Here, electrons with higher mobility are swept from the oxide, but holes get trapped causing the parasitic electric field. However there are also the few hundred nanometre thick insulating regions of shallow trench insulation (STI) that separate individual devices. Since modern MOS transistor gates are only few nanometres thick, charge carriers can tunnel through the thin insulator. Due to ionization electron-hole pairs are created across the IC volume. Under high ionizing dose, increase in leakage current by few orders of magnitude can be measured. One of the parameters that degrades is the leakage current of a MOS transistor. In particular electrical characteristics of single devices can significantly change. X-rays after a long-term exposure can cause damage to integrated circuits. Integrated circuit functionality and keeping-to-the-specification is critical in these applications, despite harsh environments and in particular under the ionizing radiation.Ĭumulative effects of e.g. Die Genauigkeit der verfügbaren Modelle der Kanalgrößenbestimmung zusammen mit einem vereinfachten, von den Autoren entwickelten Modell wurde analysiert und mit der experimentalextrahierten Größe verglichen die Verbesserungsmöglichkeiten der analysierten Modelle sind identifiziert.Īpplications, such as high energy physics, nuclear power or space require high precision and high reliability electronics. Dafür werden vier Typen und zwei Layout-Versionen der Transistoren, die in einer kommerziellen 180-nm-CMOS-Technologie gefertigt wurden, charakterisiert. Im Zuge dieser Arbeit befassen wir uns mit der Modellierung der äquivalenten Kanalgröße des MOS-Transistors. Dabei entsteht das Problem der Modellierung, da der MOS-Transistor kein einfaches Rechteck ist. Diese besondere Layouttechnik gewährleistet einen niedrigen Leckstrom des Transistors auch nach der Bestrahlung, im Gegensatz zu einem Standardtransistor, mit einem linearen Layout, dessen Leckstrom sich um einige Zehnerpotenzen vergrößern kann. Eine der Möglichkeiten, diese Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist der Einsatz der so genannten ”Enclosed layout“-MOS-Transistoren, deren Gate eine der anderen Elektroden umschließt. der Hochenergie-Physik, Kernenergie oder Weltraumforschung. The improvement possibilities for the considered models are then identified.ĭie Zuverlässigkeit der Elektronik in der Nähe von ionisierender Strahlung ist eine wichtige Anforderung in Anwendungsbereichen wie z. They are further compared to the empirically extracted aspect ratio. The accuracy of available models for equivalent channel dimensions is analysed, along with a new simplified geometrical model developed by the authors. For this purpose transistors of four types and two layout versions, fabricated in a standard 180 nm CMOS process, are characterized. In this work, modelling of equivalent width and length dimensions of the MOS transistor channel under the gate is addressed. The issue, arising with enclosed layout transistors, is related to channel modelling, since the MOS transistor gate geometry is no more a simple rectangle. This special layout approach helps to maintain leakage current of MOS transistors at low level even after irradiation, in contrast to a linear layout MOS transistor, where leakage current could increase by orders of magnitude. One way to improve robustness of MOS transistors operating in such environments is to use enclosed layout techniques. The reliability of electronics in the proximity of the ionizing radiation is a key requirement in particular in high energy physics, nuclear power or space applications.
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