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高橋 芳浩*; 府金 賢*; 今川 良*; 大脇 章弘*; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 大島 武
JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 7, 2008/11
MOS(Metal Oxide Semiconductor)構造の重イオン照射誘起ゲート電流の
線照射による変化について評価を行った。試料はp形及びn形バルクSi基板上の、酸化膜厚100nm,Alゲート電極直径100
mのMOSキャパシタとした。線照射は吸収線量率6.3kGy(SiO
)/hで1時間行った。照射前後のイオン照射誘起ゲート過渡電流の測定は、酸素イオン(15MeV)を用いたTIBIC(Transient Ion Beam Induced Current)評価システムにより行った。また、線照射前後において容量-電圧特性及びリーク電流特性の測定を行った。その結果、線照射後、同一電圧印加時のゲート過渡電流ピーク値は、p-MOSにおいて増加し、n-MOSでは減少した。さらに容量-電圧特性で生じた変化を正電荷捕獲密度を反映したミッドギャップ電圧のシフト量で評価し、そのシフト量分、ゲート印加電圧値をシフトさせた結果、照射前後でのピーク値はよく一致することが判明し、ピークのシフトが正の固定電荷発生によることが明らかとなった。
高橋 芳浩*; 府金 賢*; 今川 良*; 大脇 章弘*; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 大島 武
no journal, ,
半導体デバイスに高速荷電粒子が入射する際に半導体内で誘起されるキャリアが原因となりシングルイベント現象が発生する。酸化膜を介した重イオン照射誘起電流の発生機構は未だ不明な点が多く、その解明が重要である。本研究では、シリコン(Si)金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタMOSFETに対して重イオン照射試験を実施し、酸化膜を介した電流発生機構の検討を行った。試料はAlゲートp-, n-SiMOSFETを用い、エネルギー15MeVの酸素イオンマイクロビームを照射した。照射誘起電流測定の結果より、MOSFETにおける照射誘起電流は正・負の異なるピークを持つこと、さらに収集電荷量が照射後数十nsでほぼ0に収束されることが確認され、酸化膜を介した照射誘起電流は、変位電流が支配的であることを確認した。さらに、重イオン照射誘起ゲート電流のトータルドーズ効果についても評価を行った。その結果、過渡電流ピーク値が線照射により変化すること、また、同一ピーク電流を得るためのゲート電圧のシフト量は、ミッドギャップ電圧のシフト量とほぼ等しいことが確認された。これより、線照射による照射誘起電流の変化は、酸化膜中の固定正電荷密度の変化に起因するものであると帰結された。
高橋 芳浩*; 今川 良*; 大脇 章弘*; 竹安 秀徳*; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武
no journal, ,
半導体デバイスの耐放射線性向上に関する研究の一環として、SOI(Silicon on Insulator)ダイオードに対して逆バイアスを印加した状態で、15MeVの酸素イオン照射を行った。アノード電極から過渡電流が検出された。過渡電流を積算して求めた収集電荷量は170fC程度で飽和した。また、印加電圧の増加に対して、ピーク電流値は増加するものの、収集電荷量は変化しないことがわかった。SOIダイオードとSiダイオードを比較した結果、同一印加電圧下において、ピーク電流が約1/20、収集電荷量が1/3に抑制されていることがわかり、SOIデバイスの高いシングルイベント耐性を示すことができた。デバイスシミュレータを用いた解析から、全電流は、活性層である空乏層内で発生した電流に加え、埋め込み酸化膜下の基板からの変位電流によるものであることがわかった。
高橋 芳浩*; 大脇 章弘*; 竹安 秀徳*; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武
no journal, ,
SOI(Silicon on Insulator)上に作製したpnダイオードの重イオン照射誘起電流について検討を行った。逆バイアス印加時の試料に18MeV酸素イオンを照射した際の照射位置依存性について評価した結果、アノード中心部に照射した際の収集電荷はBOXを介した変位電流によるものが支配的であること、一方、エッジ部に照射した場合は、活性層で発生した電荷収集が支配的であることがわかった。また、基板裏面への電圧印加を行い支持基板表面の空乏層を制御することにより、BOXを介した変位電流が抑制可能であり、特にアノード中心部へ照射した際の過渡電流はノイズレベル程度になることを実験的に示した。