RU2018191C1 - Methods for recovery of mis device threshold voltage upon its exposure to ionizing radiation and for determination of recovery voltage characteristics - Google Patents
Methods for recovery of mis device threshold voltage upon its exposure to ionizing radiation and for determination of recovery voltage characteristics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2018191C1 RU2018191C1 SU4914733A RU2018191C1 RU 2018191 C1 RU2018191 C1 RU 2018191C1 SU 4914733 A SU4914733 A SU 4914733A RU 2018191 C1 RU2018191 C1 RU 2018191C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- threshold voltage
- mis
- ionizing radiation
- devices
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для восстановления и определения параметров режимов восстановления пороговых напряжений приборов на основе структур полевой электрод (М)-диэлектрик(Д)-полупроводник(П), с диэлектриком типа Si3N4-SiO2(HO), например приборов с зарядовой связью (ПЗС), полевых транзисторов, варикапов и других после воздействия на них ионизирующего излучения.The invention relates to electronic equipment and can be used to restore and determine the parameters of the recovery modes of the threshold voltage of devices based on the structures of a field electrode (M) dielectric (D) semiconductor (P), with a dielectric type Si 3 N 4 -SiO 2 (HO ), for example, charge-coupled devices (CCDs), field effect transistors, varicaps, and others after exposure to ionizing radiation.
Известен способ восстановления порогового напряжения МДП-прибора после воздействия ионизирующего излучения путем облучения прибора УФ-излучением, вызывающим фотоинжекцию электронов в диэлектрик из контактов [1]. A known method of restoring the threshold voltage of an MIS device after exposure to ionizing radiation by irradiating the device with UV radiation, causing photo-injection of electrons into the dielectric from the contacts [1].
Параметры режима восстановления, а именно длительность УФ-облучения при фиксированных интенсивности и спектральном составе, предварительно определяют на тестовых МДП-приборах варьируя длительность УФ-облучения. The parameters of the recovery regime, namely, the duration of UV irradiation with a fixed intensity and spectral composition, are preliminarily determined on test MIS devices by varying the duration of UV irradiation.
Основными недостатками способа восстановления порогового напряжения УФ-облучением являются необходимость использования полупрозрачных и ультрафиолетовой области спектра электродов и мощных ламп для УФ-облучения, относительно длительная процедура восстановления. The main disadvantages of the method for recovering the threshold voltage by UV irradiation are the need to use translucent and ultraviolet spectral regions of the electrodes and powerful lamps for UV irradiation, and a relatively long recovery procedure.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемым способам являются способ восстановления и способ определения параметров режима восстановления напряжения плоских зон (VFB) МОП-прибора (M-SiO2-Si) после воздействия ионизирующего излучения путем воздействия на основной и тестовые приборы электрических напряжений [2].Closest to the technical nature of the proposed methods are the recovery method and the method of determining the parameters of the mode of voltage recovery of flat zones (V FB ) of the MOS device (M-SiO 2 -Si) after exposure to ionizing radiation by exposure to the main and test devices of electrical voltage [2 ].
Эти способы могут быть использованы и для других типов МДП-приборов, например со структурой МНОП. Поскольку изменение напряжения плоских зон (ΔVFB) МДП-прибора для ряда приборов (например ПЗС) равно изменению порогового напряжения, а для ряда приборов (например, полевых транзисторов) дает основной вклад в него, этот способ может быть использован и для восстановления пороговых напряжений различных типов МДП-приборов.These methods can be used for other types of MIS devices, for example, with the structure of MNOP. Since the change in the voltage of the flat zones (ΔV FB ) of the MIS device for a number of devices (for example, CCD) is equal to the change in the threshold voltage, and for a number of devices (for example, field effect transistors) makes the main contribution to it, this method can also be used to restore threshold voltages various types of MIS devices.
Восстановление порогового напряжения МДП-прибора после воздействия ионизирующего излучения в рассматриваемом способе осуществляют путем подачи в течение определенного предварительно времени τB на полевой электрод положительного относительно полупроводника напряжения Vв в виде периодической последовательности импульсов.Recovery of the threshold voltage of MOS device after exposure to ionizing radiation in the present method is carried out by feeding over a pre τ B at the time field electrode positive relative to the voltage V semiconductor in a form of a periodic pulse train.
Величину напряжения в течение τB изменяют таким образом, чтобы средний полный ток, протекающий через МДП-прибор, оставался постоянным и равным предварительно определенной величине Iин.в. Величины τB и Vвдолжны обеспечивать восстановление порогового напряжения с погрешностью, не превышающей допустимую.The magnitude of the voltage during τ B is changed so that the average total current flowing through the MIS device remains constant and equal to a predetermined value of I in.v. The values of τ B and V in should ensure the restoration of the threshold voltage with an error not exceeding the permissible.
Для определения параметров режима восстановления, используемого в этом способе, формируют тестовые МДП-приборы, измеряют исходное пороговое напряжение Vп.о. облучают тестовые приборы ионизирующим излучением, подают на полевой электрод облученного тестового прибора периодическую последовательность положительных относительно полупроводника импульсов напряжения, путем изменения величины напряжения стабилизируют средний по времени полный ток Iин, протекающий через МДП-прибор, периодически прекращают подачу импульсного напряжения и измеряют пороговое напряжение Vп1 прибора. Проводя такие измерения на различных тестовых приборах, варьируя при этом Iин и продолжительность приложения напряжения, определяют оптимальные параметры режима восстановления, при которых достигается минимальная величина
|ΔVп| = |Vп1 - Vп0|.To determine the parameters of the recovery mode used in this method, test MIS devices are formed, and the initial threshold voltage V bp is measured . test devices are irradiated with ionizing radiation, a periodic sequence of voltage pulses positive with respect to the semiconductor is applied to the field electrode of the irradiated test device, by varying the voltage value, the average time total current I in flowing through the MIS device is stabilized, the pulse voltage is periodically stopped and the threshold voltage V is measured p1 device. Carrying out such measurements on various test devices, while varying I in and the duration of voltage application, determine the optimal parameters of the recovery mode at which the minimum value is reached
| ΔV p | = | V p1 - V p0 |.
В зависимости от устройства, используемого для восстановления порогового напряжения основного прибора, такими параметрами могут быть либо величины Iин.в и τB либо τB и зависимость прикладываемого напряжения от времени в течение τB обозначенная выше Vв.Depending on the device used to restore the threshold voltage of the main device, such parameters can be either the values of Iin.v and τ B or τ B and the dependence of the applied voltage on time for τ B indicated above V c .
Основным недостатком этих способов является сложность режима восстановления порогового напряжения МДП-прибора после воздействия ионизирующего излучения, обусловленная необходимостью в процессе восстановления изменить напряжение в течение τB по найденному опытным путем и обычно сложному закону. Следствием этого недостатка является обычно относительно длительная процедура восстановления и сложные устройства для осуществления способа.The main disadvantage of these methods is the complexity of the recovery mode of the threshold voltage of the MIS device after exposure to ionizing radiation, due to the need to change the voltage during τ B during the restoration according to the experimentally found and usually complicated law. The consequence of this drawback is usually a relatively long recovery procedure and complex devices for implementing the method.
Целью изобретения является упрощение режима восстановления порогового напряжения МДП-прибора после воздействия ионизирующего излучения. The aim of the invention is to simplify the recovery mode of the threshold voltage of the MIS device after exposure to ionizing radiation.
Достигается это тем, что полевой электрод МДП-прибора подают положительное относительно полупроводника импульсное напряжение с определенными предварительно из условия обеспечения восстановления порогового напряжения погрешностью, не превышающей допустимую, длительностью подачи τB и величиной напряжения Vв.This is achieved in that the field electrode of the MIS device is fed with respect to the semiconductor positive pulse voltage with pre-determined conditions of recovery software error in the threshold voltage does not exceed the allowable duration τ B and supply quantity V voltage.
Новое заключается в подаче постоянной в течение τB величины Vв.New feeding is constant during τ B value V c.
Другое отличие способа восстановления состоит в том, что при восстановлении порогового напряжения МДП-прибора с p-типом проводимости полупроводника полупроводник со стороны диэлектрика одновременно освещают светом с теми же спектральным составом и интенсивностью, которые использовались при определении τB и Vв.Another difference in the recovery method is that when the threshold voltage of a MIS device with a p-type semiconductor is restored, the semiconductor on the dielectric side is simultaneously illuminated with light with the same spectral composition and intensity that were used to determine τ B and V c .
Поставленная цель в способе определения параметров режима восстановления порогового напряжения МДП-прибора после воздействия ионизирующего излучения достигается тем, что формируют тестовые МДП-приборы, измеряют исходное пороговое напряжение Vпо, облучают тестовые МДП-приборы ионизирующим излучением, подают на полевой электрод облученного тестового прибора положительное относительно полупроводника напряжение V, измеряют пороговое напряжение Vп1 тестового прибора после облучения и воздействия в течение времени τ напряжения V и определяют, при необходимости варьируя на различных тестовых приборах величины τ и V, параметры режима восстановления τB и Vв.The goal in the method for determining the parameters of the recovery mode of the threshold voltage of the MIS device after exposure to ionizing radiation is achieved by forming test MIS devices, measuring the initial threshold voltage V by , irradiating the test MIS devices with ionizing radiation, and applying positive feedback to the field electrode of the irradiated test device relative to the semiconductor voltage V, measure the threshold voltage V p1 of the test device after irradiation and exposure over time τ voltage V and divide, if necessary, varying the values of τ and V on various test devices, the parameters of the recovery mode τ B and V century .
Новым является то, что тестовые ИДП-приборы разделяют на две группы, облучение ионизирующим излучением проводят для одной группы в условиях, обеспечивающих максимальное, а для другой группы - минимальное изменение порогового напряжения, которые могут возникнуть в результате воздействия ионизирующего излучения в условиях эксплуатации основного прибора, подают на тестовые МДП-приборы из каждой группы постоянную в течение τ величину V и находят искомые параметры τ = τB и V = Vврежима восстановления, такие что после подачи напряжения с этими параметрами на тестовые приборы из каждой группы величины Δ Vv = Vп1-Vп0 лежат в диапазоне ΔVпmin≅ΔVп≅Vпmax, где ΔVпmin и ΔVпmax соответственно минимальная и максимальная допустимая для нормального функционирования величина ΔVп.What is new is that test IDP devices are divided into two groups, irradiation with ionizing radiation is carried out for one group under conditions that ensure the maximum, and for the other group, the minimum change in threshold voltage that can occur as a result of exposure to ionizing radiation in the operating conditions of the main device , apply a constant value of V to the MIS test devices from each group for τ and find the desired parameters τ = τ B and V = V in the recovery mode, such that after applying voltage with these the parameters for test devices from each group, the values ΔV v = V p1 -V p0 lie in the range ΔV pmin ≅ΔV p пV pmax , where ΔV pmin and ΔV pmax are the minimum and maximum values for the normal functioning of ΔV p .
Частным случаем облучения тестовых МДП-приборов в условиях, обеспечивающих максимальное изменение порогового напряжения, является облучение естественным радиационным фоном, которое обычно не приводит к заметным изменениям пороговых напряжений. A special case of irradiation of test MIS devices under conditions providing the maximum change in the threshold voltage is irradiation with a natural radiation background, which usually does not lead to noticeable changes in threshold voltages.
Другое отличие способа определения параметров режима восстановления порогового напряжения МДП-прибора состоит в том, что при определении параметров режима восстановления порогового напряжения прибора с p-типом проводимости полупроводника, полупроводника, облученных ионизирующих излучением тестовых МДП-приборов со стороны диэлектриков, освещают светом с постоянными спектральным составом и интенсивностью, с энергией квантов из области собственного поглощения в полупроводнике. Another difference between the method for determining the parameters of the recovery mode of the threshold voltage of an MIS device is that when determining the parameters of the restoration of the threshold voltage of an MIS device with p-type conductivity of a semiconductor, a semiconductor, irradiated by ionizing radiation of the test MIS devices from the side of the dielectrics, they are illuminated with light with constant spectral composition and intensity, with the energy of quanta from the region of intrinsic absorption in a semiconductor.
В основе предлагаемого способа восстановления порогового напряжения МДП-прибора после воздействия ионизирующего излучения лежит установленный авторами факт, что для широкого диапазона изменений пороговых напряжений в результате воздействия на МДП-прибор со структурой МНОП ионизирующего излучения можно подобрать такие параметры τB и соответствующий каждому τB диапазон постоянных напряжений, что каждое напряжение из этого диапазона восстанавливает пороговое напряжение МДП-прибора в течение τB с погрешностью не хуже, чем в несколько десятых долей вольта, независимо от величины изменения порогового напряжения. Авторами также впервые найден способ определения указанных параметров τB и Vв.The proposed method for restoring the threshold voltage of an MIS device after exposure to ionizing radiation is based on the fact established by the authors that for a wide range of changes in threshold voltage as a result of exposure to an MIS device with an MNOS structure of ionizing radiation, one can choose such parameters τ B and the range corresponding to each τ B constant voltage, so that each voltage from this range restores the threshold voltage of the MIS device for τ B with an error not worse than a few tenths of a volt, regardless of the magnitude of the change in threshold voltage. The authors also first found a way to determine the specified parameters τ B and V century .
Восстановление порогового напряжения в предлагаемом способе достигается за счет туннельной инжекции электронов из полупроводника, захвата их на ловушки в диэлектрике и компенсации тем самым эффективно положительного заряда в диэлектрике, образовавшегося в результате действия ионизирующего излучения. The restoration of the threshold voltage in the proposed method is achieved by tunneling injection of electrons from the semiconductor, trapping them in traps in the dielectric and thereby compensating for the effectively positive charge in the dielectric resulting from the action of ionizing radiation.
При приложении к полевому электроду МДП-прибора в отсутствии освещения полупроводника импульса положительного напряжения относительно полупроводника p-типа в последнем образуется область обеднения основными носителями заряда. Чтобы избежать существенного влияния краевых эффектов, в этом случае влияния изменения в результате ионизирующего облучения темпа генерации неосновных носителей в области обеднения и достичь таким образом минимальных погрешностей восстановления пороговых напряжений, в предлагаемых способах используется освещение полупроводников излучением, с энергией квантов из области собственного поглощения в них. When a MIS device is applied to the field electrode in the absence of illumination of the semiconductor, a positive voltage pulse relative to the p-type semiconductor in the latter forms a depletion region of the main charge carriers. In order to avoid a significant effect of edge effects, in this case, the effect of changes in the rate of generation of minority carriers as a result of ionizing radiation in the depletion region and thus to achieve minimal errors in the restoration of threshold voltages, the proposed methods use illumination of semiconductors by radiation, with the energy of quanta from the region of intrinsic absorption in them .
На чертеже изображен вид типичных, измеренных на тестовых МНОП-приборах при найденном в соответствии с предлагаемым способом значении τB , зависимостей ΔVп для облученных фоновой радиацией (доза облучения Dобл. ≈ 0/ (1) и специально облученных γ-излучением (2) приборов от величины постоянного напряжения, прикладывающегося к приборам в течение τB . Поясняется принцип определения диапазона напряжений (от Vв1 до Vв2), которые удовлетворяют предлагаемому способу восстановления порогового напряжения МДП-прибора.The drawing shows a view of typical, measured on test MNOS devices at a value of τ B found in accordance with the proposed method, ΔV p dependencies for those irradiated with background radiation (radiation dose D region ≈ 0 / (1) and specially irradiated with γ-radiation (2 ) devices from the value of the constant voltage applied to the devices during τ B. The principle of determining the voltage range (from V in1 to V in2 ) that satisfy the proposed method for restoring the threshold voltage of an MIS device is explained.
На чертеже величины Vв1 и Vв2 имеют порядок десятков вольт, а величины (Vв2-Vв1) и ( ΔVпmax - ΔVпmin) - десятых долей вольт. При промежуточных величинах изменения порогового напряжения в результате ионизирующего облучения значения Δ Vп(V) располагаются либо между кривыми 1 и 2, либо практически на одной из кривых.In the drawing, the values of V in1 and V in2 are of the order of tens of volts, and the values (V in2 -V in1 ) and (ΔV pmax - ΔV pmin ) are in tenths of a volt. At intermediate values of the threshold voltage change as a result of ionizing radiation, the values of Δ V p (V) are located either between
Способы могут быть реализованы, например, на МДП-приборах со структурой M-Si3N4-SiO2-Si (МНОП). Кроме того, возможна реализация предлагаемых способов и на других типах МДП-приборов, если в результате ионизирующего облучения в диэлектрике формируется эффективно положительный заряд, а при туннельной инжекции электронов из полупроводника - эффективно отрицательный.The methods can be implemented, for example, on MIS devices with the structure of M-Si 3 N 4 -SiO 2 -Si (MNOP). In addition, it is possible to implement the proposed methods on other types of MIS devices if, as a result of ionizing radiation, a positive charge is effectively formed in the dielectric, and effectively negative when tunneling injection of electrons from a semiconductor.
Предлагаемый способ восстановления порогового напряжения МДП-прибора после воздействия ионизирующего излучения может быть реализован путем подачи на полевой электрод одиночного положительного относительно полупроводника импульса напряжения прямоугольной формы, амплитуда (Vв) и длительность (τB) которого были предварительно определены в соответствии с предлагаемым способом определения параметров режима восстановления порогового напряжения. В случае полупроводника p-типа его одновременно освещают со стороны диэлектрика через полупрозрачный, например, поликремниевый полевой электрод светом, например, лампы накаливания с электрической мощностью порядка единиц ватт, с теми же интенсивностями и спектральным составом, которые использовались при определении параметров режима восстановления порогового напряжения.The proposed method for restoring the threshold voltage of an MIS device after exposure to ionizing radiation can be implemented by applying to the field electrode a single positive voltage pulse of a rectangular shape relative to the semiconductor, the amplitude (V in ) and duration (τ B ) of which were previously determined in accordance with the proposed determination method threshold voltage recovery mode parameters. In the case of a p-type semiconductor, it is simultaneously illuminated from the side of the insulator through a translucent, for example, polysilicon field electrode, light, for example, incandescent lamps with an electric power of the order of a few watts, with the same intensities and spectral composition that were used to determine the parameters of the threshold voltage recovery mode .
Способ определения параметров режима восстановления порогового напряжения МДП-прибора после воздействия ионизирующего излучения может быть осуществлен, например, следующим образом. Тестовые МДП-приборы формируют с идентичными (за исключением, возможно, площади полевого электрода) по отношению к основному прибору диэлектриками, полевыми электродами и границами раздела М-Д и Д-П. Обычно это достигается путем изготовления основного и текстовых приборов в едином технологическом цикле. Измеряют исходное пороговое напряжение Vпо. Pазделяют тестовые приборы на две группы. Облучают ионизирующим излучением тестовые приборы из одной группы в условиях, обеспечивающих максимальное, а другую группу - минимальное изменение порогового напряжения, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации прибора.The method of determining the parameters of the recovery mode of the threshold voltage of the MIS device after exposure to ionizing radiation can be carried out, for example, as follows. Test MIS devices are formed with identical ones (with the possible exception of the area of the field electrode) with respect to the main device by dielectrics, field electrodes, and M – D and D – P interfaces. Usually this is achieved by manufacturing the main and text devices in a single technological cycle. Measure the initial threshold voltage V by . Divide test devices into two groups. Test devices from one group are irradiated with ionizing radiation under conditions providing the maximum, and the other group is the minimum change in the threshold voltage that may occur during operation of the device.
Известно, что часто пороговое напряжение МНОП прибора монотонно изменяется в зависимости от дозы ионизирующего излучения. В этих случаях группы тестовых приборов облучают ионизирующим излучением с максимальной и минимальной возможными при эксплуатации прибора дозами. It is known that often the threshold voltage of the device MNOP monotonically varies depending on the dose of ionizing radiation. In these cases, groups of test devices are irradiated with ionizing radiation with the maximum and minimum doses possible during operation of the device.
После облучения, на тестовых приборах из каждой группы, прикладывая к полевым электродам одиночные положительные импульсы напряжения прямоугольной формы с фиксированной длительностью τ, измеряют зависимости ΔVп от амплитуды импульсов V. Варьируют, если необходимо,τ и из полученных зависимостей находят искомые параметры режима восстановления τ=τB и V = Vв, такие, что при приложении напряжения с этими параметрами к тестовым МДП-приборам из каждой группы величины Δ Vплежат в диапазоне
ΔVпmin ≅ ΔVп ≅ ΔVпmax.After irradiation, on test devices from each group, applying single positive rectangular voltage pulses of fixed duration τ to field electrodes, the dependences ΔV p on pulse amplitude V are measured. If necessary, τ is varied and, if necessary, τ is found and the required parameters of the recovery mode τ are found from the obtained dependences = τ B and V = V in , such that when a voltage with these parameters is applied to the test MIS devices from each group, the values of Δ V p lie in the range
ΔV pmin ≅ ΔV p ≅ ΔV pmax .
Туннельная инжекция электронов из Si в SiO2, как известно, начинает проявляться обычно при электрических полях Е > 6˙106 В/см. На основании этого для построения зависимостей ΔVп(V) в случае МНОП-приборов измерения в сторону увеличения V целесообразно начинать с V ≈ 106 (Lок+ 
В случае полупроводника p-типа при проведении измерений зависимостей ΔVп = =f (V) полупроводники освещают через полупрозрачные полевые электроды светом, например, лампы накаливания с электрической мощностью порядка единиц ватт.In the case of p-type semiconductor in the measurement dependency ΔV n = = f (V) light semiconductor light through the translucent field electrode, such as an incandescent lamp with an electric power of the order of several watts.
Обычно описанным способом при фиксированной τB можно подобрать не одно, а некоторый диапазон напряжений от Vв1 до Vв2, которые удовлетворяют предлагаемому способу.Usually, in the described way, for a fixed τ B, it is possible to select not one but a certain voltage range from V in1 to V in2 , which satisfy the proposed method.
Минимальные погрешности восстановления пороговых напряжений и максимальные величины (Vв1 - Vв2) на МНОП-приборах при Lок ≈ 10 нм и Lн = 100 нм были достигнуты в случае 0,03 с ≅τB≅0,1 с. При уменьшении τB величины Vв возрастают. С увеличением Vввозрастает вероятность необратимого пробоя "слабых" мест диэлектрика. При увеличении τB за пределы указанного диапазона, в результате расхождения по оси V зависимостей ΔVп (V) для МДП-приборов из первой и второй групп, достижимые при одних и тех же Vв и τB погрешности восстановления порогового напряжения приборов из каждой группы возрастают.The minimum errors in the restoration of threshold voltages and the maximum values (V in1 - V in2 ) on MNOP devices at L ok ≈ 10 nm and L n = 100 nm were achieved in the case of 0.03 s ≅τ B ≅ 0.1 s. With decreasing τ B, the values of V in increase. With the increase in V increases the likelihood of irreversible breakdown of the "weak" places the dielectric. With increasing τ B within the specified range, resulting in divergence of V dependencies ΔV f (V) axis of the MOS devices from the first and second groups, achievable with the same V in and τ B of error recovery threshold devices voltage from each group increase.
Для нахождения τB при других существенно отличных технологиях МДП-приборов рекомендуется начинать с τ ≈ 0,01 с и затем увеличивать в 3-5 раз после каждого измерения зависимостей ΔVп(V) МДП-приборов из каждой группы.To find τ B with other significantly different technologies of MIS devices, it is recommended to start with τ ≈ 0.01 s and then increase by 3-5 times after each measurement of the dependences ΔV p (V) of MIS devices from each group.
В таблице представлены экспериментальные данные, иллюстрирующие возможности изобретения. The table presents experimental data illustrating the capabilities of the invention.
Проводят восстановление пороговых напряжений МНОП-приборов аналогичных элементарным МНОП-структурам ПЗС. За пороговое напряжение принято VFB, МНОП-приборы имеют структуру Si*-Si3N4 (L ≈100 нм) - SiO2(L = 10 нм) - Si, где Si* - сильнолегированный поликремний, L - толщина слоя диэлектрика. Полупроводники p-типа одновременно с подачей Vвосвещают через полупрозрачные Si*-электроды светом лампы накаливания ( ≈1,5 Вт электрической мощности). Параметры τB и Vв выбирают в соответствии с предлагаемым способом для |ΔVпmin = Vпmax|= 0,2 В.The threshold voltages of MNOS devices are restored that are similar to elementary MNOS structures of CCDs. V FB is taken as the threshold voltage. MNOS devices have the structure Si * -Si 3 N 4 (L ≈100 nm) - SiO 2 (L = 10 nm) - Si, where Si * is highly doped polysilicon, L is the thickness of the dielectric layer. Semi-conductors of p-type simultaneously with the supply of V to illuminate through translucent Si * electrodes with incandescent light (≈1.5 W of electric power). The parameters τ B and V in are selected in accordance with the proposed method for | ΔV pmin = V pmax | = 0.2 V.
В отсутствии освещения пороговые напряжения МНОП-приборов с p-типом полупроводника при различных Dобл. и одних и тех же τB и Vввосстановить с погрешностью ≅ 0,2 В не удается. С учетом того, что для исследованных МНОП-приборов пороговое напряжение после ионизирующего облучения изменяется монотонно, в зависимости от Dобл., данные таблицы показывают, что при использовании предлагаемого способа пороговое напряжение МНОП-прибора может быть восстановлено с погрешностью не хуже, чем в несколько десятков долей вольта при одних и тех же τB и Vв, независимо от Dобл. в широком диапазоне Dобл.In the absence of lighting, the threshold voltages of MNOS devices with a p-type semiconductor for various D reg. and the same τ B and V in cannot be restored with an error of ≅ 0.2 V. Considering the fact that for the studied MNOS devices, the threshold voltage after ionizing irradiation varies monotonically, depending on D reg. , the data in the table show that when using the proposed method, the threshold voltage of the MNOP device can be restored with an error no worse than several tens of fractions of a volt at the same τ B and V in , regardless of D region. in a wide range of D reg .
Эффективность предлагаемого способа по сравнению с известным заключается в том, что в предлагаемом способе не требуется изменять в процессе восстановления порогового напряжения после воздействия ионизирующего излучения напряжение на МДП-приборе по предварительно найденному опытным путем закону: оно в процессе восстановления порогового напряжения остается постоянным. Это значительно упрощает режим восстановления и соответственно устройства, осуществляющего способ. The effectiveness of the proposed method compared to the known one lies in the fact that in the proposed method it is not necessary to change the voltage on the MIS device in the process of restoring the threshold voltage after exposure to ionizing radiation according to the law previously found experimentally: it remains constant during the restoration of the threshold voltage. This greatly simplifies the recovery mode and, accordingly, the device implementing the method.
Последнее обстоятельство является весьма важным, поскольку для большинства эффективных применений устройства, осуществляющей способ восстановления порогового напряжения МДП-прибора после воздействия ионизирующего излучения, должны быть радиально стойкими, так как могут находиться в тех же условиях эксплуатации, что и МДП-прибор. Указанное требование тем легче реализовать на практике, чем проще устройство. The latter circumstance is very important, because for most effective applications of a device that implements a method of restoring the threshold voltage of a MIS device after exposure to ionizing radiation, they must be radially stable, since they can be in the same operating conditions as the MIS device. The indicated requirement is the easier to implement in practice, the simpler the device.
Поскольку в известном способе определение параметров режима восстановления порогового напряжения МДП-прибора после воздейcтвия ионизирующего излучения требуется определенное время для установления стабилизированной величины Iин, то при восстановлении с малой погрешностью порогового напряжения по известному способу обычно времена восстановления τB на несколько порядков больше, чем в предлагаемом способе. Известно, что в предлагаемом способе требуется минимальное время для восстановления порогового напряжения и по сравнению с другими способами не менее чем несколько десятков секунд в известных и порядка сотых долей секунды в предлагаемом.Since in the known method the determination of the parameters of the recovery mode of the threshold voltage of the MIS device after exposure to ionizing radiation requires a certain time to establish a stable value of I in , when recovering with a small error of the threshold voltage by the known method, the recovery times τ B are usually several orders of magnitude longer than in the proposed method. It is known that in the proposed method requires a minimum time to restore the threshold voltage and compared with other methods, at least several tens of seconds in the known and of the order of hundredths of a second in the proposed.
Кроме того, поскольку для восстановления порогового напряжения в известном способе используется лавинная инжекция электронов из полупроводника в диэлектрик, для осуществления которой необходим p-тип полупроводника и относительно узкий диапазон концентраций легирующей примеси в полупроводнике, предлагаемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности способа, а именно проводить восстановление пороговых напряжений МДП-приборов с широким диапазоном концентраций легирующей примеси и с различным типом проводимости в полупроводнике. In addition, since to restore the threshold voltage in the known method, avalanche injection of electrons from a semiconductor to a dielectric is used, which requires a p-type semiconductor and a relatively narrow range of dopant concentrations in the semiconductor, the present invention allows to expand the functionality of the method, namely, to restore threshold voltages of MIS devices with a wide range of dopant concentrations and with different types of conductivity semiconductor.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4914733 RU2018191C1 (en) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | Methods for recovery of mis device threshold voltage upon its exposure to ionizing radiation and for determination of recovery voltage characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4914733 RU2018191C1 (en) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | Methods for recovery of mis device threshold voltage upon its exposure to ionizing radiation and for determination of recovery voltage characteristics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018191C1 true RU2018191C1 (en) | 1994-08-15 |
Family
ID=21562473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4914733 RU2018191C1 (en) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | Methods for recovery of mis device threshold voltage upon its exposure to ionizing radiation and for determination of recovery voltage characteristics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2018191C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7646149B2 (en) | 2003-07-22 | 2010-01-12 | Yeda Research and Development Company, Ltd, | Electronic switching device |
-
1991
- 1991-02-25 RU SU4914733 patent/RU2018191C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Патент США N 4323842, кл. G 01R 31/26, 1982. * |
| 2. Т.М. Aitren, D.T. Dimaria, D.R.Joung Electron injection studies of radiation induced positiv charge in MOS devices // IEEE Transaction on Nucecar Science. 1976, V.N.5-23-n6, p.1526-1533. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7646149B2 (en) | 2003-07-22 | 2010-01-12 | Yeda Research and Development Company, Ltd, | Electronic switching device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4758786A (en) | Method of analyzing semiconductor systems | |
| Goetzberger et al. | MOS avalanche and tunneling effects in silicon surfaces | |
| Hodgson et al. | Some characteristics of a pulsed xenon lamp for use as a light source in kinetic spectrophotometry | |
| EP0797100B1 (en) | Method and apparatus for measurement of current-voltage characteristic curves of solar panels | |
| ES2120978T3 (en) | PROCEDURE TO DETECT ISOLATION DEFECTS AND SPARK TESTER FOR THE PERFORMANCE OF THIS PROCEDURE. | |
| RU2018191C1 (en) | Methods for recovery of mis device threshold voltage upon its exposure to ionizing radiation and for determination of recovery voltage characteristics | |
| Feil et al. | On the frequency dependence of the gate switching instability in silicon carbide MOSFETs | |
| US5612628A (en) | Method and apparatus for measuring the barrier height distribution in an insulated gate field effect transistor | |
| US3688389A (en) | Insulated gate type field effect semiconductor device having narrow channel and method of fabricating same | |
| Davidson et al. | Aging studies of evaporated ZnS: Mn alternating‐current thin‐film electroluminescent devices | |
| Chen et al. | Lateral distribution of radiation-induced damage in MOSFETs | |
| Enloe et al. | Ultraviolet-induced flashover of a plastic insulator using a pulsed excimer laser | |
| Kwon et al. | The space charge effect on the discharge current in cross-linked polyethylene under high AC voltages | |
| Nicastro et al. | Powder-Comparison of Experiment | |
| Strzałkowski et al. | Electric field dependence of the capture cross section of ion-implantation-induced traps in SiO2 layers | |
| Verhoeven et al. | Illumination with Ultraviolet Light of MOS Capacitors | |
| Savtchouk et al. | Accurate Dopant and Interface Characterization in Oxidized SiC with Refined Non-Contact CV Technique | |
| Vasil’ev et al. | Field-Dependent Photosensitivity of In–SiO [sub 2]–Cd [sub 0.28] Hg [sub 0.72] Te Metal–Insulator–Semiconductor Structures with an Opaque Field Electrode. | |
| SU1185429A1 (en) | Method of stabilizing voltage | |
| Vasil’ev et al. | Field-dependent photosensitivity of In-SiO 2-Cd 0.28 Hg 0.72 Te metal-insulator-semiconductor structures with an opaque field electrode | |
| Turchanikov et al. | Charge trapping in Si-implanted SiO2-Si memory devices at high electric fields and elevated temperatures | |
| Madan et al. | Measurements of the open-circuit photovoltage decay in a silicon solar cell | |
| Stoenescu et al. | Fast electron irradiation effects on MOS transistor microscopic parameters—experimental data and theoretical models | |
| Brox et al. | Spatial distribution of damage caused by 6.4 eV photon irradiation in the gate oxide MOSFET's | |
| Kliem et al. | Charge profile in thin layers of Al2O3 |