[发明专利]一种集成化电场微传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成化电场微传感器。

背景技术

   使用单个的EMOS管电场微传感器测试电场时，由于载流子迁移率以及掺杂半导体的载流子浓度都会受到温度的影响，因此测量结果会随温度的变化而变化，导致无法在实际环境温度下测量。为了解决温度漂移的方法，通常采用带有屏蔽结构的器件组成差分式或电桥的形式抑制温度漂移，屏蔽结构导致了传感器无法集成化，只能采用多个分立器件，体积大。因此亟待开发出新型的集成化电场微传感器，以解决目前利用EMOS管电场微传感器测试电场时所存在的温度漂移的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制温漂的集成化电场微传感器。本发明设计一种集成化电场微传感器，其特征在于：由两个耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管按串联方式组成，其沟道长度、沟道宽度、沟道载流子浓度都相同，沟道厚度各异，两个耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管由相同工艺集成在同一芯片上。其特征在于：第一耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管的源极接地电源地（V_ss），第二耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管的漏极接电源（V_dd），第一耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管的漏极和第二耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管的源极相连接点作为信号电压的输出端（V_out）。其特征在于：两个耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管为耗尽型n沟道绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管。本发明的优点是：（1）检测电场时，电场微传感器ENMOS1和ENMOS2的沟道厚度的变化量相同，由于二者的初始沟道厚度不同，所以沟道电阻变化量不相同，输出电压随检测电场变化。由于电场微传感器ENMOS1和ENMOS2的工艺完全相同，并且是同时制备，所以当温度变化时，由于沟道迁移率随温度变化相同，所以二者的比值不随温度变化，抑制了温度漂移。（2）实现了电场微传感器的单片集成化，并且还可以与处理电路集成在一起，组成一个电场微传感器单元。

附图说明

附图是本发明的集成化电场微传感器的电路联接图。

具体实施方式

由两个耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管1、2按串联方式组成，其沟道长度、沟道宽度、沟道载流子浓度都相同，沟道厚度各异，两个耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管1、2由相同工艺集成在同一芯片上。其特征在于：第一耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管1的源极3接地电源地（V_ss），第二耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管2的漏极4接电源（V_dd），第一耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管的漏极5和第二耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管的源极6相连接点作为信号电压的输出端（V_out）。其特征在于：两个耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管为耗尽型n沟道绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管。

本发明利用耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管静态地感应电场，即利用在垂直作用在半导体表面的电场，在半导体表面感应出电荷，调制耗尽型绝缘体上硅电场直接栅金属氧化物半导体管的沟道电导。

一个特例，采用两个耗尽型n沟道绝缘体上硅（SOI）直接栅金属氧化物半导体管的串联作为电场微传感器，两个耗尽型n沟道绝缘体上硅SOI直接栅金属氧化物半导体管由相同工艺制造集成在同一芯片上，串联的两个耗尽型n沟道绝缘体上硅（SOI）直接栅金属氧化物半导体管的沟道长度、沟道宽度、沟道载流子浓度都相同，但沟道厚度不同。当没有电场作用时，作为信号电压的输出端（V_out）无输出，有待测量电场存在时，两个耗尽型n沟道绝缘体上硅SOI直接栅金属氧化物半导体管的沟道厚度的变化量相同，由于二者的初始沟道厚度不同，所以沟道电阻变化量不相同，输出电压随待测电场变化。输出电压变化量只与两个耗尽型n沟道绝缘体上硅（SOI）直接栅金属氧化物半导体管的沟道厚度有关，而与温度相关的载流子迁移率无关，所以当温度发生变化时，输出电压变化量不变，抑制了温度漂移。

使用前，先利用垂直作用标准电场标定此传感器的输出电压的变化量。测量电场时，则通过测量传感器的输出电压的变化量值，对照标定值即可得到待测量电场的强度。

材料： n型SOI衬底硅片。

制备工艺：

    1）介质隔离：

a:  在n型SOI衬底硅片生长一层薄氧化层；