Локальный нагрев интегрального МОП-дозиметра для отжига накопленного заряда

МОП-дозиметры используются для отслеживания дозы облучения в различных приложениях, таких как космическая, ядерная и медицинская промышленность, также применяются в исследовательских лабораториях и портативной электронике. МОП-дозиметры имеют ряд преимуществ: постоянно накапливают заряд под воздействием ионизирующего излучения; выполняют прямое неразрушающее считывание информации о дозе; имеют сверхмалые размеры и маленькую потребляемую мощность; работают в широком диапазоне доз ионизирующего излучения; могут быть интегрированы с другими сенсорами и электроникой. Однако такие дозиметры невозможно повторно использовать из-за насыщения подзатворного диэлектрика накопленным зарядом. Для повторного использования МОП-дозиметров необходимо отжечь накопленный заряд. В работе показаны результаты исследования структуры интегрального элемента, встроенного в МОП-дозиметр, для локального нагрева подзатворного диэлектрика с целью отжига накопленного заряда, созданного под воздействием ионизирующего излучения. Структура такого нагревательного элемента разработана с учетом расчетов в среде численного моделирования COMSOL Multiphysics. Нагревательным элементом и одновременно затвором МОП-транзистора, через который пропускается электрический ток, является n -поликремний. Изготовлены тестовые структуры по 1,2-мкм КМОП аналого-цифровому технологическому маршруту. Измерен коэффициент температурного сопротивления образцов интегральных резисторов. Установлено, что при пропускании электрического тока через интегральный элемент происходят разогрев и изменение его сопротивления в соответствии с температурным коэффициентом сопротивления. По измеренным зависимостям изменения сопротивления вычислена средняя температура интегрального резистора для каждого значения пропускаемого электрического тока. Проведено сравнение результатов моделирования зависимости температуры от толщины подзатворного окисла и пропускаемого через нагревательный элемент тока с экспериментально полученными данными. Предложенный способ локального разогрева подзатворного диэлектрика позволяет достичь температур порядка 700 °С без разрушающих последствий для структур и, таким образом, эффективно отжигать накопленный заряд в МОП-дозиметрах.
Дмитрий Владимирович Рязанцев
НПК «Технологический центр», г. Москва, Россия
Евгений Васильевич Кузнецов
НПК «Технологический центр», г. Москва, Россия
Поделиться