Suppression of heavy-ion induced current in SOI device

SOIデバイスにおける重イオン誘起電流の抑制

小倉 俊太*; 小宮山 隆洋*; 高橋 芳浩*; 牧野 高紘; 小野田 忍; 平尾 敏雄*; 大島 武

Ogura, Shunta*; Komiyama, Takahiro*; Takahashi, Yoshihiro*; Makino, Takahiro; Onoda, Shinobu; Hirao, Toshio*; Oshima, Takeshi

宇宙環境で半導体デバイスを使用する場合、重イオン照射誘起電流に起因したシングルイベント現象が問題となる。SOIデバイスは高い耐放射線性が予想されるものの、支持基板で発生した電荷の埋め込み酸化膜(BOX膜)を介した収集を示唆する報告があり、われわれはこれまでに、酸化膜を介した照射誘起電流の主成分は変位電流であることを明らかにしている。また、支持基板への電圧印加や、活性層と支持基板に逆性の半導体を用いることにより、重イオン照射誘起電流の抑制が可能となることも示した。本研究では実デバイスへの適用を目的に、支持基板の低抵抗化による照射誘起電流の抑制について検討を行った。実験は、SOI基板上にpnダイオードを作製して行った。活性層と支持基板がn形のn/nデバイス、及び低抵抗率の支持基板を有するn/nデバイスの2種類を作製した。イオン照射の結果、照射誘起収集電荷量が減少した。この結果より、支持基板の低抵抗化がSOIデバイスの放射線耐性向上において重要となることを確認した。本手法は活性層のデバイスのタイプ(MOSFETの場合はチャネルタイプ)によらず適用可能であり、実デバイスへの応用が期待できる。

We have investigated the transient current in a SOI pn junction diode induced by single heavy-ions. The amount of radiation induced total collected charge exceeds the generated charge in active SOI layer because some of generated charge in handle substrate is collected through a BOX layer by displacement current. The displacement current is caused by the charges collected at surface of handle substrate due to an electric field in depletion layer. In this paper, we show that the amount of collected charge can be suppressed by reducing the width of depletion layer at the surface of handle substrate.