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集積回路技術を活用した高時間・高空間分解アレイ型表面電荷密度分布センサの開発

利用集成电路技术开发高时间和高空间分辨率阵列型表面电荷密度分布传感器

基本信息

批准号：
17656092
负责人：
日高邦彦
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は空間分解能が10μmに達する高分解電荷密度分布測定システムを開発することを目的とする。沿面放電現象を測定対象としている。本システムは、誘導型の表面電位計(測定プローブ)を沿面放電を進展させる絶縁物の裏側に埋め込む形をとる。測定プローブの出力を、(a)オシロスコープを用いて読み取るタイプのプロトタイプセンサおよび(b)c-MOSにより直読するタイプのセンサの開発を進めた。まず、申請者によって提案された分解能評価手法を利用して、空間分解能が10μmとなるような測定システムの仕様を決定したその結果、分解能は沿面放電を進展させる誘電体厚みおよびプローブサイズの影饗を受け、空間分解能が10μmとなるには、少なくとも厚みを5μm以下、プローブ直径を3μm以下にするのが望ましいことがわかった。入手可能性を考慮し、沿面放電を這わせる誘電体としては厚み2μmのSiO2を選定した。なお、分解能評価手法をまとめて、2006年9月に西安で開催された気体放電とその応用国際会議において発表を行った。次に、厚み2μmのSio2膜上にドープシリコン製電極をLSI技術で配置し、立ち上がり100ns、10ms幅のパルス電圧を印加し、SiO2膜の耐電圧を測定した。その結果破壊電界は4MV/cmと文献値と比較しても妥当な値が得られた。以上の結果を基に、プロトタイプセンサを設計し、本学武田先端知ビルのスーパークリーンルームで自作した。プロトタイプセンサは10μmの沿面ギャップ中に直径1μmの帯電測定プローブを3個;配置したもので、プローブ出力をオシロスコープにより測定する構造である。沿面放電現象を測定し!たところ、S/Nを向上させるには、(b)のタイプのセンサの開発が必要不可欠であることが判明した。最終的にc-MOS直読回路を実現できる設計仕様を完成するに至った。

In this study, the <s:1> space decomposition can が10μmに to achieve する high decomposition charge density distribution measurement システムを development するとをとをとをとを objective とする. Surface discharge phenomenon を measurement counterpart とてるる. This システムは potentiometer, induced の surface (determination of プローブ) を creeping discharge を progress させる never try の content in lateral に buried め込む form をとる. Determination of プローブのを of output, (a) オシロスコープを with いて読み take るタイプのプロトタイプセンサおよび (b) c - MOS により straight 読するタイプのセンサの open 発を into めた. まず, applicants によって proposal された decomposition can review 価 technique を USES して, space decomposition can が 10 microns となるような determination システムの shi others を decided したその result, decomposition can は creeping discharge を progress させる induced electricity body thick みおよびプローブサイズの shadow serenading をけ, spatial decomposition can が 10 microns となるには, less なくとも Below 5 microns thick みを, プローブを 3 microns diameter under にするのが hope ましいことがわかった. The possibility of entry is を. Considering を and surface discharge を, this わせる inductor とて <s:1> thickness み2μm <s:1> SiO2を is selected as たた. なお, decomposition can review 価 gimmick をまとめて xian, in September 2006 にで open rush された気 body discharge とその応 with international conference において発 table line をった. Time に, 2 microns thick みの Sio2 membrane にドープシリコ electrode をン system LSI technology しで configuration, vertical ちがり 100 ns, 10 ms のパルス electric 圧を Inca し, Sio2 film の electric 圧を determination した. The そそ results broke the 壊 electrical boundary. The <s:1> 4MV/cmと literature values と compared with the <s:1> てなそ is appropriate. The な values が obtained られた. の above results をに, プロトタイプセンサをし design, book XueWu field apex ビルのスーパークリーンルームで made した. Youdaoplaceholder0 ギャッププセサササササ <s:1> 10μm <s:1> a ギャップ with a diameter of 1μm <s:1> was charged to measure three プロブをブをブを. Configuration したもので, プローブ output をオシロスコープにより determination する tectonic である. Surface discharge phenomenon を determination を! たところ, S/N を upward させるには, (b) のタイプのセンサの open 発が need not owe であることが.at した. The final にc-MOS direct 読 circuit を implementation でるるる design sample を completion するに to った.