專利名稱：一種采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的pmos劑量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體輻照實驗測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS 劑量計。
背景技術(shù)：
對空間輻射環(huán)境的研究始于上世紀(jì)四十年代。隨著地球磁場俘獲帶電粒子形成的 強輻射帶(Van-Allen帶)的發(fā)現(xiàn)和相繼發(fā)生的輻射引起的衛(wèi)星運行故障，空間輻射環(huán)境的 研究越來越受到重視，各種空間輻射探測技術(shù)和設(shè)備相繼得到了應(yīng)用，其中也包括一些用 于輻射總劑量監(jiān)測的技術(shù)，如熱釋光(TLD)劑量計、尼龍薄膜劑量計、G-M計數(shù)管、PIN 二極 管、半導(dǎo)體探測器等。這些技術(shù)雖然取得了一定的成功，但也存在各自的缺陷。如難以實現(xiàn) 在軌動態(tài)監(jiān)測，有的存在著測量或讀出電路復(fù)雜，系統(tǒng)體積或重量龐大，劑量記錄信息與電 子學(xué)系統(tǒng)接口困難，數(shù)據(jù)處理繁瑣等問題。二十世紀(jì)七十年代，英國的Holmes-Siedle提出了空間電荷劑量計的概念。特定 工藝的P溝道金屬-氧化物-半導(dǎo)體晶體管(PM0SFET)受到電離輻射后，在其氧化層中產(chǎn) 生的俘獲正電荷和界面態(tài)會導(dǎo)致閾值電壓的漂移，閾值電壓漂移的幅度與輻射劑量呈現(xiàn)近 乎于線性的單調(diào)對應(yīng)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，可以利用電離輻射引起PM0SFET閾電壓的變化作 為輻射敏感參量，進(jìn)行輻射總劑量測量。由于PMOS劑量計具有體積小、重量輕、功耗低、測 量和讀出電路簡單、可靠性高、便于遙控遙測等特點，非常適用于衛(wèi)星內(nèi)外輻射總劑量環(huán)境 的在軌監(jiān)測，并在核工業(yè)、醫(yī)學(xué)、輻射防護(hù)及便攜式個人輻射監(jiān)測領(lǐng)域內(nèi)也有廣泛的應(yīng)用。PMOS劑量計應(yīng)用廣泛的一個前提是閾值電壓漂移的幅度與輻射劑量呈現(xiàn)近乎于 線性的單調(diào)對應(yīng)關(guān)系，然而對于一般的PMOS劑量計，邊緣漏電使得這種線性關(guān)系變壞。因 此有必要對現(xiàn)有PMOS劑量計進(jìn)行改進(jìn)，尋求一種高線性度的PMOS劑量計。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量 計，使得能夠更加準(zhǔn)確的測量輻照劑量。( 二 )技術(shù)方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了 一種采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計，包括形成于半導(dǎo)體襯底1上表面中心位置的圓形漏電極11 ；環(huán)繞圓形漏電極11周圍的環(huán)形柵電極9 ；以及
環(huán)繞環(huán)形柵電極9周圍的環(huán)形源電極4。上述方案中，所述圓形漏電極11形成于半導(dǎo)體襯底1上表面中心位置的圓形硅化 物層10之上，圓形硅化物層10之下與圓形硅化物層10緊鄰的是通過離子注入半導(dǎo)體襯底 1中心位置而形成的漏區(qū)6，漏區(qū)6的橫截面為圓形。上述方案中，所述環(huán)形柵電極9形成于多晶硅層8之上，多晶硅層8形成于柵氧層7之上，柵氧層7形成于半導(dǎo)體襯底1之上，且柵氧層7環(huán)繞于硅化物層10和漏電極11周圍。上述方案中，所述環(huán)形源電極4形成于硅化物層3之上，硅化物層3形成于體接觸 區(qū)2和源區(qū)5之上，且源電極4和硅化物層3環(huán)繞于柵氧層7周圍。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的具有以下有益效果本發(fā)明提供的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計，消除了邊緣漏電的影響，使得閾值 電壓漂移的幅度與輻射劑量呈現(xiàn)高度線性的單調(diào)對應(yīng)關(guān)系，從而使得輻照劑量的測量更加 準(zhǔn)確。


圖1是本發(fā)明提供的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計的正面示意圖；圖2是本發(fā)明提供的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計的截面示意圖；圖3是本發(fā)明提供的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計的測量電路示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明提供的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計，包括形成于半導(dǎo)體襯 底1上表面中心位置的圓形漏電極11 ；環(huán)繞圓形漏電極11周圍的環(huán)形柵電極9 ；以及環(huán)繞 環(huán)形柵電極9周圍的環(huán)形源電極4。如圖2所示，圖2是本發(fā)明提供的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計的截面示意圖。 其中1為襯底，5為源區(qū)，2為體接觸區(qū)，6為漏區(qū)，7為柵氧層。源區(qū)5和體接觸區(qū)2上為硅 化物層3。硅化物層3上為源電極4。漏區(qū)6上為硅化物層10。硅化物層10上為漏電極 11。柵氧層7上為多晶硅層8。多晶硅層8上為柵電極9。圓形漏電極11形成于半導(dǎo)體襯底1上表面中心位置的圓形硅化物層10之上，圓 形硅化物層10之下與圓形硅化物層10緊鄰的是通過離子注入半導(dǎo)體襯底1中心位置而形 成的漏區(qū)6，漏區(qū)6的橫截面為圓形。環(huán)形柵電極9形成于多晶硅層8之上，多晶硅層8形成于柵氧層7之上，柵氧層7 形成于半導(dǎo)體襯底1之上，且柵氧層7環(huán)繞于硅化物層10和漏電極11周圍。環(huán)形源電極4形成于硅化物層3之上，硅化物層3形成于體接觸區(qū)2和源區(qū)5之 上，且源電極4和硅化物層3環(huán)繞于柵氧層7周圍。圖3是本發(fā)明提供的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計的測量電路示意圖。此結(jié)構(gòu) 包括1只或1只以上的本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)和特性參數(shù)完全相同的PMOS劑量計單元器件、工 作模式選擇開關(guān)SW以及恒流源Isd。將選取的1只或多只完全相同的PMOS劑量計單元器 件盡可能靠近的并排安置于PCB板上，各PMOS劑量計采用漏/源相接的級聯(lián)方式并將各自 柵電極和漏電極短接，如圖3所示，最后一級PMOS劑量計漏電極接至地線，第一級PMOS劑 量計源極接至工作模式選擇開關(guān)SW，該開關(guān)有兩種工作模式可供選擇測量模式，即開SW 接至零電位，同時接受輻照；或讀出模式，即開關(guān)SW接至恒流源，為PMOS劑量計源極注入確保PMOS劑量計工作于飽和區(qū)的恒定電流，將第一級PMOS劑量計源極節(jié)點電壓作為劑量計 輸出電壓引出至采集電路，利用事先標(biāo)定的電壓變化與輻射劑量的對應(yīng)關(guān)系，得到與其對 應(yīng)輻射劑量值。 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計，其特征在于，包括形成于半導(dǎo)體襯底(1)上表面中心位置的圓形漏電極(11)；環(huán)繞圓形漏電極(11)周圍的環(huán)形柵電極(9)；以及環(huán)繞環(huán)形柵電極(9)周圍的環(huán)形源電極(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計，其特征在于，所述圓形漏電 極(11)形成于半導(dǎo)體襯底(1)上表面中心位置的圓形硅化物層(10)之上，圓形硅化物層 (10)之下與圓形硅化物層(10)緊鄰的是通過離子注入半導(dǎo)體襯底(1)中心位置而形成的 漏區(qū)(6)，漏區(qū)(6)的橫截面為圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計，其特征在于，所述環(huán)形柵電 極(9)形成于多晶硅層(8)之上，多晶硅層(8)形成于柵氧層(7)之上，柵氧層(7)形成于 半導(dǎo)體襯底(1)之上，且柵氧層(7)環(huán)繞于硅化物層(10)和漏電極(11)周圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計，其特征在于，所述環(huán)形源電 極(4)形成于硅化物層(3)之上，硅化物層(3)形成于體接觸區(qū)(2)和源區(qū)(5)之上，且源 電極(4)和硅化物層(3)環(huán)繞于柵氧層(7)周圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體輻照實驗測試技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)的PMOS劑量計，包括形成于半導(dǎo)體襯底1上表面中心位置的圓形漏電極11；環(huán)繞圓形漏電極11周圍的環(huán)形柵電極9；以及環(huán)繞環(huán)形柵電極9周圍的環(huán)形源電極4。本發(fā)明實現(xiàn)了PMOS管閾值電壓漂移與輻射總劑量之間的高度線性單調(diào)對應(yīng)關(guān)系，從而使得輻射劑量的測量更加準(zhǔn)確。
文檔編號H01L29/423GK101872023SQ20091008209
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者劉剛, 劉夢新, 卜建輝, 盧爍今, 韓鄭生 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所