Eksperimentalna karakterizacija i Monte Karlo simulacija dozimetrijskih parametara MOSFET strukture u poljima jonizujućeg zračenja

Abstract

Rezultati naučnih istraživanja pokazuju da jonizujuće zračenje možedovesti do funkcionalnog ili trajnog oštećenja poluprovodničkih napravarazličitog tipa u ekstremnim radnim uslovima (u okruženju nuklearnogreaktora, akceleratorske instalacije, nuklearne eksplozije ili prilikom testiranjanaprava za eksploataciju u kosmosu).Cilj ovog rada je primena specifične metodologije kojom se preciznijeprati uticaj jonizujućeg zračenja na karakteristike MOSFET komponente.Specifičnost metodologije se ogleda u tome da pored toga što se određujezavisnost promene napona praga od eksperimentalno određene apsorbovanedoze u MOSFET-u koji se nalazi u polju jonizujućeg zračenja, uvode se i MonteKarlo proračuni veličina od kojih zavise dozimetrijski parametri MOSFETstrukture i sagledava se njihova veza sa rezultatima eksperimenta.Jedan od predmeta istraživanja u disertaciji obuhvata eksperimentalnirad na proučavanju izabranih parametara MOSFET komponente kojima semože sprovoditi dozimetrija u poljima jonizujućih zračenja. Eksperimenti suobuhvatili određivanje zavisnosti napona praga VT i promene napona pragaΔVT od ukupne apsorbovane doze zračenja za slučajeve različitihpoluprovodničkih, strukturnih i konstrukcionih karakteristika izabranihkomercijalnih MOSFET komponenti, što se postiže promenama u debljinioksida gejta, u dopiranosti poluprovodničke osnove, u različitoj vrstipoluprovodničkog materijala, u prisustvu slojeva za pasivizaciju, u dužini iširini kanala između sorsa i drejna, u naponu napajanja gejta u toku zračenja...

The results of scientific research show that ionizing radiation can lead tofunctional or permanent damage of semiconductive devices of various types inextreme operating conditions (in the environment of a nuclear reactor,accelerator installation, nuclear explosion, or when testing the devices forexploitation in the cosmos).The aim of this study is to establish a specific methodology for moreaccurate monitoring of the impact of ionizing radiation on the characteristics ofthe MOSFET component. The specificity of this methodology is reflected in thefact that besides the determination of the dependence of the change in thethreshold voltage of the experimentally determined absorbed dose in theMOSFET, which is located in the field of ionizing radiation, there is also theintroduction of the Monte Carlo size calculations which the dosimetricparameters of MOSFET structure depend on and the examination of theirconnection with the results of the experiment. One of the objects of research inthe thesis includes experimental work on studying the selected parameters ofthe MOSFET component in the fields of ionizing radiation. The experimentsincluded the determination of the dependence of the threshold voltage VT andthe changes in the threshold voltage ΔVT on the total absorbed dose of radiationfor various semiconductor, structural and constructional characteristics, ofselected MOSFET components which is achieved by changing the thickness ofthe gate oxide, the level of doping the semiconductor base, by using a differenttype of semiconductor material, the presence of passivation layers, the lengthand width of the channel between the source and the drain, the voltage of thepower supply for the gate during the radiation...