Effects of radiation on strained 3D transistors.

Os efeitos causados pela radiação de raios X em transistores MOS com canal n e p, de porta tripla, com e sem tensionamento mecânico foram estudados teórica e experimentalmente. Após a irradiação de raios X, com doses totais acumuladas de 150Mrad e 3Mrad, em 12 dispositivos diferentes, foi constatada uma grande variação em algumas de suas características, como por exemplo um aumento de 40mV/dec na inclinação de limiar nos dispositivos mais largos, devido a criação de cargas positivas nos óxidos, tanto no enterrado quanto de porta. As cargas geradas no óxido enterrado apresentaram grande influência na condução de corrente pela segunda interface (silício/óxido enterrado), uma vez que o óxido enterrado é espesso (145nm), que por sua vez afetou significativamente diversos outros parâmetros. A formação de cargas positivas no óxido enterrado causou variações distintas no valor da tensão de limiar referente à segunda interface, em função do canal do transistor. No caso dos transistores MOS com canal n, foi observado um aumento na condução parasitária proveniente da segunda interface, enquanto que nos dispositivos MOS com canal p essa corrente foi minimizada devido aos efeitos da radiação, gerando uma melhora do desempenho destes dispositivos (é possível observar uma redução da inclinação de sublimiar de 60 a 80mV/dec no caso dos dispositivos mais largos). Entretanto, como o óxido de porta é mais fino que o óxido enterrado, não foram observadas grandes variações causadas pelas cargas formadas no mesmo. Quando comparada com a literatura, a dose total acumulada foi muito alta, então foi realizada uma nova rodada de radiação em que a distância entre a amostra e o feixe e a taxa de exposição foram alterados. Com isso, foi possível observar o mesmo efeito descrito anteriormente, porém com uma dose total acumulada cerca de 50 vezes menor. Em ambos os casos a exposição foi realizada sem a presença de polarização nos dispositivos, usada normalmente para reduzir a recombinação de portadores aumentando assim o efeito da radiação. Para realizar a polarização dos dispositivos durante a exposição de radiação, é preciso que os dispositivos estejam encapsulados, porém a etapa de encapsulamento poderia danificar os dispositivos utilizados.The effects caused by the X-ray radiation in n and p channel triple gate transistors, with and without mechanical tensioning, were theoretically and experimentally studied. After X-ray irradiation on the devices, it was observed a large variation in some of their characteristics, such as an increase in the slope of 40mV/dec threshold in larger devices, due to the creation of positive charges in the oxides, both for the buried oxide as for the gate oxide. The charges generated in the buried oxide had great influence on the current conduction through the back interface (silicon / buried oxide), since the buried oxide is thicker (145nm), which in turn significantly affected many other parameters. The formation of positive charges in the buried oxide caused distinct variations in the threshold voltage on the second interface, depending on the channel type of the transistor. In the case of n-channel MOS transistors, it was observed an increase in parasitic conduction from the second interface, whereas for p-channel MOS devices the current was minimized - due to the effects of radiation - generating an improvement in performance of such devices (it is possible to observe a reduction of subthreshold slope of 60 to 80mV/dec in the case of larger devices).. However, as the gate oxide is thinner than the buried oxide, large variations caused by the generated charges were not observed. When compared to the literature, the total accumulated dose was very high, therefore, a new round of radiation were performed, in which the distance between the sample and beam, and the exposure rate were changed. Thus, it was possible to observe the same effect described above, but with a total accumulated dose about 50 times lower. In both cases, the bias was not used during the radiation exposure, normally used to reduce the recombination, thereby increasing the the radiation effect