Influence of structural defects on thermostability and radiation sensitivity of Si MOSFET dosimeters

Abstract

The metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) dosimeters have recently become commercially available. For this reason, it is not surprising that the study of radiation interactions with MOS materials, devices, and circuits has been a major theme of many articles. The purpose of this study was to investigate the influence of structural defects on thermostability and radiation sensitivity of Si MOSFET dosimeters. It was shown that the near-surface layers of silicon have a complex defective structure which consists from the disordered layer of silicon and the layer of dislocation networks. Grain boundaries of disordered layer form additional energy levels close to the midgap of silicon. These states are ionized under radiation effect and form positive charge. This positive radiation-induced charge becomes additional to the oxide charge and it changes (increases) radiation sensitivity of Si MOSFET detectors. However, these states are the additional source of charge carriers under temperature increasing and lead to changing of detector’s parameters.

Оксид металу напівпровідниковий польовий транзистор (MOSFET) дозиметри останнім часом стали комерційно доступні. З цієї причини, це не дивно, що вивчення радіаційних взаємодій з МОП матеріалів, пристроїв і схем була головною темою багатьох статей. Метою даного дослідження було вивчення впливу структурних дефектів на термостабільність та радіаційу чутливость Si MOSFET дозиметрів. Було показано, що приповерхневи шари кремнію мають складну структуру дефекту, який складається з неупорядкованого шару кремнію і шаром дислокаційних мереж. Межі зерен неупорядкованого форм шар додаткових енергетичних рівнів, близьких до забороненої зони кремнію, ці стани іонізуються під радіаційним впливом та формою позитивного заряду. Цей позитивний радіаційно-індукований заряд стає додатковим заряду оксиду і вона змінюється (збільшується) радіочутливості Si MOSFET детектори. Проте, ці держави є додатковим джерелом носіїв заряду при температурі збільшення і привели до зміни параметрів детектора.

Оксид металла полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET) дозиметры в последнее время стали коммерчески доступны. По этой причине, это не удивительно, что изучение радиационных взаимодействий с MOS материалов, устройств и схемы, был главной темой многих статей. Целью данного исследования было изучение влияния структурных дефектов на термостабильности и радиационной чувствительности Si MOSFET дозиметры. Было показано, что приповерхностные слои кремния имеют сложный дефект. Структура, которая состоит из неупорядоченного слоя кремния и слоем дислокаций сетей. Зерно границы неупорядоченной формы слой дополнительных энергетических уровней, близких к запрещенной зоны кремния. Эти состояния ионизируются под радиационным воздействием и формой положительного заряда. Этот положительный радиационно-индуцированный заряд становится дополнительным заряду оксида и она меняется (увеличивается) радиочувствительность Si MOSFET детекторы. Тем не менее, эти государства являются дополнительным источником носителей заряда при температуре увеличения и привести к изменению параметров детектора.