ผลกระทบและการหาค่าความหนาแน่นประจุที่ดักจับในออกไซด์และประจุดักจับที่อินเทอร์เฟซของการเปลี่ยนแปลงแรงดันขีดเริ่มในมอสเฟตที่ถูกฉายรังสี โดยระเบียบวิธีซับเทรชโฮลด์
DOI:
https://doi.org/10.55003/ETH.400409คำสำคัญ:
เอ็นมอส, พีมอส, แรงดันขีดเริ่ม, ซับเทรชโฮลด์บทคัดย่อ
บทความนี้ได้นำเสนอผลกระทบและหาค่าความหนาแน่นของประจุที่ถูกดักจับในออกไซด์และประจุฝั่งติดกับอินเทอร์เฟซของการเปลี่ยนแปลงของแรงดันขีดเริ่มของมอสเฟต ที่ถูกฉายด้วยรังสีแกมมาโดยระเบียบวิธีซับเทรชโฮลด์ที่ขนาดอุปกรณ์ที่ออกแบบ โดยใช้อัตราส่วนของความกว้างต่อความยาวช่องของช่องทางเดินกระแส (W/L) คือ 20 mm/20 mm โดยค่าแรงดันแรงดันขีดเริ่มหาโดยวิธีการอนุมานเชิงเส้น การเปลี่ยนแปลงของแรงดันขีดเริ่มทั้งหมดเกิดจากประจุที่ถูกดักจับในออกไซด์และความหนาแน่นของประจุในอินเทอร์เฟซ การหาค่าความหนาแน่นของประจุที่ฝั่งติดอยู่กับอินเทอร์เฟซใช้ระเบียบวิธีซับเทรชโฮลด์ การฉายรังสีใช้แหล่งกำเนิดรังสีแกมมาด้วย 60Co ที่ปริมาณสูงสุดที่ 10 kGy ผลการวิจัยพบว่าการเปลี่ยนแปลงของแรงดันขีดเริ่มอยู่ที่ประมาณ -24 mV/kGy สำหรับเอ็นมอสและมีค่าประมาณ -27 mV/kGy สำหรับพีมอส การเปลี่ยนแปลงของซับเทรชโฮลด์สวิงมีค่าประมาณ 1.2 mV/dec.kGy สำหรับเอ็นมอสและมีค่าประมาณ 0.9 mV/dec.kGy สำหรับพีมอส ความหนาแน่นของประจุที่ดักจับในออกไซด์ (NOT) และความหนาแน่นของประจุที่ในส่วนอินเทอร์เฟซ (NIT) นั้นพบว่าเพิ่มขึ้นทั้งในเอ็นมอสและพีมอส อัตราส่วนระหว่าง ΔNOT/ΔNIT มีค่าประมาณ 2.2 เท่าสำหรับเอ็นมอสและมีค่าประมาณ 2.8 เท่า สำหรับพีมอส เนื่องมาจากโครงสร้างของเอ็นมอสที่มีช่องทางเดินกระแสเป็นแบบช่องพื้นผิว (Surface Channel) ส่วนพีมอสมีช่องทางเดินกระแสเป็นแบบช่องฝัง (Buried Channel) สุดท้ายผลกระทบของการฉายรังสีแกมมาต่อพีมอสมีมากกว่าผลกระทบการฉายรังสีแกมมาต่อเอ็นมอสเนื่องจากผลของการเปลี่ยนแปลงแรงดันขีดเริ่มและอัตราส่วนระหว่าง ΔNOT/ΔNIT
References
J. Shapiro, “The Absorbed Dose—A Measure of Energy Imparted to a Medium,” in Radiation Protection: A Guide for Scientists and Physicians, 4th Ed., Cambridge, MA, USA: Harvard University Press, 2002, ch.2, sec.11, pp. 60–63.
J. R. Schwank, M. R. Schaneyfelt, D. M. Fleetwood, J. A. Felix, P. E. Dodd, P. Paillet and V. Ferlet-Cavroi, “Radiation Effect in MOS Oxides,” IEEE Transactions on nuclear science, vol. 55, no. 4, pp. 1833–1853, 2008, doi: 10.1109/TNS.2008.2001040.
J. McWhorter and P. S. Winokur, “Simple Technique for Separating the Effects of Interface Traps and Trapped Oxide Charge in MOS Transistors,” Applied Physics Letters, vol. 48, no. 2, pp. 133–135, 1986, doi: 10.1063/1.96974.
K. Roy, S. Mukhopadhyay and H. Mahmoodi-Meimand, “Leakage Current Mechanisms and Leakage Reduction Techniques in Deep-Submicrometer CMOS Circuits,” Proceedings of the IEEE, vol. 91, no. 2, pp. 305–327, 2003, doi: 10.1109/JPROC.2002.808156
P. S. Winokur, J. R. Schwank, P. J. McWhorter, P. V. Dressendorfer and D. C. Turpin, “Correlating the Radiation Response of MOS Capacitors and Transistors,” IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 31, no. 6, pp. 1453–1460, 1984, doi: 10.1109/TNS.1984.4333529.
S. M. Sze and K. K. Ng, “MOSFETs,” in Physics of Semiconductor Devices, 3rd ed., Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2006, ch. 6, sec. 2, pp. 297–320.
H. Jafari, S. A. H. Feghhi and S. Boorboor, “The effect of interface trapped charge on threshold voltage shift estimation for gamma irradiated MOS device,” Radiation Measurements, vol. 73, pp. 69–77, 2015, doi: 10.1016/j.radmeas.2014.12.008.
S. Boorboor, S. A. H. Feghhi and H. Jafari, “Investigation of Threshold Voltage Shift in Gamma Irradiated N-Channel and P-Channel MOS Transistors of CD4007,” World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Physical and Mathematical Sciences, vol. 11, no. 5, pp. 191–195, 2017
Y. Taur and T. H. Ning, “MOS Capacitors,” in Fundamentals of Modern VLSI Devices, 2nd ed., Cambridge, UK: University Press, 1998, ch. 2, sec. 3, pp. 103–108.
P. R. Gray and R. G. Meyer, “Bipolar, MOS, and BiCMOS Integrated-Circuit Technology,” in Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons Inc., 1993, ch. 2, sec. 8, pp. 127–131.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2023 คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหาร
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของคณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
ข้อความที่ปรากฏในบทความแต่ละเรื่องในวารสารวิชาการเล่มนี้เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่านไม่เกี่ยวข้องกับสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง และคณาจารย์ท่านอื่นๆในสถาบันฯ แต่อย่างใด ความรับผิดชอบองค์ประกอบทั้งหมดของบทความแต่ละเรื่องเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
