一种对双探头ＰＭＯＳ辐射剂量计进行退火的方法技术

本发明专利技术涉及电离辐射剂量测量领域，公开了一种对基于绝缘体上硅的双探头ＰＭＯＳ辐射剂量计进行退火方法，该方法将经辐照后失效的所述基于绝缘体上硅的双探头ＰＭＯＳ辐射剂量计的正栅电极、背栅电极、源电极以及漏电极接至地线，置于９５至１０５℃环境温度范围下退火２３０至３１０小时；之后将环境温度升温至１４５至１５５℃范围继续退火８０～１２０小时；然后将所述基于绝缘体上硅的双探头ＰＭＯＳ辐射剂量计取出置于２０至２５℃环境温度下测试，与该ＰＭＯＳ辐射剂量计未辐照前数据比对校准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电离辐射剂量测量
，尤其涉及一种对基于绝缘体上硅的双探 头PMOS辐射剂量计进行退火的方法。
技术介绍
对空间辐射环境的研究始于上世纪四十年代。随着地球磁场俘获带电粒子形成的 强辐射带(Van-Allen带)的发现和相继发生的辐射引起的卫星运行故障，空间辐射环境的 研究越来越受到重视，各种空间辐射探测技术和设备相继得到了应用，其中也包括一些用 于辐射总剂量监测的技术，如热释光(TLD)剂量计、尼龙薄膜剂量计、G-M计数管、PIN 二极 管、半导体探测器等。这些技术虽然取得了一定的成功，但也存在各自的缺陷。如难以实现 在轨动态监测，有的存在着测量或读出电路复杂，系统体积或重量庞大，剂量记录信息与电 子学系统接口困难，数据处理繁琐等问题。二十世纪七十年代，英国的Holmes-Siedle提出了空间电荷剂量计的概念。特定 工艺的P沟道金属-氧化物-半导体晶体管(PM0SFET)受到电离辐射后，在其氧化层中产 生的俘获正电荷和界面态会导致阈值电压的漂移，生阈电压漂移的幅度与辐射剂量呈现近 乎于线性的单调对应关系。在此基础上，可以利用电离辐射引起PM0SFET阈电压的变化作 为辐射敏感参量，进行辐射总剂量测量。由于PMOS辐射剂量计具有体积小、重量轻、功耗 低、测量和读出电路简单、可靠性高、便于遥控遥测等特点，非常适用于卫星内外辐射总剂 量环境的在轨监测，并在核工业、医学、辐射防护及便携式个人辐射监测领域内也有广泛的 应用。但由于PMOS辐射剂量计自身的半导体器件性质，其极易受到外界环境因素的影 响。PMOS辐射剂量计的辐照灵敏度、不同环境下长期工作的可靠性和准确性以及监测寿命 等方面指标都是目前急待解决的关键技术，并且对于PMOS辐射剂量计来说，对于某种特定 的工艺条件其测量容限仅能局限于一较小范围内，并且当其氧化层中陷阱电荷到达饱和， 剂量计将不能正常工作。因此有必要对现有PMOS辐射剂量计结构进行改进，并寻求高灵敏 度、高稳定性、宽动态范围、可重复利用的PMOS辐射剂量计制造技术。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种针对基于绝缘体上硅的双 探头PMOS辐射剂量计的退火擦除缺陷技术，即一种对基于绝缘体上硅的双探头PMOS辐射 剂量计进行退火的方法，包括退火过程控制及偏置条件、退火温度和时间调节，以保证剂量 计的再生利用。3( 二)技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种对基于绝缘体上硅的双探头PMOS辐射剂量 计进行退火的方法，该方法将经辐照后失效的所述基于绝缘体上硅的双探头PMOS辐射剂 量计的正栅电极、背栅电极、源电极以及漏电极接至地线，置于95至105°C环境温度范围下 退火230至310小时；之后将环境温度升温至145至155°C范围继续退火80 120小时； 然后将所述基于绝缘体上硅的双探头PMOS辐射剂量计取出置于20至25°C环境温度下测 试，与该PMOS辐射剂量计未辐照前数据比对校准。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果1、利用本专利技术，可得到具有不同测量范围的双探头PMOS辐射剂量计，制造过程与 SOI CMOS工艺兼容，可有效提高集成度，降低生产成本和工艺难度；2、利用本专利技术，可得到基于SOI技术的双探头PMOS辐射剂量计，具有更高的稳定 性和耐高温性能，适用范围更广；3、利用本专利技术，可得到一种基于此种PMOS辐射剂量计的可调整量程的堆叠测量 电路结构，对辐照环境的敏感度显著提高，可测量程较宽并易于控制；4、利用本专利技术，可实现PMOS辐射剂量计探头的重复利用，有效降低使用成本。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明图1是本专利技术提供的基于绝缘体上硅的双探头PMOS辐射剂量计的结构示意图；图2是本专利技术提供的基于绝缘体上硅的双探头PMOS辐射剂量计的版图示意图；图3是本专利技术提供的正栅电极堆叠结构电路示意图；图4是本专利技术提供的背栅电极堆叠结构电路示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，图1是本专利技术提供的基于SOI的双探头PMOS辐射剂量计的结构示意 图，该辐射剂量计以从上至下依次为顶层硅16、埋氧层4和底层硅3的SOI作为基本架构， 该辐射剂量计包括设置于顶层硅16上表面的正栅氧化层9，设置于正栅氧化层9上表面的正栅多晶 硅层10，设置于正栅多晶硅层10上表面的正栅多晶硅化物层11，以及设置于正栅多晶硅化 物层11上表面的正栅电极12;设置于正栅氧化层9 一侧的漏区15，设置于漏区15上表面的漏区多晶硅化物层 14，设置于漏区多晶硅化物层14上表面的漏电极13 ；设置于正栅氧化层9另一侧的源区5，在紧邻源区5的旁侧设置的与顶层硅16同 型的重掺杂体接触区6，在体接触区6和源区5上表面设置的体区及源区多晶硅化物层7， 设置于体区及源区多晶硅化物层7上表面的源电极8 ；设置于底层硅3下表面的背栅多晶硅化物层2，设置于背栅多晶硅化物层2下表面4的背栅电极1。所述正栅氧化层9覆盖了顶层硅16上表面等于设计规则中沟道尺寸的区域。所 述底层硅3和埋氧层4构成背栅。分别在源区5、体接触区6、漏区15、正栅多晶硅层10上表面的中央进一步设置有 接触孔，所述源电极8、漏电极13和正栅电极12设置于该接触孔之上；在底层硅3下表面 的中央进一步设置有接触孔，所述背栅电极1设置于该接触孔之上。所述正栅电极12采用多根栅条叉指形式并联，多根折形栅条之间通过接触孔与 金属互连，相邻栅条共用一个漏电极。所述正栅电极12和背栅电极1为两种不同量程的电极探头。该剂量计采用不同方式的正、背栅调栅注入；对正栅氧化层9区域进行调正栅注 入，注入剂量范围为IelO至lel2/cm2、能量范围为95至105keV的BF2 ；对顶层硅16区域进 行调背栅注入，注入剂量范围为1. 2ell至lel3/cm2、能量范围为155至165keV的磷(P)。具体可再参照图1以及图2，本专利技术所提供的基于绝缘体上硅的PMOS辐射剂量计 包括半导体基片，埋氧层4将半导体基片分为上下两部分，下部分为底层硅3，上部分为顶 层硅16。在底层硅3下方设置背栅多晶硅化物层2，利用底层硅3和埋氧层4形成背栅，在 背栅多晶硅化物层2上设置金属层作为背栅电极1。在顶层硅16上表面设置正栅氧化层9并覆盖等于设计规则中沟道尺寸的区域，并 在正栅氧化层上设置正栅多晶硅层10。对正栅氧化层9区域进行调正栅注入，注入剂量范 围为IelO至lel2/cm2、能量范围为95至105keV的BF2。在正栅氧化层9的一侧形成漏区 15，并在其上部覆盖漏区多晶硅化物层14。在正栅氧化层9的另一侧形成源区5。在紧邻源 区5的旁侧设置与衬底同型的重掺杂体接触区6。在体接触区6和源区5上部形成体区及 源区多晶硅化物层7。对顶层硅16区域进行调背栅注入，注入剂量范围为1. 2ell至lel3/ cm2、能量范围为155至165keV的P(磷)。分别在源区5和体接触区6中央、漏区14、正栅 多晶硅栅层10以及背栅底层硅3上表面设置接触孔17，并在接触孔17上分别设置源电极 8、漏电极13、正栅电极1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对基于绝缘体上硅的双探头ＰＭＯＳ辐射剂量计进行退火的方法，其特征在于，该方法将经辐照后失效的所述基于绝缘体上硅的双探头ＰＭＯＳ辐射剂量计的正栅电极、背栅电极、源电极以及漏电极接至地线，置于９５至１０５℃环境温度范围下退火２３０至３１０小时；之后将环境温度升温至１４５至１５５℃范围继续退火８０～１２０小时；然后将所述基于绝缘体上硅的双探头ＰＭＯＳ辐射剂量计取出置于２０至２５℃环境温度下测试，与该ＰＭＯＳ辐射剂量计未辐照前数据比对校准。

【技术特征摘要】
一种对基于绝缘体上硅的双探头PMOS辐射剂量计进行退火的方法，其特征在于，该方法将经辐照后失效的所述基于绝缘体上硅的双探头PMOS辐射剂量计的正栅电极、背栅电极、源电极以及漏电极接至地线，置于95至105℃环境温度范围下...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘梦新，韩郑生，赵超荣，刘刚，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]