Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Сравнение отклика МОП-транзистора на воздействие рентгеновского и гамма-облучения

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2020-23-1-30-40

Полный текст:

Аннотация

Введение. Ионизирующие излучения (ИИ) обладают большой проникающей способностью. В настоящее время в литературе нет однозначного представления о полном радиационном отклике МОПтранзисторов на различные виды ИИ (гамма- и рентгеновское). Поэтому наибольший интерес представляет радиационная стойкость МОП интегральных микросхем к воздействию этих излучений.

Цель работы. Изучение отклика МОП-транзисторов на воздействие гамма- и рентгеновского облучения, а также изучение влияния на этот отклик приложенного во время рентгеновского облучения внешнего потенциала затвор‒подложка.

Материалы и методы. Исследуемыми структурами являлись МОП-транзисторы с поликремниевым затвором при толщине оксида (диоксида кремния) 120 нм. Источником гамма-излучения выступали радионуклиды цезий-137, рентгеновского излучения – рентгеновская трубка с вольфрам-рениевым катодом. Анализировалось изменение порогового напряжения n- и p-канальных транзисторов методом транзисторной пары.

Результаты. Гамма- и рентгеновское излучения приводят к одинаковым эффектам в исследуемых структурах. Приложение напряжения к МОП-структуре в процессе рентгеновского облучения оказывает сильное влияние на ее радиационный отклик. Максимальный радиационный отклик МОП-транзисторов наблюдался при больших положительных потенциалах затвор‒подложка. Были введены коэффициенты пропорциональности, обеспечивающие совпадение начальных участков дозовых зависимостей для различных приложенных потенциалов затвор‒подложка.

Заключение. Определены значения коэффициентов пропорциональности зависимостей изменения порогового напряжения МОП-транзистора от дозы ИИ. Установлено численное соответствие между влиянием гамма- и рентгеновского изучений при дозах до 1.9 ·104 рад (коэффициент пропорциональности составил 38.5). Определены коэффициенты пропорциональности, позволяющие сопоставлять пассивный (без приложения потенциала) режим облучения гамма-квантами и активный (с приложением потенциала затвор‒подложка) режим облучения рентгеновскими квантами. Полученные поправочные коэффициенты зависят от полярности приложенного потенциала затвор‒подложка. Для отрицательного потенциала коэффициент пропорциональности составил 38.5. При приложении положительной полярности коэффициент не зависит от приложенного потенциала и составляет 120.

Об авторах

С. А. Мокрушина
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина); АО "Светлана–Полупроводники"
Россия

Мокрушина Светлана Андреевна – инженер по специальности "Электронное приборостроение" (2006)

старший преподаватель кафедры электронного приборостроения указанного университета, ведущий инженер физико-химической лаборатории

Выпускница аспирантуры СПбГЭТУ "ЛЭТИ" по специальности "Твердотельная электроника" (2018). Автор 10 научных публикаций. Сфера научных интересов – твердотельная электроника. 

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376



Н. М. Романов
АО "Светлана–Полупроводники"; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия

Романов Николай Михайлович – кандидат физизико-математических наук (2019), начальник физикохимической лаборатории 

Инженер кафедры физики полупроводников и наноэлектроники 

Автор 25 научных работ. Сфера научных интересов – материаловедение, а частности тонкие органические и диэлектрические пленки.

пр. Энгельса, д. 27, Санкт-Петербург, 194156



Список литературы

1. Таперо К. И., Улимов В. Н., Членов А. М. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 305 с.

2. Першенков В. С. Попов В. Д., Шальнов А. В. Поверхностные радиационные эффекты в элементах электронных микросхем. М.: Энергоатомиздат, 1988. 256 с.

3. Гуртов В. А. Влияние ионизирующего излучения на свойства МДП-приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. ЦНИИ Электроника. М., 1978. Вып.14. № 505. С. 3–31.

4. Чумаков А. И. Действие космической радиации на интегральные схемы. М.: Радио и связь, 2004, 320 с.

5. Александров О. В., Мокрушина С. А. Модель накопления зарядов в n- и p-МОП-транзисторах при туннельной инжекции электронов из затвора // Физика и техника полупроводников. 2018. Вып. 6. С. 637–642. doi: 10.21883/FTP.2018.06.45929.8717

6. Александров О. В. Влияние смещения на поведение МОП-структур при ионизирующем облучении // Физика и техника полупроводников. 2015. Т. 49, вып. 6. С. 793–798.

7. Benedetto J. M., Boesch H. E. The relationship between 60Co and 10 keV X-ray damage in MOS devices // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1986. Vol. NS-33, № 6. P. 1318–1923.

8. Поверхностные радиационные эффекты в интегральных схемах / А. В. Согоян, Г. И. Зебрев, А. Ю. Никифоров, B. C. Першенков, А. И. Чумаков // Модель космоса: в 2 т. Т. 1: Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов / под ред. Л. И. Панасюка и Л. С. Новикова. Гл. 1.18. М.: КДУ, 2007. С. 466–493.

9. Sensitivity of P-Channel MOSFET to X- and GammaRay Irradiation / M. Pejovic, O. Ciraj-Bjelac, M. Kovacevic, Z. Rajovic, G. Ilic // Intern. J. of Photoenergy. 2013. Art. 158403. 7 p. doi: 10.1155/2013/158403

10. Чжо Ко Вин. Применение ионизирующего излучения для ускоренных испытаний МОП интегральных схем // Электронная техника. Сер. Полупроводниковые приборы. 2012. № 1 (228). С. 54–56.

11. Прогнозирование локальных радиационных эффектов в ИС при воздействии факторов космического пространства / А. И. Чумаков, А. Л. Васильев, А. А. Козлов, Д. О. Кольцов, А. В. Криницкий, А. А. Печен кин, А. С. Тарараксин, А. В. Яненко // Микроэлектроника. 2010. Т. 39, № 2. С. 85–90.

12. Барабан А. П., Булавинов В. В., Коноров П. П. Электроника слоев SiO2 на кремнии. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. 1988. 304 с.

13. Романов Н. М., Мокрушина С. А. Влияние гамма-облучения на МДП-структуры с тонким оксидом Al2O3 // Перспективные материалы. 2018. № 2. C. 17– 24. https://doi.org/10.30791/1028-978X-2018-2-17-22

14. Коршунов Ф. П., Богатырев Ю. В., Вавилов В. А. Воздействие радиации на интегральные микросхемы. Минск: Наука и техника, 1986. 254 с.

15. Fleetwood D. M. Dual-transistor method to determine threshold-voltage shifts due to oxide-trapped charge and interface-traps in metal-oxide semiconductor devices // Appl. Phys. Lett. 1989. Vol. 55, iss. 5. P. 466–468. doi: 10.1063 /1.101854

16. Oldham T. R., McLean F. B. Total ionizing dose effects in MOS oxides and devices // IEEE Trans. Nuclear Science. 2003. Vol. 50, № 3. P. 483–499. doi: 10.1109/TNS.2003.812927

17. Лазарь А. П., Коршунов Ф. П. Моделирование радиационной стойкости элементов логических КМОП интегральных схем // Докл. БГУИР. 2013. № 5. С. 17–23.


Для цитирования:


Мокрушина С.А., Романов Н.М. Сравнение отклика МОП-транзистора на воздействие рентгеновского и гамма-облучения. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2020;23(1):30-40. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2020-23-1-30-40

For citation:


Mokrushina S.A., Romanov N.M. Comparison of the MOSFET Response at Exposed of the X-Ray and Gamma Radiation. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2020;23(1):30-40. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2020-23-1-30-40

Просмотров: 139


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)