KR20090073998A - 2개의 게이트를 가지는 ｍｏｓｆｅｔ 방사선 선량계 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 방사선량 측정 전후의 문턱전압의 차이를 측정함으로써 방사선에 의한 변화를 보다 정확히 측정할 수 있고, 온도의 영향을 받지 않는 방사선 선량계를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계는 실리콘 기판에 형성되는 제 1소스 및 제 1드레인과, 상기 제 1소스와 제 1드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 1게이트 산화막과, 상기 제 1게이트 산화막 위에 형성되는 제 1게이트를 포함하는 제 1 MOSFET 및 실리콘 기판에 형성되는 제 2소스와 및 제 2드레인과, 상기 제 2소스 및 제 2드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 2게이트 산화막과, 상기 제 2게이트 산화막 위에 형성되는 제 2게이트를 포함하는 제 2 MOSFET을 포함하고, 상기 제 1게이트 산화막의 두께와 제 2게이트 산화막의 두께는 다르게 형성되며, 상기 제 1 MOSFET 및 제 2 MOSFET이 하나의 칩으로 형성되는 방사선 선량계 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계를 개시한다.
MOSFET, 방사선량, 문턱전압, 게이트 산화막, 방사선 선량계
Description
본 발명은 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계에 관한 것이다.
최근, 인공위성이나 우주선 등에서 우주 방사선의 분포 측정용 장치, 산업현장에서의 방사능 측정, 의료용으로 환자에 노출되는 방사능의 측정 등 방사선 선량계의 수요가 크게 증가하고 있다.
이에 따라, 방사선의 산업용, 의료용, 군사용으로 응용 범위가 확대되고 있고, 정확한 방서선 선량 측정이 필요하다.
또한, 원자력발전소의 기기 및 방사선 작업용 장비의 방사선 피폭으로 인한 고장 예방 및 수명을 예측하기 위한 방사선 누적 모니터링 장치로의 사용도 가능하다.
이러한 방사선 선량계에는 실시간 측정이 가능한 다이오드 검출기 및 MOSFET 검출기 등의 반도체 검출기가 많이 이용되고 있다. 그러나 다이오드 검출기는 간단한 교정 절차와 실시간 측정이 가능하다는 장점을 가지고 있는 반면, 선원과 조사면과의 거리, 온도, 선량률의 제한으로 복잡한 응용에는 제한이 있다. (조삼주 et al, “방사선 치료 중 MOSFET 검출기를 이용한 체표면 선량측정법”, 의학물리: 제 17권 제 1호 2006)
한편, 최근에는 MOSFET 검출기를 이용하여 선량 측정 및 누설 선량 측정 등에 관한 많은 연구들이 보고되고 있다. MOSFET 검출기는 다이오드 검출기보다 선량률에 덜 의존적이며, 누적선량에 있어서 감도가 일정하지만, 문턱전압(Vth)은 온도(25℃ ~ 45℃)의 변화에 따라 선형적으로 감소함을 수학식 1에서 보여주고 있다. (L.J. Asensio et al./Sensors and Actuators A 125 (2006) p.291)
이와 같이, 기존의 MOSFET 검출기는 1개의 게이트를 갖고 있어서 방사선 외의 외부환경(예를 들면, 온도)에 의해 문턱전압(Vth)이 변화될 수 있기 때문에, 반사선량의 측정에 있어서 측정 오차가 발생할 우려가 크다는 문제점이 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 MOSFET 선량계의 회로를 도시한 회로도이다. 즉, 도 1a 및 도 1b에는 2개의 게이트를 가지는 IGFET(Insulated Gate FET)을 사용한 방사선 선량계의 회로가 도시되어 있다.
도 1a를 참조하면, 2개의 IGFET이 공통 소스(S), 각각의 드레인(D1,D2)을 가지고 있다. 바이어스 전위를 주는 전지의 한쪽은 제 1 IGFET의 게이트에 접속되고, 다른 쪽은 제 2 IGFET의 드레인, 소스 및 게이트에 접속되어 있다.
이와 같은 구조의 방사선 선량계 센서 모듈은 바이어스되는 제 1 IGFET의 게이트에 바이어스되지 않은 제 2 IGFET의 게이트 보다 많은 전하가 축적되고, 문턱전압의 변동되는 것으로 알려져 있다.
도 1b를 참조하면, 2개의 IGFET의 소스는 서로 접속되어 있지만, 드레인은 접속되어 있지 않고, 제 1 IGFET의 게이트는 드레인 D1에 접속되고, 제 2 IGFET의 게이트는 드레인 D2에 접속되어 있다. DC 전류원 I1은 드레인 D1에 접속되고, 또 다른 DC 전류원 I2는 드레인 D2에 접속되어 있다,
전압 △VT는 드레인 D1, D2 사이에서 측정되며, 이는 트랜지스터의 문턱전압의 차이이고, 방사선 조사 이전의 문턱전압의 차이와 조사 후의 문턱전압의 차이는 받는 방사선량에 비례한다.
그러나, 상기와 같은 방사선 선량계 센서 모듈은 안정성에 문제가 있다. 즉, 온도 등에 의해 쉽게 영향을 받으므로, 방사선량 측정시, 측정 오차가 발생할 우려가 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 게이트 산화막의 두께가 다른 2개의 MOSFET을 하나 또는 두 개의 칩에 구현하고, 방사선량 측정 전후의 문턱전압의 차이를 측정함으로써 방사선에 의한 변화를 보다 정확히 측정할 수 있고, 온도의 영향을 받지 않는 방사선 선량계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계는, 실리콘 기판에 형성되는 제 1소스 및 제 1드레인과, 상기 제 1소스와 제 1드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 1게이트 산화막과, 상기 제 1게이트 산화막 위에 형성되는 제 1게이트를 포함하는 제 1 MOSFET과, 실리콘 기판에 형성되는 제 2소스 및 제 2드레인과, 상기 제 2소스 및 제 2드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 2게이트 산화막과, 상기 제 2게이트 산화막 위에 형성되는 제 2게이트를 포함하는 제 2 MOSFET을 포함하고, 상기 제 1게이트 산화막의 두께와 제 2게이트 산화막의 두께는 다르게 형성되며, 상기 제 1 MOSFET 및 제 2 MOSFET이 하나의 칩으로 형성되는 방사선 선량계 모듈을 포함할 수 있다.
상기 실리콘 기판은 고농도 불순물로 도핑된 기판에 같은 타입의 저농도 불순물의 에피층이 형성될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 게이트 산화막의 두께비는 1.01 : 1 내지 5 : 1일 수 있다.
상기 제 1게이트 산화막은 202 내지 10000 Å이고, 상기 제 2게이트 산화막은 200 내지 2000 Å일 수 있다.
상기 제 1 MOSFET은 n형 MOSFET 또는 p형 MOSFET일 수 있다.
상기 제 2 MOSFET은 n형 MOSFET 또는 p형 MOSFET일 수 있다.
상기 제 1 MOSFET의 초기 문턱전압과 제 2 MOSFET의 초기 문턱전압은 동일하게 설정될 수 있다.
상기 MOSFET 방사선 선량계는 방사선 조사전 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압 차이와 방사선 조사후 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압의 차이를 계산하는 방법으로 방사선 선량을 측정할 수 있다.
방사선 선량에 따른 문턱전압의 변화는 게이트 산화막 두께에 비례할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계는, 실리콘 기판에 형성되는 제 1소스 및 제 1드레인과, 상기 제 1소스와 제 1드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 1게이트 산화막과, 상기 제 1게이트 산화막 위에 형성되는 제 1게이트를 포함하는 제 1 MOSFET과, 실리콘 기판에 형성되는 제 2소스 및 제 2드레인과, 상기 제 2소스 및 제 2드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 2게이트 산화막과, 상기 제 2게이트 산화막 위에 형성되는 제 2게이트를 포함하는 제 2 MOSFET을 포함하고, 상기 제 1게이트 산화막의 두께와 제 2게이트 산화막의 두께는 다르게 형성되며, 상기 제 1 MOSFET 및 제 2 MOSFET이 각각 칩으로 형성되는 두 개의 방사선 선량계 모듈을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계에 의하면, 방사선을 제외한 다른 외부환경 변화에 의해 발생하는 문턱전압의 변화를 상쇄시킴으로써 방사선량 측정시 발생하는 오차를 줄이는 효과가 있다.
또한, 2개의 MOSFET의 문턱전압을 같도록 조절함으로써, 측정 후에 MOSFET의 문턱전압의 차이에 의하여 용이하게 방사선량을 측정할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계에 있어서, 하나의 칩으로 형성한 방사선 선량계 모듈의 회로도이고, 도 3은 본 발명에 따른 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계에 있어서, 두개의 칩으로 형성한 방사선 선량계 모듈의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 제 1 MOSFET 및 제 2 MOSFET이 하나의 칩으로 형성되는 방사선 선량계 모듈이 도시되어 있으며, 도 3을 참조하면, 상기 제 1 MOSFET 및 제 2 MOSFET이 각각 칩으로 형성되는 두 개의 방사선 선량계 모듈이 도시되어 있다.
상기 제 1 MOSFET은 실리콘 기판에 형성되는 제 1소스 및 제 1 드레인과, 상기 제 1소스와 제 1드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 1게이트 산화막과, 상기 제 1게이트 산화막 위에 형성되는 제 1게이트를 포함한다.
상기 제 2 MOSFET은 실리콘 기판에 형성되는 제 2소스 및 제 2드레인과, 상기 제 2소스 및 제 2드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 2게이트 산화막과, 상기 제 2게이트 산화막 위에 형성되는 제 2게이트를 포함한다.
본 발명에서는, 상기 제 1 MOSFET의 게이트 산화막(TOX1)과 제2 MOSFET의 게이트 산화막(TOX2)의 두께가 다르게 형성된다. 이 때, 상기 제 1 및 제 2 게이트 산화막의 두께비는 1.01 : 1 내지 5 : 1인 것이 바람직하며, 상기 제 1게이트 산화막 은 202 내지 10000 Å이고, 상기 제 2게이트 산화막은 200 내지 2000 Å인 것이 더욱 바람직하다.
한편, MOSFET을 이용한 방사선 선량의 측정은 방사선 조사 전후에 MOSFET 문턱전압의 차이를 측정하여 선량을 예측할 수 있다. 보다 자세하게 설명하면, 방사선 조사전 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압 차이와 방사선 조사후 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턴전압의 차이를 계산하는 방법으로 방사선 선량을 측정한다. 이 때, 상기 제 1 MOSFET의 초기 문턱전압과 제 2 MOSFET의 초기 문턱전압은 동일하게 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 및 제 2 MOSFET의 게이트 산화막의 두께 차이로 인하여 상기 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압은 서로 다른 기울기로 변화하게 되고, 방사선 조사 후 상기 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압의 차이와 방사선 조사 전 상기 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압의 차이(예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압을 같게 설정한 경우는 0이 된다)를 계산함으로써, 방사선량을 측정할 수 있게 된다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 게이트 산화막의 두께비를 상술한 바와 같이 설정한 이유는 본 발명의 발명자들이 여러번의 실험을 거친 결과, 상술한 바와 같이 상기 제 1 및 제 2 게이트 산화막의 두께비가 1.01 : 1 내지 5 : 1일 때, 방사선량 측정의 오차가 가장 적었고, 통계적으로도 신뢰할만한 결과를 도출할 수 있었기 때문이다.
한편, MOSFET 선량계에서 방사선 선량에 따른 문턱전압의 변화는 게이트 산화막 두께에 비례하는 특성을 가지고 있으며, 선량이 증가함에 따라 n형 MOSFET의 경우 문턱전압이 선형적으로 감소하고, p형 MOSFET의 경우 증가한다.
도 4a 및 4b는 방사선 변화에 따른 MOSFET 문턱전압의 특성을 도시한 그래프로서, 도 4a에는 4.97 rad/sec의 선량률(dose rate) 하에서 MOSFET(100V)의 문턱전압 특성이 도시되어 있고, 도 4b에는 4.97 rad/sec의 선량률(dose rate) 하에서 MOSFET(200V)의 문턱전압 특성이 도시되어 있다. 여기서 사용한 MOSFET은 n형 MOSFET이다.
한편, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, n형 MOSFET에 방사선을 조사하였을 때 방사선이 30 krad 까지 증가할 때 문턱전압이 선형적으로 감소함을 확인할 수 있다.
MOSFET의 문턱전압은 수학식 2와 같이 표현된다.
여기서, Φms : 게이트 metal과 Si의 일함수(work function) 차이,
Φf : 페르미 준위
QBO : 공핍층 전하,
Qtot : SiO2 내부의 전하,
COX : 산화막 용량 (εox/tox) 이다. t는 산화막의 두께이다.
MOSFET의 전류-전압(I-V) 특성에서 게이트 전압은 전하 트래핑(charge trapping)에 의하여 n-channel 경우 문턱전압이 감소하고 p-channel은 증가한다[ [Young Hwan Lho, Ki Yup Kim, “Radiation Effects on the Power MOSFET for Space Applications", ETRI Journal (SCI), Volume 27, Number 4, August 2005].
상기 수학식 2를 미분하면 문턱전압과 SiO2 내부의 전하사이의 관계는 다음 수학식 3과 같다.
Qtot는 고정된 oxide 전하(QF)와 경계면의 트랩전하(trap charge)에 의해 하기 수학식 4와 같이 영향을 받는다.
여기서, QF는 Fixed oxide charge로서 산화막 공정조건(산화막 성장시 온도, gas 조건, Cooling 온도)과 silicon 결정방향에 관계하는 산화막 내 전하이고,
QI는 Interfacial charge로서 방사선량에 의해서 형성된 전하(trap charge)는 선량에 비례하여 증가한다.
2개의 게이트 산화막(gate oxide) 두께가 다른 MOSFET에서 조사 전후 문턱 전압의 관계는 하기 수학식 5 및 수학식 6과 같다.
여기서, Vth01과 Vth02은 방사선 조사 전 각각의 문턱전압, K1과 K2는 선량에 비례하는 상수, 그리고 Dose는 선량이다.
방사선에 노출된 MOSFET의 Vth의 차이는 하기 수학식 7 및 수학식 8과 같다.
여기서, Vth01와 Vth02는 MOSFET 제조 공정 시에 같은 값을 갖도록 설계된다.
문턱전압을 조절하는 방법을 설명하면, 상기 수학식 2에서 Φf는 게이트 채널영역에서의 표면 불순물 농도에 따라 아래의 수학식 9와 같이 변화한다.
여기서, ni는 실리콘 진성 반도체의 캐리어농도, k는 볼트만 상수, T는 절대온도, Npeak는 표면에서의 peak 농도, 그리고 q는 전자의 전하량이다.
원하는 문턱전압을 갖도록 부분별 이온 주입공정을 실시한다. n형 MOSFET의 경우 BF2 source의 70 keV ~ 120 keV 에너지와 1012 ~ 1013 개 /cm2 농도로 이온 주입을 하면 문턱전압이 조절된다. p형 MOSFET 경우, As(비소) source를 이온주입 한다.
한편, 측정 전후 문턱 전압의 차이는 선량에 비례하는 관계임을 알 수 있다. 만약, 문턱전압이 같게 조절되지 않았다면, 조사 전 문턱전압의 차이를 측정하여야 한다.
기존 1개 게이트의 MOSFET을 사용한 방사선 선량계의 경우 방사선 영향이 아닌 온도 등 외부환경에 의한 문턱전압의 변화가 있을 때 정확한 선량을 측정하기 어렵다. 본 발명에서 제안된 2개의 gate를 갖는 MOSFET를 사용한 방사선 선량계의 장점은 각각의 MOSFET에 공통으로 발생하는 문턱전압 변화는 서로 상쇄되어 측정 시 오류를 줄일 수 있게 된다.
도 5a는 게이트 산화막 두께가 다른 2개의 MOSFET을 내장한 구조의 개념도이고, 도 5b는 상기 구조에 따라 제작된 칩을 도시한 도이다.
도 5a 및 도 5b에서, 상단에 도시된 큰 MOSFET은 Oxide(옥사이드) 두께(tOX)가 700 Å이고, 작은 MOSFET은 400 Å이다.
여기서, 하기의 표 1을 참조하면, 문턱전압을 측정한 결과 옥사이드 두께가 두꺼운 MOSFET은 방사선을 조사하기 전에 문턱전압이 3.57 (V)로부터 조사량이 30 (krad)에서 2.72 (V)로 떨어지고, 옥사이드 두께가 얇은 MOSFET은 문턱전압이 1.84 (V)에서 1.29 (V)로 감소함을 알 수 있다.
도 6은 10 rad/sec의 선량으로 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 20, 30 krad 조사량을 인가하여 동일한 환경에서 측정한 결과 조사량이 증가함에 따라 문턱전압이 선형적으로 감소함을 보여주는 그래프이다.
본 발명의 발명자들은 도 5b에 도시된 바와 같이 제작된 Dual Chip으로서 10 (rad/sec)의 선량으로 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 20, 30 (krad)의 조사량을 인가하여 동일한 환경에서 측정하였다. 상기 측정 결과 조사량이 증가함에 따라 문턱전압이 선형적으로 기울기가 다르게 감소함을 알 수 있다.
여기서, 실험결과를 Linear Fitting 한 기울기는 옥사이드 두께가 두꺼운 경우 0.026이고, 두께가 얇은 경우 0.015로 감소함을 보여주고 있다. 따라서, Oxide 두께가 다르면서 문턱전압이 같은 소자를 구성하면 방사선 선량계로 동작할 수 있다. 한편, 제조 공정에서 게이트 채널 영역의 표면 불순물 농도가 같은 경우 Oxide 두께에 따라 문턱전압이 결정되는데 Oxide 두께가 다르면서 표면 불순물 농도를 이온주입(Ion Implantation)하여 문턱전압을 같게 만들 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 MOSFET 선량계의 회로를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계에 있어서, 하나의 칩으로 형성한 방사선 선량계 모듈의 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 2개의 게이트를 가지는 ＭＯＳＦＥＴ 방사선 선량계에 있어서, 두개의 칩으로 형성한 방사선 선량계 모듈의 회로도이다.
도 4a 및 4b는 방사선 변화에 따른 MOSFET 문턱전압의 특성을 도시한 그래프이다.
도 5a는 게이트 산화막 두께가 다른 2개의 MOSFET을 내장한 구조의 개념도이고, 도 5b는 상기 구조에 따라 제작된 칩을 도시한 도이다.
도 6은 10 rad/sec의 선량으로 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 20, 30 krad 조사량을 인가하여 동일한 환경에서 측정한 결과 조사량이 증가함에 따라 문턱전압이 선형적으로 감소함을 보여주는 그래프이다.
Claims (18)
- 실리콘 기판에 형성되는 제 1소스 및 제 1드레인과, 상기 제 1소스와 제 1드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 1게이트 산화막과, 상기 제 1게이트 산화막 위에 형성되는 제 1게이트를 포함하는 제 1 MOSFET; 및실리콘 기판에 형성되는 제 2소스 및 제 2드레인과, 상기 제 2소스 및 제 2드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 2게이트 산화막과, 상기 제 2게이트 산화막 위에 형성되는 제 2게이트를 포함하는 제 2 MOSFET;을 포함하고, 상기 제 1게이트 산화막의 두께와 제 2게이트 산화막의 두께는 다르게 형성되며, 상기 제 1 MOSFET 및 제 2 MOSFET이 하나의 칩으로 형성되는 방사선 선량계 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 1에 있어서,상기 실리콘 기판은 고농도 불순물로 도핑된 기판에 같은 타입의 저농도 불순물의 에피층이 형성되는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 및 제 2 게이트 산화막의 두께비는 1.01 : 1 내지 5 : 1인 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1게이트 산화막은 202 내지 10000 Å이고, 상기 제 2게이트 산화막은 200 내지 2000 Å인 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 MOSFET은 n형 MOSFET 또는 p형 MOSFET인 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 2 MOSFET은 n형 MOSFET 또는 p형 MOSFET인 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 MOSFET의 초기 문턱전압과 제 2 MOSFET의 초기 문턱전압은 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 1에 있어서,상기 MOSFET 방사선 선량계는 방사선 조사전 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압 차이와 방사선 조사후 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압의 차이를 계산하는 방법으로 방사선 선량을 측정하는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 1에 있어서,방사선 선량에 따른 문턱전압의 변화는 게이트 산화막 두께에 비례하는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 실리콘 기판에 형성되는 제 1소스 및 제 1드레인과, 상기 제 1소스와 제 1드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 1게이트 산화막과, 상기 제 1게이트 산 화막 위에 형성되는 제 1게이트를 포함하는 제 1 MOSFET; 및실리콘 기판에 형성되는 제 2소스 및 제 2드레인과, 상기 제 2소스 및 제 2드레인 사이에 형성된 채널 위에 형성되는 제 2게이트 산화막과, 상기 제 2게이트 산화막 위에 형성되는 제 2게이트를 포함하는 제 2 MOSFET;을 포함하고, 상기 제 1게이트 산화막의 두께와 제 2게이트 산화막의 두께는 다르게 형성되며, 상기 제 1 MOSFET 및 제 2 MOSFET이 각각 칩으로 형성되는 두 개의 방사선 선량계 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 10에 있어서,상기 실리콘 기판은 고농도 불순물로 도핑된 기판에 같은 타입의 저농도 불순물의 에피층이 형성되는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 10에 있어서,상기 제 1 및 제 2 게이트 산화막의 두께비는 1.01 : 1 내지 5 : 1인 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 10에 있어서,상기 제 1게이트 산화막은 202 내지 10000 Å이고, 상기 제 2게이트 산화막은 200 내지 2000 Å인 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 10에 있어서,상기 제 1 MOSFET은 n형 MOSFET 또는 p형 MOSFET인 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 10에 있어서,상기 제 2 MOSFET은 n형 MOSFET 또는 p형 MOSFET인 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 10에 있어서,상기 제 1 MOSFET의 초기 문턱전압과 제 2 MOSFET의 초기 문턱전압은 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 10에 있어서,상기 MOSFET 방사선 선량계는 방사선 조사전 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압 차이와 방사선 조사후 제 1 및 제 2 MOSFET의 문턱전압의 차이를 계산하는 방법으로 방사선 선량을 측정하는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
- 청구항 10에 있어서,방사선 선량에 따른 문턱전압의 변화는 게이트 산화막 두께에 비례하는 것을 특징으로 하는 2개의 게이트를 가지는 MOSFET 방사선 선량계.
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