В данной работе представлены результаты численного расчета выходной зависимости МДП-транзистора с учетом заряда в окисле, захваченного у областей истока и стока.
Для упрощения расчетов была принята следующая математическая модель: накопленный в диэлектрике заряд распределен равномерно только в некоторой области, прилегающей к истоку или стоку, а в остальной области заряд отсутствует. В рамках модели неравномерность распределения заряда учитывается изменением величины плоских зон VFB вдоль канала, которая определяется выражением
(1)
где у- координата, направленная вдоль канала, L - длина канала.
Полный ток возможно рассчитать из зависимости поверхностного потенциала ψs от напряжения V(y) вдоль канала с учетом неравномерности изменения величины VFB. Эта зависимость находится из выражения
(2)
Плотность полного тока n-канального МДП-транзистора, с учетом диффузионной и дрейфовой компонент, определяется выражением.
(3)
где μn , Dn - коэффициенты подвижности и диффузии соответственно.
Используя приближение плавного канала, проинтегрируем (3) как по длине, так и по глубине канала и получим интегральное выражение для полного тока [4].
(4)
где, εs - диэлектрическая проницаемость полупроводника, ε0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, φ0 - уровень Ферми, ψs(V) -функция зависимости поверхностного потенциала от напряжения V(y) обратного смещения в точке у по отношению к потенциалу истока, F - фактор пространственного заряда [3]
Выходная характеристика МДП-транзистора находится путем вычисления интеграла в выражении (4) методом квадратур, с учетом влияния заряда в диэлектрике на величину ψs(V). Численные расчеты показывают, что при сравнительно небольшом напряжении исток-сток (VD < 2 B) распределение заряда в диэлектрике относительно контактов исток и сток практически не влияет на величину тока ID. С возрастанием напряжения VD разница между выходными характеристиками, которые соответствуют локализации заряда у истока и стока, постепенно увеличивается. В области тока насыщения эта разница достигает максимального значения.
Изменение напряжения отсечки VSAT по сравнению со структурой без заряда в диэлектрике возникает только в случае локализации заряда в области стока. В случае расположения заряда в области у истока, как показывают расчеты, изменения величины напряжения отсечки не происходит.
Зависимость выходной вольтамперной характеристики от локализации захваченного заряда может быть использована на практике для определения расположения дефектов в диэлектрике МДП-транзисторов относительно контактов исток и сток.
Литература
- A. Jaksic, G. Ristic, M. Pejovic, A. Mohammadzadeh, C. Sudre. Gamma-Ray Irradiation and Post-Irradiation Responses of High Dose Range RADFETs. Jaksic-IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE;IEEE TRANS NUCL SCI 02,49,3,1356,1363,605HE
- Левин М.Н., Татаринцев А.В., Гитлин В.Р. Радиационное тестирование МДР-элементов интегральных схем. Воронежский Государственный Университет: Вестник ВГУ, 2003, № 2.
- С. Зи. Физика полупроводниковых приборов М. Мир 1984
- Попов В.Д. Исследование дефектов в плёнках SiO2 методом измерения напряжения пробоя. // Шумовые и деградационные процессы в полупропроводниковых приборах. (Метрология, диагностика, технология): Материалы докладов научно-технического семинара (Москва, 27-30 ноября 1995 г.). М.: МНТОРЭС им. А. А. Попова, МЭИ, 1996. С.210-214.
- Моделирование процесса термического отжига заряда в диэлектрике МДП структур. Авдеев Н.А., Назаров А.И., Федосеев А. А. 4-ая интернет-конференция. Тамбов 2001
- В. А. Гуртов. Полевые транзисторы со структурой металл-диэлектрик-полупроводник Учебное пособие. Петрозаводск 1984.