1 MeV W ë sV R Ë Ä k È º MOS} º 8 ý ¹ ÅM X ì Ä ¤V R Ë; c Q V À W ¥ ÇÊ Ý
»r )¬ £ · »ª < Ú ·  6 Ò` 9 Q · { ¡ û B+ ä ∗
é ß
² D G @ / < Æ § 6 £ x6 xÓ ü t o < Æõ , " fÖ ¦ 140-714 (2003¸ 7 Z 4 10{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
í ß
o} _ ¿ ºa 85 ˚ A s ¦ > s à Ô_ ; ¤ õ U ´s y y 10 µmü < 5 µm NMOS, PMOS è
\
ª $ í c _ ¸ | ¾ Ó` ¦ or & " f l & h : £ ¤$ í o\ ¦ ½ ¨ % i . ª $ í c _ \ -t H 1 MeV s 9 ¸ | ¾ Ó É r 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 50 Mrad s . ¸ | ¾ Ó\ ë H) 3 · ú , off-current, on-current, Gm(transconductance) 1 p x_ l & h : £ ¤$ í \ o z ¤ . NMOS_ â Ä º ¸ | ¾ Ós 7 £ x < Ê\ ë
H) 3 · ú s y è 1 Mrad s Ê ê\ H r 7 £ x H rebound & ³ © s ' a¹ 1 Ï÷ &% 3 . Off-current H
¸ | ¾ Ós 7 £ x < Ê\ / å L y 7 £ x 1 Mrad s Ê ê\ H r y è H & ³ © s ' a¹ 1 Ï÷ &% 3 .
On-current ü < Gm É r ¸ | ¾ Ó_ 7 £ x \ t 5 Å q& h Ü ¼ Ð y è % i . PMOS_ â Ä º ¸ | ¾ Ós 7 £ x < Ê
\
ë H) 3 · ú _ ] X @ /° ú כs t 5 Å q& h Ü ¼ Ð 7 £ x % i ¦ off-current_ o H NMOS \ q # B Ä º
¤ . On-currentü < transconductance H ¸ | ¾ Ó_ 7 £ x \ t 5 Å q& h Ü ¼ Ð y è % i H X < 1 Mrad s Ê
ê\ H NMOS \ q # PMOS_ y è; ¤ s ß ¼> z ¤ .
PACS numbers: 07.89, 61.80, 13.85.T, 87.53.P
Keywords: Radiation effect, Cosmic ray, MOSFET, Threshold voltage, Transconductance, On-current, Off- current, Degradation
I. " e  ] Ø
þ
j H ² D G ? /\ " f ¸ 0 A$ í ` ¦ s 6 xô Ç Ä ºÅ Ò~ ½ Ó ¨ 8 â x 9 ì
r$ 3 \ @ /ô Ç ½ ¨ ' a d s ÷ & ¦e [1]. ì ø Í· ú E $ @ /\ ¦ q 2
©ô Ç t ½ ¨C ¸\ " f î r6 x ÷ & H / B N0 A$ í É r ¦\ -t { 9
x 9 l ~ ½ Ó ¨ 8 â \ ¸Ø ¦ ÷ &# Qe . s Ð K /
B
N0 A$ í _ Ù þ d  Ҿ ¡ § ì ø Í ¸^ è H TID(Total Ionizing Dose) ´ òõ , SEE(Single Event Effect)\ _ K è _ l
& h : £ ¤$ í s \ P o÷ & ¸1 l x ` ¦ { 9 Ü ¼~ ´ Ã º e [2–4].
¢
¸ " é ¶ § 4 µ 1 Ï è\ " f î r6 x ÷ & H l l ¦\ -t _ { 9
\
¦ 6 x H _ « Ñl l \ ? / © ) a ì ø Í ¸^ è % i r ¦\
-t { 9 x 9 ~ ½ Ó \ ¸Ø ¦ ÷ &% 3 ` ¦ M : l & h : £ ¤$ í s
oô Ç . s Qô Ç ¨ 8 â \ © l & h Ü ¼ Ð ¸Ø ¦ ÷ &% 3 ` ¦ â Ä
º TID ´ òõ × æ כ ¹ > è ß . : £ ¤ y V T (threshold voltage, ë H) 3 · ú ), I ON (on-current), I OF F (off-current) x 9
Gm(transconductance) 1 p x_ o ¿ º× ¼ Q . s
Qô Ç : £ ¤$ í o H è _ î ß & ñ ) a 1 l x ` ¦ ~ ½ ÓK ¦ èq
§ 4 ` ¦ Z } s 9 l l _ Ã º" î ` ¦ é ß » ¡ ¤ r v H é ß & h s e .
: r ½ ¨\ " f H Ä ºÅ Ò~ ½ Ó ¨ 8 â \ " f MOS(Metal Oxide Semiconductor) à Ô ½ t Û ¼' _ l & h : £ ¤$ í o\
∗
E-mail: [email protected]
í& h ` ¦ ´ ú Æ Ò% 3 . t © \ " f Ä ºÅ Ò~ ½ Ó ´ òõ \ ¦ Å Òl 0 A K
1 MeV ª $ í c _ ¸ | ¾ Ó` ¦ or & " f NMOS x 9
PMOS è _ l & h : £ ¤$ í o\ ¦ 8 £ ¤& ñ % i .
II. ÷ m Ç ] M ö
Ä
ºÅ Ò~ ½ Ó õ ° ú É r ¦\ -t { 9 MOS è
\
p u H % ò ¾ Ó` ¦ ¸ l 0 A # NMOS x 9 PMOS è
\ ¦ ï r q % i . è _ 1 l x · ú É r 3.3 V s 9 > s à Ô í
ß o} _ ¿ ºa H 85 ˚ A s . > s à Ô_ ; ¤ É r 10 µm, U ´s
H 5 µm Ð / B N ÷ &% 3 ¦ J v t ÷ &t · ú § É r J ?s ( + þ AI
Ð z ´+ « >\ 6 x % i . t ½ ¨C ¸\ " f î r6 x ÷ & H / B N0 A
$ í
_ â Ä º ¦\ -t _ { 9 x 9 l ~ ½ Ó \ ¸Ø ¦
÷
&# Q e H כ ` ¦ y î ß # ¸ " é ¶ É r 1 MeV_ ª $ í c
`
¦ 6 x # © : r \ " f è \ s # QÛ ¼\ ¦ t · ú §
É
r © I Ð ¸ % i . y r « Ñ_ ¸ | ¾ Ó É r 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 50 Mrad(Si) s . l & h : £ ¤$ í _ 8 £ ¤& ñ É r HP4155A semiconductor parameter analyzer\ ¦ s 6 x # ª $ í c
¸ ¢ - a « Ñ Ê ê\ © : r \ " f 8 £ ¤& ñ % i . ü @Â Ò ÐÂ Ò' _ l
& h F g < Æ& h % ò ¾ Ó` ¦ þ j è o l 0 A # · ú À Òp ³ o u Ü ¼ Ð
`
) a © ? /\ " f 8 £ ¤& ñ ` ¦ ' % i .
-157-
Õ
ªa Ë > 1. (a) 1 MeV ª $ í c ¸ \ É r NMOS_ I ds - V gs : £ ¤$ í / B G (V ds = 3.3 V). (b) 1 MeV ª $ í c ¸ \
É r PMOS_ I ds -V gs : £ ¤$ í / B G (V ds = −3.3 V).
III. + s ÇÊ Ý õ m Í w ² o
Õ
ªa Ë > 1 É r 1 MeV ª $ í c ¸ \ É r I ds -V gs : £ ¤
$ í
/ B G s . Õ ªa Ë > 1(a)ü < Õ ªa Ë > 1(b) H y y NMOSü <
PMOS è \ K { © 9 ¸ | ¾ Ó É r 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 50 Mrad(Si) s . NMOS_ â Ä º V ds = 3.3 V s ¦ V gs H 0 V \ " f 3.3 V t or ( . PMOS_ â Ä º V ds =
−3.3 Vs 9 V gs H 0 V \ " f −3.3 V t or ( . Õ ª a Ë
> 1(a)_ NMOS_ I ds -V gs : £ ¤$ í / B G \ " f H & ³$ ô Ç off- current_ o Ðs ¦ e Ü ¼ 9 Õ ªa Ë > 1(b)_ PMOS_ I ds -V gs : £ ¤$ í / B G É r negative shift\ ¦ ¦ e . s Qô Ç
o\ @ /ô Ç 8 [ jô Ç ì r$ 3 É r Õ ªa Ë > 2 ∼ 4\ " f ¦¹ 1 Ï % i
.
Õ
ªa Ë > 2 H 1 MeV ª $ í c ¸ \ É r NMOS ü <
PMOS_ ∆V T (ë H) 3 · ú o)\ ¦ · p . ∆V T H ª
$ í
c ¸ \ _ K µ 1 ÏÒ q t ) a ∆Q ot ( > s à Ôí ß o} à Ôê Á
, gate oxide trap charge)ü < ∆Q it ( > à Ôê Á , in- terface trap charge)_ l # \ _ K A ü < ° ú s ³ ð & ³ ) a
Õ
ªa Ë > 2. 1 MeV ª $ í c ¸ \ É r NMOS ü < PMOS _
ë H) 3 · ú o.
[3].
∆V T = − 4Q ot
C ox − 4Q it
C ox
. (1)
#
l " f C ox H é ß 0 A & h { © í ß o} _ & ñ 6 x| ¾ Ó` ¦ · p
. ¸ ú · ú 9 ü < ° ú s í ß o} à Ôê Á H ª _ ° ú כ` ¦
° ú
H ì ø Í \ > à Ôê Á H NMOS_ â Ä º\ H 6 £ §_
° ú
כ` ¦ PMOS_ â Ä º\ H ª _ ° ú כ` ¦ y y ° ú H [5]. Õ ª a Ë
> 2\ " f Ð1 p w s NMOS_ â Ä º\ H 1 Mrad Â Ò H t _ ¸ | ¾ Ó\ " f H ë H) 3 · ú s y è Õ ª s © _ ¸
| ¾ Ó\ " f H r 7 £ x H X <, s H 1 Mrad Â Ò H t H
ª _ ° ú כ` ¦ ° ú H í ß o} à Ôê Á Ä º[ j ¦ Õ ª s © _
¸ | ¾ Ó\ " f H 6 £ §_ ° ú כ` ¦ ° ú H > à Ôê Á _ µ 1 ÏÒ q ts Ä
º[ j # H rebound & ³ © Ü ¼ Ð K $ 3 ) a [2,4]. ì ø Í
\ PMOS_ â Ä º\ H í ß o} x 9 > à Ôê Á ¸
¿
º ª _ ° ú כ` ¦ t Ù ¼ Ð ë H) 3 · ú s 6 £ §_ ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð > 5 Å q
# 7 £ x > ÷ & H X <, 1 Mrad\ ¦ t " f Õ ª o; ¤ s NMOS \ q # ß ¼> Z O # Qt > ) a [6,7].
Õ
ªa Ë > 3 É r 1 MeV ª $ í c ¸ \ É r NMOS I ON x 9 Gm_ q Õ ªo ¦ PMOS I ON x 9 Gm_ q s . NMOS _
I ON É r V gs = 3.3 V, V ds = 3.3 V \ " f_ À Ó° ú כs 9, PMOS_ I ON É r V gs = −3.3 V, V ds = −3.3 V\ " f_
À Ó° ú כs . I ON (before) ü < I ON (after) H y y ª $ í c
¸ õ Ê ê_ I ON ` ¦ · p . í o © I \ " f_ À Ó I ON õ Gm É r s © & h â Ä º A d õ ° ú s è q à º e
.
I ON = [W/(2L)]µC ox (V g − V T ) 2 , (2)
Gm = (∂I d /∂V g ) V
d=const = (W/L)µC ox (V g − V T ). (3)
Õ
ªa Ë > 3. 1 MeV ª $ í c ¸ Ê ê_ NMOS x 9 PMOS I ON õ Gm_ q .
#
l " f W ü < L É r > s à Ô_ ; ¤ õ U ´s , µ H H o # Q_ s 1
l
x ¸, C ox H é ß 0 A & h { © í ß o} _ & ñ 6 x| ¾ Ós [8, 9].
d
(2)\ " fü < ° ú s I ON É r µ ü < (V g -V T ) 2 _ Y L \ _ > r
¦, d (3)\ _ # Gm É r µ ü < (V g -V T )_ Y L \ _ > r
>
) a . Õ ªa Ë > 3\ " f Ð1 p w s NMOS I ON _ â Ä º 10 Mrad
t H ¢ - aë ß y y è H â ¾ Ós Ðs 9, 50 Mrad\ " f H /
å
L y y èô Ç . s H 10 Mrad t H > à Ôê Á \ _ K
G V , _ s 1 l x ¸ q 2 ¤ ç ß y è ) a © I s t ë ß [10] ë H) 3 · ú s y è÷ &# Q e H © I s Ù ¼ Ð s ¿ º ´ òõ
× ¼Y U À Ó\ 4 ¤½ + Ë& h Ü ¼ Ð p u H % ò ¾ ÓÜ ¼ Ð K $ 3 ) a
. 50 Mrad_ â Ä º\ H s 1 l x ¸ ß ¼> y è ) a © I \ " f ë
H) 3 · ú % i r × ¼Y U À Ó\ Ô ¦ o ô Ç % ò ¾ Ó` ¦ p u Ù ¼ Ð NMOS I ON s / å L y y è > ) a . PMOS I ON _ â Ä º\
H ë H) 3 · ú x 9 > à Ôê Á \ _ ô Ç s 1 l x ¸ ¸ | ¾ Ó
\
> 5 Å q # PMOS I ON \ Ô ¦ o ô Ç % ò ¾ Ó` ¦ Å ÒÙ ¼ Ð PMOS I ON s > 5 Å q # y è 9, Õ ª o; ¤ s NMOS I ON \ q > ß ¼> è ß .
Gm É r > à Ôê Á _ % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã ÎÜ ¼Ù ¼ Ð NMOS_ â Ä
º > à Ôê Á _ % ò ¾ Ós & t H 1 Mrad s © _ ¸
Õ
ªa Ë > 4. 1 MeV ª $ í c ¸ \ É r NMOS x 9 PMOS _
I OF F _ q .
|
¾ Ó\ " f Gm_ y è[ j S X ÷ & 9 PMOS\ " f H Ë ¨ï r y y
è H ¸_ þ v` ¦ Ðs ¦ e . PMOS H Gm_ y èÖ ¦ õ
ª $ í c ¸ Ê ê_ I ON _ y èÖ ¦ s NMOS Ð 8 ß
¼> H X < 1 Mrad s © _ ¸ | ¾ Ó\ " f H NMOS _
ë H) 3 · ú r4 ¤ q Ö ¦ Ð PMOS_ ¸ | ¾ Ó 7 £ x \
É
r ë H) 3 · ú © 5 p x q Ö ¦ s Z } Ü ¼Ù ¼ Ð PMOS I ON _ y èÖ ¦ s
8 ß ¼> è ß . s ü < ° ú É r I ON õ Gm_ y è H è
_ 1 l x 5 Å q ¸\ ¦ y èr v Ô ¦î ß & ñ ô Ç 1 l x ` ¦ { 9 Ü ¼~ ´ Ã
º e H X <, ø @$ í 8 £ ¤ \ " f PMOS_ $ í 0 p x $ H B Ä º d
y > ) a .
Õ
ªa Ë > 4 H 1 MeV ª $ í c ¸ \ É r NMOS I OF F _ q
x 9 PMOS I OF F _ q s . NMOS I OF F H V gs = 0 V, V ds = 3.3 V \ " f_ À Ó° ú כs 9, PMOS I OF F H V gs = 0 V, V ds = −3.3 V\ " f_ À Ó° ú כs . I OF F (before) ü <
I OF F (after) H y y ª $ í c ¸ õ Ê ê_ I OF F \ ¦
· p . NMOS_ â Ä º ¸ | ¾ Ós 7 £ x < Ê\ & ³$ ô Ç I OF F _ o Ðs ¦ e . ª $ í c ¸ õ q §
#
þ j@ / 2,000C \ s Ø Ô H I OF F _ o 1 Mrad\ " f
'
a¹ 1 Ï ÷ & 9 Õ ª s © _ ¸ | ¾ Ó\ " f r y èô Ç . I OF F _ /
å
L ô Ç 7 £ x H Õ ªa Ë > 5ü < ° ú s è ç ß ] X ` ¦ 0 AK + þ A$ í ) a
9
× ¼í ß o} % ò % i \ ª _ à Ôê Á » ¡ ¤& h ÷ &# Q µ 1 ÏÒ q t H l
Ò q t& h ¾ º[ O À Ó & ³ © s Å Òכ ¹ô Ç " é ¶ Ü ¼ Ð · ú 94 R e
[11]. s ü @\ ¸ Pompl [12] 1 p x s ½ ¨ô Ç > s à Ôü < × ¼ Y
U × æ^ o ? Òì r \ + þ A$ í ÷ & H SBD(Soft BreakDown): x Ð
\
_ ô Ç GIDL(Gate Induced Drain Leakage)_ l # ü <, Scarpa [13] 1 p x s ½ ¨ô Ç & ñ / B N à ÔA i ç \ _ K Ä » ¸÷ & H
à Ôê Á µ 1 ÏÒ q t\ _ ô Ç # Q} Û ¼w × ¼ ' V , a A 1 p x s { 9 Â Ò l
# ô Ç ¦ · ú 94 R e . PMOS_ â Ä º\ H 9 × ¼í ß o}
% ò
% i \ ª _ à Ôê Á » ¡ ¤& h ÷ & 8 ¸ ¾ º[ O À Ó_ â Ð
+ þ A$ í ÷ &t · ú §Ü ¼Ù ¼ Ð ¸ | ¾ Ós 7 £ x 8 ¸ I OF F _
Õ
ªa Ë > 5. 9 × ¼í ß o} % ò % i \ + þ A$ í ) a à Ôê Á Ü ¼ Ð ô Ç l
Ò q t& h ¾ º[ O À Ó_ > h¥ Æ ¸.
o ß ¼> t · ú §> ) a . ¢ ¸ô Ç ë H) 3 · ú _ o
¸ I OF F \ H % ò ¾ Ó` ¦ p u > ÷ & H X < 1 Mrad s Ê ê_ ¸
| ¾ Ó\ " f ë H) 3 · ú s © ± ú 4 R e Ü ¼Ù ¼ Ð I OF F þ j
@
/u \ ¦ Ðs ¦ e . 1 Mrad s Ê ê_ ¸ | ¾ Ó\ " f H > à
Ôê Á _ µ 1 ÏÒ q ts 8 Ä º[ j Ù ¼ Ð ë H) 3 · ú s r 7 £ x
> ÷ & ¦ ¢ ¸ s Qô Ç > à Ôê Á 9 × ¼í ß o} % ò % i
\
+ þ A$ í ÷ &% 3 ~ ª _ à Ôê Á \ ¦ % 3 ] j H % i ½ + É` ¦ >
÷
&Ù ¼ Ð r I OF F y è > ) a . ì ø Í \ PMOS_ â Ä
º I OF F _ o ; ¤ s NMOS\ q # Á ºr ½ + É & ñ ¸ Ð
>
H X <, PMOS_ ë H) 3 · ú s NMOS\ q K q
§& h Z }` ¦ ÷ rë ß m ¸ | ¾ Ó_ 7 £ x \ É r ë H) 3 · ú _ t 5 Å q& h 7 £ x \ _ K I OF F _ o p p ô Ç כ Ü ¼ Ð
Ð . : £ ¤ y NMOS_ â Ä º\ e # Q" f s ü < ° ú É r I OF F _
o H NMOS è _ off1 l x \ H % ò ¾ Ó` ¦ z 5 g @ /l © I
\ " f Ô ¦ 9 כ ¹ > § 4 ` ¦ è ¸r v 9 â Ä º\ è
_ ¸1 l x ` ¦ Ä » ¸½ + É Ã º ¸ e .
IV. + s Ç Â ] Ø
í
ß o} _ ¿ ºa 85 ˚ A s ¦ > s à Ô_ ; ¤ õ U ´s y y
10 µmü < 5 µm NMOS, PMOS è \ 1 MeV ª $ í
c ` ¦ ¸ # (0.1, 0.5, 1, 5, 10, 50 Mrad) l & h : £ ¤
$ í
o\ ¦ ½ ¨ % i .
1. ë H) 3 · ú : NMOS_ â Ä º 1 Mrad Â Ò H t H ë H) 3
· ú s y è Õ ª s © _ ¸ | ¾ Ó\ " f H r 7
£
x H rebound & ³ © s è ß . s H 1 Mrad Â
Ò H t H ª _ ° ú כ` ¦ ° ú H í ß o} à Ôê Á Ä º [
j ¦ Õ ª s © _ ¸ | ¾ Ó\ " f H 6 £ §_ ° ú כ` ¦ ° ú H >
à Ôê Á _ µ 1 ÏÒ q ts Ä º[ j l M :ë H s . ì ø Í \ PMOS_ â Ä º\ H í ß o} x 9 > à Ôê Á ¸
¿
º ª _ ° ú כ` ¦ t Ù ¼ Ð à Ôê Á _ 7 £ x \ ë H) 3
·
ú s 6 £ §_ ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð > 5 Å q # 7 £ x ¦, 1 Mrad\ ¦ t
" f Õ ª o; ¤ s NMOS\ q # B Ä º ß ¼ .
2. On-current: I ON É r (V g -V T ) 2 õ s 1 l x ¸ µ\ 4 ¤
½ +
Ë& h Ü ¼ Ð % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Î H . NMOS_ â Ä º\ H 10 Mrad t H > à Ôê Á \ _ K s 1 l x ¸ q 2 ¤ y
è ) a © I s t ë ß V T % i r y è © I \ e Ü ¼Ù ¼ Ð I ON _ y è; ¤ s q §& h Ü ¼ 9 50 Mrad\ " f H s 1
l
x ¸ 8¹ ¡ ¤ y è ¦ V T 7 £ x ô Ç © I \ e Ü ¼Ù ¼
Ð I ON _ y è; ¤ s ß ¼ . PMOS_ â Ä º\ H s 1 l x
¸_ y èü < |V T |_ > 5 Å q& h 7 £ x Ð I ON s > 5 Å q
# y è 9, Õ ª ; ¤ s NMOS\ q # ß ¼ .
" f PMOS_ $ í 0 p x $ H è _ 1 l x 5 Å q ¸, ø @
¸ 1 p x \ B Ä º d y ô Ç % ò ¾ Ó` ¦ z } 9 Ã º e .
3. à Ô ½ Û ¼ ü Û ¼: > à Ôê Á É r NMOS, PMOS ¸¿ º _
Gm` ¦ y èr . NMOS_ â Ä º 10 Mrad t
H ¢ - aë ß ô Ç y è ' a¹ 1 Ï÷ &t ë ß 50 Mrad\ " f H /
å
L y y è 9, PMOS\ " f H 1 Mrad t H ¢ - a ë
ß y y è t ë ß s Ê ê / å L y y è 9 y è; ¤ s NMOS \ q # ß ¼> z ¤ .
4. Off-current: NMOS_ â Ä º è ç ß ] X ` ¦ 0 AK + þ A
$ í
ô Ç 9 × ¼í ß o} % ò % i \ ª _ à Ôê Á » ¡ ¤& h ÷ &
9 s Ð K l Ò q t& h Ü ¼ Ð ¾ º[ O À Ó + þ A$ í ÷ &> ) a
. ¢ ¸ ë H) 3 · ú _ 7 £ xy \ _ ô Ç 4 ¤½ + Ë& h ´ òõ Ð K
¸ | ¾ Ó\ É r off-current_ o; ¤ s B Ä º & t
>
) a (1 Mrad\ " f 2,000C _ 7 £ x ). PMOS_
â
Ä º\ H 9 × ¼í ß o} % ò % i \ ª _ à Ôê Á » ¡ ¤
&
h ÷ & 8 ¸ ¾ º[ O À Ó_ â Ð + þ A$ í ÷ &t · ú § ¦ ë H) 3
· ú s t 5 Å q& h Ü ¼ Ð 7 £ x < ÊÜ ¼ Ð K ¸ | ¾ Ó\
off-current_ H o ' a¹ 1 Ï÷ &t · ú § ¤ .
P c
p 8 ý ò k >
s
½ ¨ H 2002 < Ƹ ¸ é ß ² D G @ / < Æ § @ / < Æ ½ ¨q ( ½ ¨
¸
)_ t " é ¶ Ü ¼ Ð ½ ¨ ÷ &% 3 6 £ §.
Y c
p w à U Ø ô
[1] Y. H. Shin, K. W. Min, J. G. Rhee, S. H. Kim, H. S.
Kim, S. D. Park, D. K. Sung and S. D. Choi, IEEE Trans. Nucl. Sci. 46, 1586 (1999).
[2] T. P. Ma and P. V. Dressendorfer, Ionizing Radia- tion Effects in MOS Device and Circuits (J. Wiley
& Sons, New York, 1989), Ch. 5.
[3] M. Pejovic, G. Ristic and A. Jaksic, Applied Surface Science 108, 141 (1997).
[4] Ashok K. Sharma, Semiconductor Memories (IEEE PRESS, New York, 1997), Ch. 7.
[5] T. P. Ma and P. V. Dressendorfer, Ionizing Radia- tion Effects in MOS Device and Circuits (J. Wiley
& Sons, New York, 1989), Ch. 4.
[6] Kuei-Shu Chang-Liao and Huang-Ming Chang, Jounal of Nuclear Science and Technology 36, 630 (1999).
[7] Goran Ristic, Snezana Golubovic and Momcilo Pe-
jovic, Sensors and Actuators, A51, 153 (1996).
[8] John Y. Chen, CMOS Device and Technology for VLSI (Prentice-Hall, New Jersey, 1990), Ch. 2.
[9] Takeshi Ohshima, Masahito Yoshikawa, Hisayoshi Itoh, Yasushi Aoki and Isamu Nashiyama, Material Science and Engineering, B61-62, 481 (1999).
[10] Takashi Matsushita, Chikara Fukunaga, Hirokazu Ikeda and Yutaka Saitoh, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A366, 369 (1995).
[11] Martin Denton, Radiation Effects on Electronics Components and Circuits, European Organization for Nuclear Research CERN Training (2000).
[12] T. Pompl, H. Wurzer, M. Kerber and I. Eisele, Mi- croelectronics Reliability, 40, 37 (2000).
[13] A. Scarpa, P. Riess, G. Ghibaudo, A. Paccagnella, G. Pananakakis, M. Ceschia and G. Ghidini, Micro- electronics Reliability, 40, 57 (2000).
1- MeV Proton-Beam Irradiation Effects on the Electrical Characteristics of MOS Devices
H. S. Kim, E. H. Kim, S. M. Han and S. J. Noh ∗ Department of Applied Physics, Dankook University, Seoul 140-714
(Received 10 July 2003)
The electrical characteristics of NMOS and PMOS devices of an 85-˚ A gate oxide thickness, a 10-µm gate width and a 5-µm gate length have been studied as a function of the proton beam irradiation dose. The proton beam energy was 1 MeV and the total irradiation doses were 0.1, 0.5, 1, 5, 10 and 50 Mrad espectively, The electrical characteristics, such as the threshold voltage, the off-current, the on-current and the transconductance were found to change with the proton beam irradiation. In the NMOS devices, while the threshold voltage was reduced and the off-current was drastically increased until 1 Mrad, the threshold voltage rebounded to increase and the off-current rebounded to decrease, respectively over a irradiation doses of 1 Mrad. Both the on-current and the transconductance of the NMOS devices decreased with increasing irradiation. In the PMOS devices, the absolute value of the threshold voltage increased with the irradiation and the off- current change was very small compared to that with the NMOS devices. Both the on-current and the transconductance of the PMOS devices decreased with increasing irradiation and their changes were large compared with those of the NMOS devices at doses over 1 Mrad.
PACS numbers: 07.89, 61.80, 13.85.T, 87.53.P
Keywords: Radiation effect, Cosmic ray, MOSFET, Threshold voltage, Transconductance, On-current, Off- current, Degradation
∗
![z º ¤Ç k Ä] k ù ú n ÞV R Ë m ù o Ú ¤X N ËX ê sV 8 ý Ä k È ¤V R Ë W _ Ë] § ç g Ë](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)