CN1325922C - N型差分式电场微传感器 - Google Patents

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Abstract

N型差分式电场微传感器，由n沟道电场传感器、n沟道耗尽型金属氧化物半导体管、P型金属氧化物半导体管电流镜及N型金属氧化物半导体管组成，P型金属氧化物半导体管电流镜由2个P型金属氧化物半导体管组成，2个P型金属氧化物半导体管的源极相连接并与电源相连接，其栅极互连并与一个P型金属氧化物半导体管的漏极连接且与n沟道电场传感器的漏极连接，另一P型金属氧化物半导体管的漏极与n沟道耗尽型MOS管的漏极连接且该节点作为输出端，n沟道电场传感器的源极与n沟道耗尽型MOS管的源极连接并与N型金属氧化物半导体管的漏极连接，N型金属氧化物半导体管的源极接地，N型金属氧化物半导体管的栅极接偏置电压。

Description

N型差分式电场微传感器
技术领域
本发明涉及一种电场微传感器，尤其涉及一种在微电子机械系统中使用的N型差分式电场微传感器。
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，环境噪声也会对测量结果产生很大的影响。
发明内容
本发明提供一种抑制温漂的N型差分式电场微传感器。
本发明采用如下技术方案：
一种用于电场测试的N型差分式电场微传感器，由n沟道电场传感器ENMOS1、n沟道耗尽型金属氧化物半导体管ENMOS’2、P型金属氧化物半导体管电流镜及N型金属氧化物半导体管NMOS5组成，P型金属氧化物半导体管电流镜由2个P型金属氧化物半导体管PMOS3、PMOS4组成，2个P型金属氧化物半导体管PMOS3、PMOS4的源极相连接并与电源Vdd相连接，其栅极互连并与其中一个P型金属氧化物半导体管PMOS3的漏极连接且该P型金属氧化物半导体管PMOS3的漏极与n沟道电场传感器ENMOS1的漏极连接，上述另一个P型金属氧化物半导体管PMOS4的漏极与n沟道耗尽型MOS管ENMOS’2的漏极连接且该节点作为输出端Vout，n沟道电场传感器ENMOS1的源极与n沟道耗尽型MOS管ENMOS’2的源极连接并与N型金属氧化物半导体管NMOS5的漏极连接，N型金属氧化物半导体管NMOS5的源极接地Vss，N型金属氧化物半导体管NMOS5的栅极接偏置电压Vb，其中n沟道电场传感器ENMOS1包括p型衬底，在衬底上设有共平面的两个重掺杂的n型接触区，在重掺杂的n型接触区上为金属引线，在这两个重掺杂的n型接触区之间设有n型沟道且分别与之相连，在n型接触区及n型沟道的表面设有SiO2层。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)检测电场时，由于有栅ENMOS’将不会受到电场的影响，而且ENMOS和ENMOS’的工艺相同，因此只有电场引起的差模信号被放大，而其他所有的共模信号，如由温度引起的温漂信号、环境引起的噪声信号，都将被抑制。
(2)本发明还采用了一种特殊的n沟道电场传感器，这一技术措施利用掺杂半导体中电荷的漂移原理(正电荷沿电场方向运动，负电荷逆电场方向运动)，静态地感应电场，从而提高了电场检测的可靠性。利用高宽长比的沟道以及在沟道上加微小的电流，提高了电场检测的分辨率。
附图说明
图1是本发明的电路图。
图2是本发明n沟道电场传感器的截面图。
具体实施方式
一种用于电场测试的N型差分式电场微传感器，由n沟道电场传感器ENMOS1、n沟道耗尽型金属氧化物半导体管ENMOS’2、P型金属氧化物半导体管电流镜及N型金属氧化物半导体管NMOS5组成，P型金属氧化物半导体管电流镜由2个P型金属氧化物半导体管PMOS3、PMOS4组成，2个P型金属氧化物半导体管PMOS3、PMOS4的源极相连接并与电源Vdd相连接，其栅极互连并与其中一个P型金属氧化物半导体管PMOS3的漏极连接且该P型金属氧化物半导体管PMOS3的漏极与n沟道电场传感器ENMOS1的漏极连接，上述另一个P型金属氧化物半导体管PMOS4的漏极与n沟道耗尽型MOS管ENMOS’2的漏极连接且该节点作为输出端Vout，n沟道电场传感器ENMOS1的源极与n沟道耗尽型MOS管ENMOS’2的源极连接并与N型金属氧化物半导体管NMOS5的漏极连接，N型金属氧化物半导体管NMOS5的源极接地Vss，N型金属氧化物半导体管NMOS5的栅极接偏置电压Vb，本实施例可以采用如下特定的n沟道电场传感器ENMOS1，该n沟道电场传感器ENMOS1包括p型衬底11，在衬底11上设有共平面的两个重掺杂的n型接触区13，在重掺杂的n型接触区13上为金属引线15，在这两个重掺杂的n型接触区之间设有n型沟道12且分别与之相连，在n型接触区13及n型沟道12的表面设有SiO2层14。
本发明在使用前，先利用标准电场标定此电路的输出电流。测量电场时，则通过测量电路的输出电流，对照标定值即可得到入射电场的强度，并可采用如下制备工艺来制备，即：在p型衬底Si上离子注入得到n阱；生长底氧，形成表面SiO2层；刻蚀场区，生长场氧；淀积Al并刻蚀，形成NMOS、PMOS、ENMOS’的栅区；离子注入沟道，形成n型沟道；离子注入，形成接触区、NMOS和PMOS的源漏区；光刻引线孔，淀积金属并刻蚀，形成金属引线。

Claims (1)

1、一种用于电场测试的N型差分式电场微传感器，其特征在于由n沟道电场传感器ENMOS1、n沟道耗尽型金属氧化物半导体管ENMOS’2、P型金属氧化物半导体管电流镜及N型金属氧化物半导体管NMOS5组成，P型金属氧化物半导体管电流镜由2个P型金属氧化物半导体管PMOS3、PMOS4组成，2个P型金属氧化物半导体管PMOS3、PMOS4的源极相连接并与电源Vdd相连接，其栅极互连并与其中一个P型金属氧化物半导体管PMOS3的漏极连接且该P型金属氧化物半导体管PMOS3的漏极与n沟道电场传感器ENMOS1的漏极连接，上述另一个P型金属氧化物半导体管PMOS4的漏极与n沟道耗尽型MOS管ENMOS’2的漏极连接且该节点作为输出端Vout，n沟道电场传感器ENMOS1的源极与n沟道耗尽型MOS管ENMOS’2的源极连接并与N型金属氧化物半导体管NMOS5的漏极连接，N型金属氧化物半导体管NMOS5的源极接地Vss，N型金属氧化物半导体管NMOS5的栅极接偏置电压Vb，其中n沟道电场传感器ENMOS1包括p型衬底(11)，在衬底(11)上设有共平面的两个重掺杂的n型接触区(13)，在重掺杂的n型接触区(13)上为金属引线(15)，在这两个重掺杂的n型接触区之间设有n型沟道(12)且分别与之相连，在n型接触区(13)及n型沟道(12)的表面设有SiO2层(14)。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4386315A (en) * 1980-04-22 1983-05-31 Friedmann, Youn And Associates Inc. Electric field detector
CN1035176A (zh) * 1988-02-10 1989-08-30 杭州大学 扰动电场传感器
US5164673A (en) * 1989-11-13 1992-11-17 Rosener Kirk W Induced electric field sensor
CN1217472A (zh) * 1993-07-07 1999-05-26 株式会社东金 电场传感器

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