[發明專利]模擬浮動柵極測斜儀

有效

• 申請號: 201710822771.2
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107830844B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: M·埃斯丘
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: G01C9/18
• 分類號: G01C9/18;G01C25/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

1.一種測斜儀，其包括：

半導體襯底；

位于所述半導體襯底上方的電介質層，所述電介質層界定容納導電液滴的密封弧形微溝道；

位于所述密封弧形微溝道中的接入端口電極，所述接入端口電極中的每一者與在所述相應接入端口電極的接近范圍內的參考電極相關聯且沿著所述密封弧形微溝道的彎曲部分安置，所述接入端口電極以按角度傾斜分辨率校準的弧長度彼此間隔開；及

位于所述半導體襯底中的模擬浮動柵極AFG裝置，其各自對應于一或多個接入端口電極，其中所述AFG裝置中的每一者包括電耦合到所述對應接入端口電極的第一導體及電耦合到與所述對應接入端口電極相關聯的所述參考電極的第二導體。

2.根據權利要求1所述的測斜儀，其進一步包括耦合到所述AFG裝置中的每一者的控制電路，所述控制電路經配置以進行以下操作：(i)沿著插入有所述導電液滴的在所述對應接入端口電極與所述相關聯參考電極之間的導電路徑檢測所述AFG裝置中的至少一者中的放電電流；及(ii)基于對所述AFG裝置中的所述至少一者的所述放電電流的所述檢測而確定角度傾斜測量。

3.根據權利要求2所述的測斜儀，其中所述AFG裝置中的每一者進一步包括：

浮動柵極；

金屬氧化物半導體MOS晶體管，其具有形成于所述半導體襯底中且通過溝道區域彼此分離的源極區域及漏極區域，其中所述浮動柵極的第一部分安置于所述溝道區域上方以充當所述MOS晶體管的柵極電極；及

存儲電容器，其包含由所述浮動柵極的第二部分形成的第一極板及通過電介質膜與所述第一極板分離的第二極板，

其中所述浮動柵極與所述第一導體電接觸且所述第二導體耦合到接地參考電壓節點。

4.根據權利要求3所述的測斜儀，其中所述控制電路耦合到所述AFG裝置中的每一者的所述漏極區域且耦合到所述AFG裝置中的每一者的所述存儲電容器的所述第二極板，并且經配置以在參與測量操作之前選擇性地偏置所述MOS晶體管以將所述AFG裝置的所述浮動柵極充電。

5.根據權利要求4所述的測斜儀，其中所述控制電路進一步經配置以在所述測量操作之后施加中和脈沖以使所述AFG裝置的所述浮動柵極放電。

6.根據權利要求1所述的測斜儀，其中所述導電液滴經定大小以在所述導電液滴在重力下沉降于一個接入端口電極處時僅覆蓋所述接入端口電極及對應參考電極。

7.根據權利要求2所述的測斜儀，其中所述導電液滴經定大小以在所述導電液滴在重力下沉降時覆蓋多于一個接入端口電極及對應參考電極以在其間提供相應導電路徑，且進一步其中所述控制電路經配置以檢測耦合到由所述導電液滴覆蓋的所述相應多個接入端口電極的多個AFG裝置中的放電電流且基于所述多個接入端口電極沿著所述密封弧形微溝道的所述彎曲部分的相應位置而確定角度傾斜測量。

8.根據權利要求2所述的測斜儀，其進一步包括耦合到所述控制電路以傳遞與所述角度傾斜測量有關的信號的通信收發器。

9.根據權利要求1所述的測斜儀，其中所述電介質層界定形成圓的至少一部分以測量角度傾斜的預定最大范圍的密封弧形微溝道。

10.根據權利要求9所述的測斜儀，其中圓的所述至少一部分包括半圓以測量±90度的角度傾斜，且進一步其中所述接入端口電極包括N個接入端口電極，其中N是基于所述角度傾斜分辨率而選擇。

11.根據權利要求10所述的測斜儀，其中N＝181且所述N個接入端口電極以按1度的角度傾斜分辨率校準的弧長度彼此間隔開。

12.根據權利要求9所述的測斜儀，其中圓的所述至少一部分包括四分之一圓以測量±45度的角度傾斜，且進一步其中所述接入端口電極包括以按1度的角度分辨率校準的弧長度彼此間隔開的N個接入端口電極。