-在温度高达1300℃时，它应该一直是电绝缘体。

-应该不会有导电金属沾污下面的器件的任何一部分。

-应该是玻璃形成体，为的是形成环境保护以及在快速热循环过程中得以留存。

-应该具有高的结合活性以形成一反应的混合物。

-为易于加工，未反应的混合物应该可以在低温时起反应。

-末反应的混合物在温度超过1300℃时应该化学和机械稳定。

-应该具有与模片和晶片紧密相配的TCE，或黏度小于其Littleton软化点。黏度随温度增加而减小，这可以让RBM在热循环过程中密封它自己。

B₂O₃和SiO₂的混合物已显示出可适于这些目的。它们可被混合在一起并作为干粉加在表面上。为用作环境保护和黏合/截留，限制RBM混合物中的SiO₂的分子浓度最大至0.46，可以使该混合物的TCE至少和AlN模片的TCE一样大(摩尔百分比不大于46，重量百分比小于43)。

对于不带环境保护的黏合/截留应用，RBM化合物最好含有比SiO₂(SiO₂摩尔百分比小于50，重量百分比小于47)较多的B₂O₃(它会熔融以刺激反应)。最大的B₂O₃摩尔百分比受到RBM黏度和封装的表面张力必须足以将封装保持在位的要求的限制。

较佳的制备过程是首先将B₂O₃和SiO₂混合在一起，然后将该混合物磨成细粉。如果只是供黏合/截留的应用，混合的组成部分可以分别研磨成粉然后再混合。研磨后颗粒的平均尺寸应该小于500微米，越小越好。它可以作为干粉加在器件的表面或分散在有机溶剂中，但它在反应之前应该是干的，以防止裂解。

然后将此包覆的结构加热至至少为B₂O₃的熔化温度(460℃)，最好是在氧化或者是惰性气体环境中。加热可使用通常和快速的热技术。当该被包覆的器件快速地通过B₂O₃的熔化温度时，反应过程就更顺利，因为总的反应时间大约为1秒。最佳加热方法是使用IR加热快速热退火。在反应过程中，B₂O₃熔化并与SiO₂反应形成釉或玻璃。当B₂O₃熔化并且SiO₂反应时，B₂O₃和SiO₂通过将与它们接触的表面氧化而与所述可氧化表面结合。

图6所示为装置的另一种变型，其中用一第二AlN模片22覆盖器件的暴露的表面。该第二模片22通过一RBM封装24保持在位，该RBM封装29结合到两模片6和22的相面对的表面(RBM在图6中画成透明的目的是为了能看见被封装的元件)。第二模片22保护所有下层面的器件的元件，而且还利用RBM产生的压缩力使导线保持在电极垫片上。

一种多层混合电路可由图4，5和6所示的实施例的任何组合通过多层器件的垂直堆叠形成，用一单独模片作为每层的电路平台。不同层的电路可通过模片中的路径互相连接。这种结构的类型如图7(a)-7(d)所示。

图7(a)示出了整个器件，它是一温度补偿的化学感测器。一上层模片700也示在图7(b)中，其上载有一由化学敏感材料形成的条状感测器702。该模片结构是一限流器，其导电性是由与环境的表面反应控制的。条状感测器下面的若干隔开的化学感测器接触垫片704与通过模片700上表面上的若干金属化垫片705配合，并通过金属化路径706分别与模片侧面的导线接触垫片708相连接。

上层模片700通过一中间隔离模片712与一较低温度补偿模片710电绝缘，这也示出在图7(c)中。隔离模片712上载有一对导线714，诸导线与感测器模片700上的接触垫片708接触。这样，可以通过一信号示出条状感测器的导电性，因而也示出在环境中的性质。

也示于在图7(d)中的温度补偿模片710，包括一带有若干电极垫片717的温度感测电阻716，诸电极垫片717装置在该模片上表面上隔开的接触垫片718上。一对导线720穿过接触垫片718并能检测出电阻716的电阻值，因此也就可以感测出温度。这种资讯可用于补偿化学感测器输出中温度引发的误差。一RBM封装722把上、下和中的模片密封并结合在一起。

如图8所示，黏合层12通过嵌入模片表面中的缝隙内而保持在模片6上。每单位区域所需的缝隙数目随缝隙深度的减小而增加。尽管难于确定数量，但良好的黏合显然是可以在具有粗糙外观的AlN模片上获得。而在非常光滑和有光泽的AlN模片表面上不能获得有效的黏合。

模片表面可通过化学或热蚀刻技术弄粗糙。在空气中使光泽表面加热至1000℃一秒钟就足以使之变粗糙而获得良好的黏合。弄粗糙比较容易获得，因陶瓷AlN是多晶体并含有痕量浓度的黏合剂(诸如氧化钇)；这些因数提供给非均匀的表面蚀刻率。

黏合层可通过一些气相沉积技术可以以正确的化学计量施加在AlN模片表面，诸如RF/DC溅射、RF/DC共溅射、电子束蒸发和化学气相沉积(CVD)。在黏合层的沉积过程中模片的温度并不重要，因为黏合是由物理结合而非化学结合发生的。

沉积时，黏合薄膜的密度将小于理论密度，除非通过CVD来沉积。可以通过热退火使薄膜密度增加以及晶粒边介面积减小。当密度或晶粒边介面积对于保护黏合层/模片表面不受金属化覆盖层的影响很重要时，黏合层应该在加金属化层前退火。退火温度范围一般为800℃-1400℃；密度和颗粒生长取决于温度和时间。退火大气氛应该是真空或惰性气体(诸如Ar或N₂)。

钨(W)黏合薄膜可以通过“成形”部份地或全部地转换为WC和/或W₂C。在此过程中，最好通过CVD把碳加到沉积或退火的W黏合薄膜上或通过诸如丝网漏印把石墨加在W黏合薄膜上。W薄膜通过在800℃-1400℃的温度范围内(最好为较高温度)热致扩散(“成形”)而变化为碳化物。

如果黏合层要由一或多层金属化覆盖层覆盖的话，沉积的黏合层的最小厚度最好为0.1毫米。如果不使用金属化覆盖层，黏合层的最小厚度必须满足下列要求：(1)黏合层的处理后的厚度必须超过模片表面糙度至少为晶片的电极厚度；(2)黏合层的截面面积必须足够以提供器件所需的电流；以及(3)黏合层必须足够厚以允许它如果与RBM反应后(如果使用RBM的话)黏合层有局部损耗。试验研究指出：被此反应消耗的钨及其碳化物小于500埃(Angstrom)。

黏合层上的金属化覆盖可由一或多层组成，每一层都是顺次加上或沉积的。取决于所选择的具体金属化材料，金属化层可藉由印刷、丝网漏印、电镀或气相沉积等技术来加上。

经处理的金属化覆盖层可由一或多个元素混合物，或合金的单独或分级组成构成。经处理的金属化覆盖层可以就是加上或沉积上的，或可以再经热处理重新分布薄膜组分或使组分起化学反应。在热处理过程中，在一层或多层(但不是全部)金属化覆盖层中可发生熔化，但产生的化合物和/或合金必须在相同的处理温度下为固态。例如，可在超过Au的熔化温度但低于所需合金的熔化温度下将Au/Pt多层结构加热形成Au-Pt合金，在这种情况下，只有Au熔化，并且被Pt快速消耗以形成合金。

当黏合层上使用金属化覆盖并且同时使用RBM封装时，大约有100-1000埃可氧化的金属化层材料将会损失掉以通过与RBM反应而形成一氧化层。对于所研究的与RBM反应时的反应特性的金属中，只有Au和Pt没有被发现产生氧化。

对于在接触垫片上的金属化覆盖，金属化层的最小厚度是导线直径的0.05倍。然而，最小厚度最好至少是导线直径的0.1倍可增加得率并改善导线和电极垫片之间结合的糙度。

金属化覆盖层的最大厚度受到由于黏合层和金属化覆盖之间的TCE不同因而有施加于电极垫片的应变或张力而受到限制。金属化覆盖的厚度的上极限已发现比黏合层厚度大60倍。金属化覆盖与RBM形成的氧化物层时的牺牲或损失与黏合层上的金属化覆盖的损失即与RBM形成氧化物层的损失是相同的。

晶片电极可通过热压接合、扩散结合或钎焊与安装层结合。在热压接合中，晶片电极被压在安装层上，并且被加热，通过互扩散由压力和温度相结合诱导结合。在热压接合中，一个表面上的材料扩散入并改变它所接触的表面上材料的组成成份。该过程是被热启动并可在加热时把安装层和晶片电极压在一起作为帮助。例如，具有相向W表面层的安装层和晶片电极可通过将一薄碳层加到其中一表层或两表层而彼此扩散结合，使中间具有碳的两表面彼此牢牢地靠在一起而使两表面固定，并且加热该结构至大约700℃。碳将会被耗用并并消耗W而形成W₂C和WC。产生的W₂C和WC通过变成彼此的一部分而把晶片电极与安装层相结合。

钎焊涉及至少把参与结合过程中的一个组成成份熔化。例如，对于具有相面对的表面层Pt的安装层和晶片电极，可以通过将一薄Au层加在其中一表面层或两表面层上来进行钎焊，使中间具有Au安装层和晶片电极彼此坚固地靠在一起而加以固定，并把该结构加热至大约1065℃。Au熔化，被面对的Pt层损耗而形成Au-Pt合金。该合金通过变成彼此的一部分而将晶片电极与安装层结合起来，Au-Pt合金的熔化温度远大于Au的熔化温度，但小于Pt的熔化温度。

导线可以通过结合或焊接至电极垫片的金属化覆盖层而被固定。导线材料的TCE应该在诸金属化覆盖层的复合TCE的大约1.1倍以内。待结合或焊接至电极垫片的导线的部分可以弄平整，在这种情况下，垂直于其平整的表面的导线厚度是用于确定电极垫片的金属化覆盖层的最小厚度的合适的直径。

还可通过将诸导线穿过混合电路的电极垫片或安装层区域的孔中而连接起来，并将诸导线从孔伸出的各端在模片上压扁。AlN陶瓷非常坚固，能够适合于这种方法。

图6所示类型的10个器件的制造如下：

SiC电阻的制造

1.抛光、清洁以及使SiC圆片复合电气质量以确定精确的电阻尺寸。

2.氧化SiC圆片。

3.从SiC圆片上表面除去氧化物并进行电气质量测试。

4.通过化学气相沉积(CVD)将2000埃TiC+C层沉积在暴露的SiC表面上。

5.通过溅射将1000埃W层沉积在TiC+C上。

6.通过使W/C/TiC/SiC退火渗碳W层(1200℃，2小时)形成WC和/或W₂C/TiC/SiC。

7.通过溅射将1000埃W层沉积在WC和/或W₂C上。

8.通过在Ar中退火(1000℃，1小时)形成o层。

9.用光掩膜使电阻电极区域暴露(图1中的元件4a和4b)。

10.通过溅射将1000埃Pt沉积在电阻电极区域上。

11.王水蚀刻和剥离来在SiC圆片上形成电阻电极区域阵列。

12.将SiC圆片切割成若干电阻晶片(见图1中的元件2)。

AlN模片上的薄膜电路和电极垫片的制作

1.将SiC陶瓷模片切割成若干1.9厘米×1.9厘米(3/4英吋×3/4英吋)正方形的AlN模片(见图1中的元件6)，并加以清洁。

2.通过溅射将2000埃W层沉积在AlN模片的粗糙表面上。

3.用光掩膜使电极垫片和薄膜电路区域暴露(见图2中的元件10a，10b，8a和8b)。

4.通过溅射将8-10±2微米的Pt沉积在W上。

注意：可以分2个步骤来进行(薄膜电路只需要1.5±0.5微米的Pt)

5.通过蒸发将1000埃Au沉积在Pt上。

6.剥离光蚀刻。

7.在室温以50∶50的去离子水∶过氧化物蚀刻溶液除去多余的(暴露的)W。

晶片电极4a，4b与薄膜电路8a，8b的结合

1.设置晶片2便得其电极4a，4b在薄膜电路8a，8b上。

2.将成对的晶片/AlN模片6放置在两石墨圆筒之间。

3.将组件装载入RF加热的炉子中，使该对被压在一起。

4.在Ar中加热组件，在不到2分钟内使温度升至1000℃，然后关掉加热器，T＞1000℃。

5.从炉子中取出组件前，让组件冷却30分钟。

6.从石墨圆筒中取出。

导线

导线(见图4中的元件16)被焊接至器件的一些但不是全部的电极垫片10a，10b。

最后的制作

1.将器件放置在一Al₂O₃陶瓷片上，电路朝上。

2.将导线(当没有预先焊接在上面时)设置在诸电极垫片上面。

3.器件的电路侧和导线被一未反应的干粉形式的60wt％B₂O₃-40wt％SiO₂混合物包覆。

4.将一覆盖AlN的模片放置在未反应的硼硅酸盐混合物上面。

5.将组件插入管式炉中(空气环境)，预热至600℃-1000℃。

6.插入后一分钟，将组件取出，成图6中所示的形式。

性能结果是从一3-区横向管式炉中的五种结构以及从一箱式炉中的一种结构得到的。在管式炉中，诸结构通过长为46厘米(18英时)、直径为0.25毫米(10密耳)的Pt线与炉终端外侧电连接。使用一4-导线以确保电压的测量值可以代表SiC的电阻。每一电极垫片的一导线与一恒定电流源连接，而另一根导线与一高阻抗电压表连接。始终用一恒定电流通过SiC电阻，诸电阻两端的电压降作为炉温度的函数记录下来。每个电压值的读数的电阻是通过其电阻器的输出电压除以输入电流而得出的。

管式炉的温度是用N-型热电偶来测量的，所述N-型热电偶设置在炉中器件的旁边。所述热电偶被包覆并用垫圈以使它们的温度范围达到最大以及使它们的飘移达到最小，而且它们有17分钟的反应时间(至99％的温度改变)。

由于受到炉的稳定性、热电偶的反应时间和飘移的限制，管式炉中的测量精度被限于±100℃。温度在低于800℃时读出，这是因为炉子800℃温度范围时不稳定。高于800℃时，炉子将在大约1小时左右稳定至±50℃以内。很多数据是动态地取得的，或当振荡热电偶值为给定炉温度的最大或最小值时读取的。温度若高于1200℃，是处于热电偶范围的极高端，此时，热电偶电压输出(作为温度的函数)中将发生不确定的飘移。

如果TCRs是指数的或近似指数的，那么，最大/最小输出电压的变化至少几倍地大于那些记录到的变化。测试控制不足以提供用于形成一TCR曲线的数据；然而，观测足以识别TCR在一超过温度范围＞1000℃的线性-线性曲线上的TCR的包络。

图6中所示的5个器件是用SiC圆片电阻元件制造的，圆片由圆片制造商用氮作n型掺杂。SiC圆片制造商所报告的掺杂浓度分别为3，8.5，3，2和1×10¹⁸厘米^-3，它们用作样品1-5。自5个不同的SiC电阻器获得的电阻作为温度的函数绘制在图9-17中。SiC电阻器的输出电压对温度的曲线基本上是一线性曲线，在起点温度以上(100℃～600℃)阻值随温度的增加而增加。

在箱式炉中，仅在样品4上进行了可靠的测量，其掺杂浓度为2×10¹⁸厘米^-3。使用一2-线导线，每一电极垫片的导线与一HP34401A微欧姆(MicroOhm)/豪微伏伏特计相连接；SiC电阻器、输入/输出电路以及一被引入减小噪音的箝位RC电路的总阻值由万用表直接读出。炉子的温度用一R型热电偶来测量，该R型热电偶具有一分钟的反应时间并将其结设置在靠近炉中的样品。由测量得到的数据图示在图16中。

图16中，一拐点[由正温度系数(PTCR)阻值反转至负温度系数阻值(NTCR)]发生在0℃和120℃之间。可能的解释如下：虽然诸样品是n-型掺杂的，但它们含有p-型杂质(主要是铝)。如果：(a)增加/减少传导电子和孔穴的唯一机理是取决于本征浓度对温度的关系以及(b)电子/孔穴的平均自由路径长度对晶格温度(高格子温度导致平均自由路径长度较短)的关系是减小导电性的唯一机理，则该半导体的阻值将随温度增加而平稳地增加(PTCR)。

所述“拐点”发生在从掺杂物原子的电子/孔穴开始至`冻结出′的温度范围内。在这种情况中，掺杂物原子为参与导电过程而释放其电子/孔穴的能量大于或大约等于周围环境所提供的能量。如果温度减小至此范围，则影响导电性的主要因素是：(a)可参与导电的电子/孔穴的数目(掺杂物原子浓度在此温度范围内大于本征电子/孔穴浓度的很多数量级)，以及(b)电子/孔的平均自由路径长度。

当温度减小时，平均自由路径长度就增加。因此，如果这是唯一的活动机理，电阻值将随温度减小而减小。随温度减小而减小的阻值变平，然后增大，因为越来越少的掺杂物原子接收足够的能量而变成电离的(释放它们的电子/孔穴以参与导电)。该过程是温度的一指数函数，以致于TCR最后变为负数(随温度减小而增大)。

p-型掺杂物(~0.4电子伏)的活化能(主要是Al作为背景污染大约在5×10¹⁵厘米^-3)比主要的氮n-型掺杂物(~0.1电子伏)的活化能大很多。此外，当基质晶体内的浓度增加时，掺杂物原子的活化能在一能量范围上散开。

因此，有两个`冻结′范围，其中电阻值将随温度减小而指数式增大。发生由指数NTCR反转为近线性PTCR的准确温度(或温度范围)是施主(n-型掺杂物)和受主(p-型掺杂物)的冻结率两者对温度的结果。

出乎意料地，与以前的报导不同，这些测试中证明了n-型SiC的电阻值不会随温度增加而指数式增加。反而发现在大约22℃至1300℃的温度范围内重氮掺杂的n-型SiC具有线性TCR。若以p-型掺杂，在较低温度时的负TCR后面接着就是一正的近线性TCR(在大约100℃-600℃的温度范围外)，具体温度数位取决于掺杂浓度，线性范围扩展至至少约1300℃。

指数式NTCR后面跟着的一近线性PTCR的例子请见图18和19。它们是基于使用一加热板获得的数据；制造商的掺杂型和浓度是：图18(Al，p-型，5×10¹⁸厘米^-3，补偿n-型的浓度不知道)；以及图19(Al，p-型，1×10¹⁹厘米-3，补偿n-型的浓度不知道)。元素周期表中任何组III族元素都可用作p-型掺杂剂，而^Al是较好的，因为它具有最小的活化能。

可以预料到，“拐点”温度将随所给定样品内的n-和p-型浓度之间的差的减小而增加。例如，可以用两种n型样品，一个是n＝5×10¹⁸厘米-3和p＝5×10¹⁷厘米^-3的样品，而另一个是n＝1×10¹⁹厘米^-3和p＝5×10¹⁸厘米^-3的样品。预料第二种样品的“拐点”将发生在比第一种样品为高的温度处。

本发明所提供的安装结构可用于使SiC器件成为超过SiC本身理论上预言可作为半导体器件的温度范围和条件的稳定的温度感测器。图6中的封装结构已表明，在大约22℃至1300℃的范围内，它是不受热震干扰的。图4的封装结构已显示，在温度大于1150℃的空气中至少8小时以及温度在1300℃至少3小时可保持其稳定性。在温度高于1150℃的空气中，AlN模片的机械性可能从极硬慢慢地变为易碎，但这种改变所需的时间极长。RBM封装应该可消除在高至1300℃的空气中模片的机械性能的退化。

本发明的新颖性可以概括如下：

-可运行于温度高达1400℃的惰性环境(Ar，N₂)中，其运行温度仅受冶金结的限制。

-在氧化环境中的最大温度大约为1350℃。

-在还原性大气(H₂)中的最大持续运行温度大约为1300℃。

-很高的抗热震性能。

-受机械限制的温度范围小于-195℃至1400℃。

-SiC、AlN和Al_xGa_1-xN(x＞0.69)电阻晶片的温度范围由小于0℃至大于1300℃。

-W、WC和W₂C电阻薄膜的温度范围小于195℃至1400℃。这些材料是电阻，它们的阻值是一温度和应变的函数。因为它们的热膨胀系数与AlN的紧密相配，它们的阻值(或导电性)对温度的改变可用于测量温度。

-可用于电子功能和电阻器以外的半导体器件的温度范围是：

SiC：＜0℃-1160℃。

AlN：＜0℃-1110℃。

Al_xGa_1-xN(x＞0.69)：＜0℃-930℃。

-在静止空气中温度改变的响应时间远小于0.1秒。

本发明的应用包括温度感测器、压力感测器、化学感测器以及高温电子电路。下面将先介绍温度感测器。这类型器件的灵敏度用于测试温度、电磁辐射能或功率、流动速率、槽液位元、湿度以及化学反应。温度感测器用于电路线性化、与温度有关的电阻补偿、电压调节以及开关等。

当用于感测温度时，提供温度示数的器件晶片的阻值由测量一恒定电流偏置下的电压降或在一恒定电压偏置下其输出电流来监测。晶片温度会被影响，诸如被自其周围吸收的辐射所影响、被气体和/或液体中的浸渍所影响以及被与固体表面接触所影响。吸引辐射并转换成热可以在任何或所有的混合电路元件中发生：除了器件晶片以外的任何元件所吸收的辐射必须通过热传导传送到晶片。对于浸渍/接触感测器，热必须通过热传导从混合电路的表面传送到晶片。因此，晶片和周围环境之间的混合电路元件应该具有高热导性和/或必须很薄。

温度测量器件包括：(1)集成电路，诸如晶体管、辐射热测定器以及热电体；(2)高温计，它对红外线、光以及声波长敏感并将输入波长通过IC、电阻温度检测器或热电偶转换为光或电子输出；(3)电阻温度检测器，它包括线形金属，Al₂O₃以及箔上的薄或厚的薄膜，其中金属电阻作为温度函数的改变在一恒定的电流偏置下产生电压降变化；(4)热敏电阻，它包括热压和/或烧结陶瓷(通常是氧化物)，并用嵌藏线来进行电接触。它们的运行原理和电阻温度检测器是相同的；(5)热电偶，它包括线形金属或薄膜，由在两个不相同的金属之间的结产生取决于温度的电压。虽然热电偶不需要诸如电流至其结的电输入，但它们需要一电输入以保持一基准结；(6)诸如金属线圈和带的电气-机械和容积器件、容量管温度计以及球状温度计，其中金属或液体的膨胀及收缩被利用来测量温度。

使用本发明作为温度感测器来测量电磁辐射时，辐射输入能是在它被转换为热能之后进行测量的。辐射能转换成热能是在材料中完成的，通常是薄或厚的薄膜，它们通过吸引辐射而被加热。该热通过热传导被传送到温度检测器。该类型的辐射检测器被用于检测、定标以及控制以下的输出：(1)用于工业和医疗业的雷射器；(2)用于诸如半导体照相制版平版印刷术的曝光测量的紫外线(UV)源；以及(3)用于炉加热的红外(IR)灯。高温计应用同样的原理来读出作为温度的输入辐射。接触温度感测器最通常是用于雷射器和UV能中，功率和曝光检测器为热电物质和热电偶堆；ICs、电阻温度检测器以及热敏电阻最通常是被用于高温计。

本发明可适用于精密流量监测和气体控制，在质量流量控制器中把它用作温度感测器(通常为电阻温度检测器)。在这些器件中，总气体流量的部分被传送到主流量通路周围，转向的气体当通过此转向通路时被加热。每一气体在恒定电压下具有已知的以及独特的热值。因此，沿转向流量通路以串联形式配置的多个温度感测器之间所测得的温度差可被用于测量和控制通过该器件的气体流率。诸种应用包括诸如需要精确流率控制的半导体IC晶片的制造过程。

诸如电阻温度检测器、热敏电阻以及热电偶的温度感测器也可以通过暴露于主气体和液体流而用作为气体和液体流量感测器。在这种情况中，该感测器被一恒定电流源加热，并通过感测器电阻(电压输出)中的变化来测量流率，在此流率中，自感测器移除的热与液体流率成比例。诸种应用包括石油、气体和化学输送管，炼油，高度计以及流速计。

当用于测量槽液位时，用本发明的温度感测器的操作原理与上述流量感测器所作的描述相似。此时，周围环境的热值取决于气体或液体感测器的环境以及媒质的密度。本发明的温度感测器设置在槽中已知的液位处，并示出该槽的液位是否低于或高于感测器的位置。热敏电阻最常用于这种应用，它包括很多诸如用于储存燃料、冷却液、制动液、液压体或传动液的小槽。

当本发明用于一湿度感测器时，其操作原理与感测流率和槽液位相同。在湿度感测器的情况中，大气中的水容量影响大气去除自加热的感测器上的热的能力，所述感测器通常为电阻温度检测器或热敏电阻。

对于化学反应的检测，接触或可浸于液中的温度感测器测定化学反应发生时的温度，该反应导致媒质的温度升高或降低。该感测器必须不参与反应或因反应而损坏(至少直到测量完成)。本发明在此的应用范围包括化学、医药、化妆品、塑胶和橡胶聚合物、金属以及合金的制造和研究以及发展。

在电子领域内，本发明的阻值和温度的相关性可应用于很多方面，包括自动回复式保险丝、电压调整、桥式电路和开关。作为自动回复式保险丝，正温度系数热敏电阻被用于保护电子电路突然的电流聚增。因通过热敏电阻的电流聚增会导致其电阻值在一小的温度范围指数式增加几个数量级，有效地关掉电路的电源。对于电压调整，负温度系数热敏电阻被用于限制和控制电源电子电路两端的电压降并保护电池充电期间的电子电路。因为增加的电流～电压而导致的温度增加，导致热敏电阻的阻值在一小的温度范围指数式降低，有效地退出所有的并联电路。另一重要的应用是延迟和平滑输入的电路功率来作为输入或接通时浪涌的保护，其中一负温度系数热敏电阻最初作为一漏泄开路，然后由电流加温。这导致其电阻值指数式减小直至它变得比电路的阻值小为止。

当本发明用于一桥式电路中时，正和负的温度系数热敏电阻以这样一种方式配置：允许它们的组合电阻～温度特性以在一给定温度范围维持恒定电路电阻。这对于恒定电流源和恒定电压电源是非常重要的。应用本发明的开关可用于那些目前使用硅ICs、电阻温度检测器、热敏电阻、热电偶以及电气机械和容积器件作为一参数的函数(诸如在加热、通风以及空气调节系统中的温度)来实施接通或关闭电路的开关。

图20所示为用于一操作系统28的本发明的结构，若干实例是：一如上所述温度测量、电磁辐射检测、流率感测、槽液位、湿度或化学反应检测、或应用于电子电路的一温度感测器，以及下面将要描述的压力感测器、化学感测器以及高温电子电路。该新结构30提供一输入至一处理电路32，该处理电路处理输入资讯以提供一输出34，该输出或指示一被感测的参数诸如温度、电磁辐射、存在或缺乏某一具体材料等，或者驱动一所需的回应，诸如开或关一开关2，以驱动报警器等。

图21为应用本发明的一基本温度感测器的电路简图。该电路可适用于当电路电阻比感测器电阻小很多的情况。它可应用于阻值至少是电路电阻值4倍的近指数NTCR和近线性PTCR温度感测器。一按照本发明的热敏电阻220被连接作为一惠斯登电桥电路221的一电桥臂，该惠斯登电桥电路具有一接在电桥两端的电池组222以及一与电池串联的电池组控制可变电阻器223。一电流感测器224，跨接于未与电池连接的电桥终端，提供一按照热敏电阻220的阻值改变的示值读数，因此也就是随环境温度改变的读数。

此基本电路可以有许多变型，例如提供一开关网路以允许在不同位置的热敏电阻被接通进入电桥，在电桥中连接两热敏电阻来测量温差，或将一经温度标定的可变电阻插入电桥中作为一第五电桥臂，使电桥不平衡直到达到一所需的温度为止，因而提供一温度控制电路。如果感测器电阻可与电路电阻相比，例如在铂电阻温度检测器的情况下，可加入电路使电路电阻等于零。所有这些温度感测器技术在本领域中都是公知的。

图22(a)和22(b)所示为一采用本发明的压力感测器。图中示出一用在高温和腐蚀性环境中的隔膜式压力感测器。其应用包括宇宙航行、废物管理、发电以及油井探测。

该压力感测器的物理结构如图22(a)所示。一薄的AlN模片230的两端被固定，其相对面彼此环境隔离。一压电SiC、AlN或Al_xGa_1-xN(x＞0.69)晶片231通过一RBM封装232(图中是透明的，为了能看见内部的元件)直接保持在模片230薄的中部位置上，导线233通过RBM固定在晶片的相对两端。模片两端的压力差导致其薄的部分弯曲，由此施加应变在晶片上而改变其电阻值。该晶片也可通过其两端的导电安装层保持在模片上，最好还有一封装RBM，然而缺乏与模片的全表面接触会使晶片对模片的弯曲的回应较差。一_W、WC和/或W₂C薄膜片也可以直接沉积在模片上以取代晶片。

图22(b)是一通常的压力感应电路的电路简图，其中可以应用图22(a)的结构。由设置在同一隔膜上不同位置的四个压电晶片231组成的四个应变规234连接成一全桥电路，DC输入接在诸输入端235上，而从电桥诸输出端236取得输出。或者，可以使用两个应变规，用一对固定的电阻器完成电桥结构。

当用作一化学感测器时，本发明的温度感测元件对某些化合物的反应可以用于监测它们在环境中的浓度。可能的许多实例之一如SiC金属一氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)，作为这里所述结构的一部分，其中MOS栅极的工作函数由一具体的化学组分通过反应或扩散的相互作而被调制。另一实例是一不带栅电极的横向MESFET，用作一限流器表面的工作函数从而其通道导通性通过与环境中一具体的化学组分凝聚或反应而被调制。

图23所示为一基本肖特基金属栅极场效应电晶体MESFET。它利用了图2所述的电阻器结构，带有作为连接源极和漏极的安装件8a和8b。一相同于安装件8a和8b的中间栅安装件8c与置于源极4a和漏极4b之间并与该源极和漏极同类型的栅极4c接触。一栅极垫片10c被从位于晶片2的一侧与源极垫片10a和漏极垫片10b相对的栅极安装件8c处引出，以确保栅极、源极和漏极垫片彼此全部隔绝。

MESFET或MOSFET放大电路的基本组分是一MESFET或MOSFET以及一电阻。FETs和诸电阻最好以倒装晶片安装法置于模片的电路上，以使FETs和诸电阻的源极和漏极能够偏置并与外部电子线路形成完全的电流环路。诸FET栅极被连接得使它们可被单独偏置。

应用本发明可达500℃的高温电子线路包括应用于发动机、制动、液压、宇航、高性能飞机以及遥控无人驾驶飞机的感测器和控制。在此揭示中所描述的结构包括一个单一的器件晶片、一组器件晶片组和/或ICs。它们可以为此目的相互连接和/或与外界连接。

虽然以上对本发明的一些实施例进行了详细的描述，但是对于本领域技术人员来说，还是可以作出种种变化或者改型的。这样一些变化或改型的实施例也在本发明的预期之中，并且都能在如所附权利要求书所述的在本发明的精神实质和范围之内得以实现。

Claims

1.一种高温电路模块，其特征在于，该高温电路模块包括：

一陶瓷模片(6)，

一在所述模片上的导电安装层(8)，以及

一在所述安装层上的电路器件(2)，该电路器件包含SiC、AlN和/或Al_xGa_1-xN，其中，0.69＜x＜1，

所述安装层使所述器件黏附在所述模片上并且其温度膨胀系数在

所述模片和器件的1.00±.06之内。

2.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述陶瓷模片包含AlN，所述安装层包含W、WC和/或W₂C。

3.如权利要求2所述的模块，其特征在于，所述安装层包括一黏附在所述模片上的W、WC和/或W₂C黏合层(12)，以及一黏附在所述黏合层上并与所述器件上的电极结合的金属化层(14)，所述金属化层的温度膨胀系数在有关温度范围内不超过所述黏合层的温度膨胀系数3.5倍。

4.如权利要求1-3任一项所述的模块，其特征在于，所述安装层包括一不连续层，该不连续层具有多个相互隔开的安装件(8a，8b)，诸安装件分别与所述器件的相互隔开的部分相连接。

5.如权利要求1-3任一项所述的模块，其特征在于，所述模块还包括通过所述安装层与所述器件电气连接的导电导线(16)，以及封装所述器件、安装层以及所述导线一部分的硼硅酸盐混合物封装(18)。

6.一种温度感测系统，其特征在于，该系统包括：

操作系统(28)，该操作系统依赖于一温度感测能力，以及

温度感测模块(30)，该温度感测模块与所述操作系统相连接以提供所述的温度感测能力，所述温度感测模块包括：

模片(6)，

在所述模片上的导电安装层(8)，以及

在所述安装层上的一温度感测器件(2)，该温度感测器件包含SiC、AlN和/或Al_xGa_1-xN，其中，0.69＜x＜1，

所述安装层使所述温度感测器件黏附在所述模片上并且其温度膨胀系数在所述模片和温度感测器件的温度膨胀系数的1.00±.06之内。

7.一种化学感测器，其特征在于，该化学感测器包括：

高温模块(30)，该高温模块包括：

模片(6)，

在所述模片上的导电安装层(8)，

在所述安装层上的化学感测器件(2)，该化学感测器件包含SiC、AlN和/或Al_xGa_1-xN，其中，0.69＜x＜1，所述安装层使所述化学感测器件黏附在所述模片上并具有在所述模片和化学感测器件的温度膨胀系数的1.00±.06之内的温度膨胀系数，以及

运行系统(28)，该运行系统依赖于一化学感测能力，所述高温模块与所述运行系统连接以提供所述能力。