Transient currents induced in MOS capacitors by ion irradiation; Influence of incident angle of ions and device temperature

山川 猛; 平尾 敏雄; 阿部 浩之; 小野田 忍; 若狭 剛史; 芝田 利彦*; 神谷 富裕

Yamakawa, Takeshi; Hirao, Toshio; Abe, Hiroshi; Onoda, Shinobu; Wakasa, Takeshi; Shibata, Toshihiko*; Kamiya, Tomihiro

SOI(Silicon on Insulator)素子は、内部の埋め込み酸化膜により電荷の収集を抑制できることからシングルイベント耐性素子として注目されている。しかし、最近になって酸化膜による電荷収集の抑制に疑問がもたれている。本研究では、MOSキャパシタの酸化膜を超えて起こる電荷収集をより詳細に評価することを目的とし、イオン入射角度、及び照射中の温度変化が電荷収集に与える影響を調べた。照射装置は、TIARA施設の3MVタンデム加速器を用いた。MOSキャパシタは、膜厚約50nm,電極サイズ100mの試料を使用した。照射は、試料への印加電圧を-10Vとし、イオン入射角度を0, 30, 60とした。さらに入射角度0の場合には、照射温度を室温(25C), 75C, 125C, 180Cとして測定を行った。実験で得られた過渡電流波形はイオン入射角度の増加に伴い、ピーク値が高くなり、立下り時間が短時間側にシフトした。これは、入射角度が浅くなるにしたがって電極近傍の領域で発生する電荷が増加したため、収集時間が短くなったためと考えられる。一方、照射温度の違いについては温度の上昇に伴って収集電荷量が減少していることがわかった。これは温度上昇に伴い比誘電率の低下が起こり、収集される電荷量を減少したためと考えられる。さらに、収集電荷量が誘電率に依存することから、MOSキャパシタの酸化膜を超えて起こる電荷収集は変位電流が原因であるといえる。

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