,進一步地限定為：
[0069]圖7為本發(fā)明其中一個單元的背視結(jié)構(gòu)示意圖，所述空腔9是在硅襯底背面圖形 化形成刻蝕窗口后通過深反應(yīng)離子刻蝕形成的。Si基座8與復(fù)合薄膜6包圍的空間構(gòu)成空 腔9,空腔9內(nèi)填充空氣。
[0070] 所述空腔9與復(fù)合薄膜6的界面用于形成FBAR的體聲波反射界面。
[0071] 對于復(fù)合薄膜6,進一步地限定為：
[0072] 所述復(fù)合薄膜6是方形膜片，復(fù)合薄膜6包括5102層10和Si 3N4層11，SiOJl 10 與Si基座8連接，Si3N4層11位于SiO 2層10上面，復(fù)合薄膜6的厚度即為SiO 2層10與 Si3N4層11的厚度之和。
[0073] 所述復(fù)合薄膜6作為FBAR的支撐層。
[0074] 所述復(fù)合薄膜6中的SiOJl 10具有正溫度系數(shù)，通過CVD工藝制備；FBAR的壓電 層13具有負溫度系數(shù)；復(fù)合薄膜懸空區(qū)域7的SiOJl 10與FBAR的壓電層13復(fù)合，進行 溫度補償，可提高FBAR的溫度穩(wěn)定性。
[0075] 伽馬輻照入射到輻照敏感層14和壓電層13上，產(chǎn)生電子-空穴對 (EHPs, electron-hole pairs)，引發(fā)電離損傷。電子-空穴對的密度與轉(zhuǎn)移的能量成 正比。電子-空穴對產(chǎn)生后，小部分電子和空穴很快就會復(fù)合。由于電子具有更高的迀 移率，會比空穴復(fù)合得更快，導(dǎo)致多余的空穴迀移到輻照敏感層14的深孔陷阱中或輻 照敏感層14/壓電層13界面處?？昭ǖ妮斶\采用電介質(zhì)中表面缺陷點之間的電荷"跳 躍"（charge "hopping"）表征。此處，捕獲的電荷得以積累，改變了壓電層13或福照敏感 層14的表面電勢，使得平板電容（Ctl)增大，從而減小了 FBAR的諧振頻率。
[0076] 可以建立固體材料中的輻照效應(yīng)的模型。一個電離光子從靶材料中單位體積每劑 量產(chǎn)生的EHPs的數(shù)量（也即"增殖常數(shù)，generation constant"）gQ，由下式給出：
【主權(quán)項】
1. 膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于：包括檢測元件、復(fù)合薄膜 和Si基座，檢測元件位于復(fù)合薄膜上面，復(fù)合薄膜用于支撐檢測元件，Si基座位于復(fù)合薄 膜下面；檢測元件包括有若干呈矩形陣列式分布于復(fù)合薄膜上面的FBAR，F(xiàn)BAR由下到上依 次包括底電極、壓電層和頂電極，輻照敏感層設(shè)置于壓電層與底電極之間或者設(shè)置于壓電 層與頂電極之間，底電極緊貼于復(fù)合薄膜上表面；Si基座設(shè)置有若干空腔，空腔與輻照敏 感層在縱向上的位置一一對應(yīng)，空腔用于形成體聲波反射界面，空腔上面對應(yīng)的復(fù)合薄膜 區(qū)域為復(fù)合薄膜懸空區(qū)域；所述FBAR的數(shù)量為NXM，N、M均為正整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于：所 述檢測元件的FBAR通過引線與焊盤連接；所述引線包括底電極引線與頂電極引線，焊盤包 括底電極焊盤與頂電極焊盤，F(xiàn)BAR的底電極通過底電極引線與底電極焊盤連接，F(xiàn)BAR的頂 電極通過頂電極引線與頂電極焊盤連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于： FBAR、焊盤和引線的連接方式為：每列FBAR的底電極均通過同一條底電極引線與同一個底 電極焊盤連接，每行FBAR的頂電極都通過同一條頂電極引線與同一個頂電極焊盤連接；或 者，每行FBAR的底電極都通過同一條底電極引線與同一個底電極焊盤連接，每列FBAR的頂 電極都通過同一條頂電極引線與同一個頂電極焊盤連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于：當(dāng) 輻照敏感層置于壓電層與底電極之間時，壓電層底面的一部分緊貼輻照敏感層上表面，壓 電層底面的另一部分向兩側(cè)包覆輻照敏感層側(cè)面和底電極側(cè)面并延伸至復(fù)合薄膜懸空區(qū) 域上表面，頂電極底面的一部分緊貼壓電層的上表面，頂電極底面的另一部分向兩側(cè)包覆 壓電層側(cè)面并延伸至復(fù)合薄膜懸空區(qū)域上表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于：當(dāng) 輻照敏感層置于壓電層與頂電極之間時，壓電層底面的一部分緊貼底電極上表面，壓電層 底面的另一部分向兩側(cè)包覆底電極側(cè)面并延伸至復(fù)合薄膜懸空區(qū)域上表面，頂電極底面的 一部分緊貼輻照敏感層的上表面，頂電極底面的另一部分向兩側(cè)包覆輻照敏感層側(cè)面和壓 電層側(cè)面并延伸至復(fù)合薄膜懸空區(qū)域上表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于： FBAR、焊盤和引線的連接方式為：每列FBAR的底電極都通過各自的底電極引線連接到同一 條底電極總線上，每行FBAR的頂電極都通過各自的頂電極引線連接到同一條頂電極總線 上；或者，每行FBAR的底電極都通過各自的底電極引線連接到同一條底電極總線上，每列 FBAR的頂電極都通過各自的頂電極引線連接到同一條頂電極總線上；每條底電極總線連 接一個底電極焊盤，每條頂電極總線連接一個頂電極焊盤。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于：如 果輻照敏感層置于壓電層與底電極之間，壓電層底面的一部分緊貼輻照敏感層上表面，壓 電層底面的另一部分向一側(cè)包覆輻照敏感層側(cè)面和底電極側(cè)面并延伸至復(fù)合薄膜懸空區(qū) 域上表面，頂電極底面的一部分緊貼壓電層的上表面，頂電極底面的另一部分向兩側(cè)包覆 壓電層側(cè)面并延伸至復(fù)合薄膜懸空區(qū)域上表面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于：如 果輻照敏感層置于壓電層與頂電極之間，壓電層底面的一部分緊貼底電極上表面，壓電層 底面的另一部分向一側(cè)包覆底電極側(cè)面并延伸至復(fù)合薄膜懸空區(qū)域上表面，頂電極底面的 一部分緊貼輻照敏感層的上表面，頂電極底面的另一部分向兩側(cè)包覆輻照敏感層側(cè)面和壓 電層側(cè)面并延伸至復(fù)合薄膜懸空區(qū)域上表面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于：在 頂電極總線與底電極總線交叉處，底電極總線上覆蓋著壓電層，頂電極總線從壓電層的上 表面通過；壓電層與FBAR中的壓電層是具有相同厚度的同種材料，通過同一次沉積和圖形 化工藝形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于： 所述底電極、底電極引線及底電極焊盤均是具有相同厚度的同種導(dǎo)體材料，通過同一次沉 積和圖形化工藝形成；頂電極、頂引線及頂電極焊盤均是具有相同厚度的同種導(dǎo)體材料，通 過同一次沉積和圖形化工藝形成；所述底電極引線和頂電極引線在復(fù)合薄膜區(qū)域上表面靈 活布線，底電極焊盤和頂電極焊盤均設(shè)置于Si基座對應(yīng)支撐的復(fù)合薄膜上表面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于： 所述輻照敏感層采用Si3N4或SiO 2材料，并使用PECVD或LPCVD工藝層沉積。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于： 所述空腔是在硅襯底背面圖形化形成刻蝕窗口后通過深反應(yīng)離子刻蝕形成的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于： 所述復(fù)合薄膜是方形膜片，復(fù)合薄膜包括SiO2層和Si 3N4層，SiO 2層與Si基座連接，Si 3N4層位于SiO2層上面，復(fù)合薄膜的厚度即為SiO2層與Si 3N4層的厚度之和。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于： 所述復(fù)合薄膜中的SiO2層具有正溫度系數(shù)，通過CVD工藝制備；所述FBAR的壓電層具有負 溫度系數(shù)；復(fù)合薄膜的SiO2層與FBAR的壓電層復(fù)合，進行溫度補償，用于提高FBAR的溫度 穩(wěn)定性。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于： 所述SiO2層作為硅襯底背面刻蝕時的自停止層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了膜片上FBAR結(jié)構(gòu)的陣列式伽馬輻照劑量計，其特征在于：包括檢測元件、復(fù)合薄膜和Si基座，檢測元件位于復(fù)合薄膜上面，復(fù)合薄膜用于支撐檢測元件，Si基座位于復(fù)合薄膜下面；檢測元件包括有若干呈矩形陣列式分布于復(fù)合薄膜上面的FBAR，F(xiàn)BAR由下到上依次包括底電極、壓電層和頂電極，輻照敏感層設(shè)置于壓電層與底電極之間或者設(shè)置于壓電層與頂電極之間，底電極緊貼于復(fù)合薄膜上表面；Si基座設(shè)置有若干空腔，空腔與輻照敏感層在縱向上的位置一一對應(yīng)，空腔用于形成體聲波反射界面，空腔上面對應(yīng)的復(fù)合薄膜區(qū)域為復(fù)合薄膜懸空區(qū)域；本發(fā)明具有尺寸小、靈敏度高、可檢測輻照劑量分布、溫度穩(wěn)定性好和可制造性好等優(yōu)點。
【IPC分類】G01T1-02
【公開號】CN104833996
【申請?zhí)枴緾N201510055517
【發(fā)明人】高楊, 蔡洵, 何婉婧, 李君儒, 黃振華, 尹汐漾, 趙俊武, 趙坤麗
【申請人】中國工程物理研究院電子工程研究所
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年2月3日