Araştırma Makalesi
PDF EndNote BibTex Kaynak Göster

FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ

Yıl 2017, Cilt 22, Sayı 2, 53 - 64, 20.08.2017
https://doi.org/10.17482/uumfd.335425

Öz

Bu çalışmada, RadFET’lerin kapı oksit tabakasına implante edilmiş B+ iyonlarının Vth üzerine etkisi, Silvaco TCAD benzetim programı ile incelenmiştir. 300 nm ve 400 nm kalınlıklarında kapı oksite sahip RadFET’ler, tüm üretim adımları TCAD’e tanıtılarak tasarlanmıştır. İmplantasyon öncesi ve sonrası Vth değerleri, RadFET’lerin akım-gerilim (Id-Vg) karakteristiklerinden elde edilmiştir. Artan implantasyon enerjisi, Vth değerlerinin düşmesine neden olmuştur. Vth değerinin sıfır olması, daha geniş ölçülebilir doz aralığına sahip RadFET’lerin üretilmesi için önemlidir. Ancak, implantasyon enerjisindeki sürekli artışla birlikte Vth, p-kanalı oluşumu nedeniyle negatif voltaj değerlerinde gözlenmemiştir. 300 nm-RadFET için en düşük Vth değeri, 6.5×1011 iyon/cm2 bor dozu ve 72 keV’de, -1.082 V olarak bulunmuştur. 400 nm-RadFET için bu değer, 2.3×1011 iyon/cm2 bor dozu ve 106 keV’de, -1.139 V olarak elde edilmiştir.

Kaynakça

  • Cho, S.J., Kim, W.T., Ki, Y.G., Kwon, S.I., Lee, S.H., Huh, H.D., Cho, K.H., Kwon, B.H. ve Kim, D.W. (2007) In Vivo Dosimetry with MOSFET Detector during Radiotherapy, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2006, Springer (IFMBE Proceedings), COEX Seoul, 14, 1987-1989.
  • Gavelle, M., Sarrabayrouse, G., Scheid, E., Siskos, E., Fragopoulou, M. ve Zamani, M. (2011) MOSFET with a boron-loaded gate as a low-energy neutron dosimeter, Radiation Physics and Chemistry, 80, 1437-1440. doi:10.1016/j.radphyschem.2011.08.001
  • Holmes-Siedle, A. (1989) The use of RadFETs in radiation dose measurement: Report on three lots prepared for the US army: Final Technical Report, REM-FM-89-2, 1-38.
  • http://ridl.cfd.rit.edu/products/manuals/Silvaco/athena_users1.pdf, Erişim Tarihi: 01.10.2016, Konu: ATHENA User’s Manual.
  • http://www.sdram-technology.info/threshold-voltage-measurement.html, Erişim Tarihi: 05.05.2017, Konu: Threshold voltage for n-FET and p-FET.
  • Jaksic, A., Ristic, G., Pejovic, M., Mohammadzadeh, A. ve Lane, W. (2002) Characterisation of radiation response of 400 nm implanted gate oxide RADFETs, Proc. 23 rd International Conference on Microelectronics (MIEL 2002), IEEE, Nis, 2, 727-730. doi: 10.1109/MIEL.2002.1003360
  • Jornet, N.,Carrasco, P., Jurado, D., Ruiz, A., Eudaldo, T. ve Ribas, M. (2004) Comparison study of MOSFET detectors and diodes for entrance in vivo dosimetry in 18 MV X-ray beams, Medical Physics, 31, 2534-2542. doi: 10.1118/1.1785452
  • Kahraman, A., Yilmaz, E., Kaya, S. ve Aktag, A. (2015) Effects of packaging materials on the sensitivity of RadFET with HfO2 gate dielectric for electron and photon sources, Radiation Effects and Defects in Solids, 170, 832-844. doi: 10.1080/10420150.2015.1118689
  • Kim, S-J., Min, K-W. ve Ko, A. (2006) Use of a MOSFET for radiation monitoring in space and comparison with NASA trapped particle model, Journal of the Korean Physical Society, 48(4), 865-869.
  • Kimoto, Y. ve Jaksic, A. (2004) RADFET utilization for spacecraft dosimetry, Proc. 24 th Internation Conference on Microelectronics (MIEL 2004), IEEE, Nis, 2, 657-659.
  • Lindhard, J., Scharff, M. ve Schiott, H.E. (1963) Range concepts and heavy ion ranges, Matematisk-fysiske Meddelelser, 33, 1-42.
  • Martίnez-Garcίa, M.S., Simancas, F., Palma, A.J., Lallena, A.M., Banqueri, J. ve Carvajal, M.A. (2014) General purpose MOSFETs fort he dosimetry of electron beams used in intra-operative radiotherapy, Sensors and Actuators A: Physical, 210, 175-181. doi: 10.1016/j.sna.2014.02.019
  • Martίnez-Garcίa, M.S., Torres del RίO, J., Palma, A.J., Lallena, A.M. ve Jaksic, A. (2015) Comparative study of MOSFET response to photon and electron beams in reference conditions, Sensors and Actuators A: Physical, 225, 95-102. doi: 10.1016/j.sna.2015.02.006
  • Mekki, J., Laurent, D., Glaser, M., Guatelli, S., Moll, M., Pia, M.G. ve Ravotti, F. (2009) Packaging effects on RadFET sensors for high energy physics experiments, IEEE Transactions on Nuclear Science, 56, 2061-2069. doi: 10.1109/TNS.2009.2014376
  • Pejovic, M.M., Pejovic, M.M. ve Jaksic, A. (2012) Contribution of fixed oxide traps to sensitivity of pMOS dosimeters during gamma ray irradiation and annealing at room and elevated temperature, Sensors and Actuators A: Physical, 174, 85 – 90. doi: :10.1016/j.sna.2011.12.011
  • Pejović, M., Ciraj-Bjelac, O., Kovačević, M., Rajović, Z. ve Ilić, G. (2013) Sensitivity of p-channel MOSFET to X-and Gamma-Ray Irradiation, International Journal of Photoenergy, 2013, 158403-1-6. doi: 10.1155/2013/158403
  • Ramani, R., Russell, O’Breien, S.P. (1997) Clinical dosimetry using mosfets, International Journal of Radiation Oncology. Biology. Physics, 37, 959–964. doi: 10.1016/S0360-3016(96)00600-1
  • Ristić, G., Golubović, S. ve Pejović, M. (1996) Sensitivity and fading of pMOS dosimeters with thick gate oxide, Sensors and Actuators, 51, 153-158. doi: 10.1016/0924-4247(95)01211-7
  • Ristić, G.S., Pejović, M.M. ve Jakšić, A. (2007) Physico-chemical processes in metal-oxide-semiconductor transistors with thick gate oxide during high electric field stress, Journal of Non-Crystalline Solids, 353, 170-179. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2006.09.020
  • Ristić, G.S., Vasović, N.D., Kovačević, M. ve Jakšić, A. (2011) The sensitivity of 100 nm RADFETs with zero gate bias up to dose of 230 Gy(Si), Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269, 2703-2708. doi: 10.1016/j.nimb.2011.08.015
  • Rosenfeld, A. (2007) Electronic dosimetry in radiation therapy, Radiation Measurements, 41, S134-S153. doi: 10.1016/j.radmeas.2007.01.005
  • Seon, J., Kim, S-J., Sung, B-I., Marri, S.A. ve Lee, S-H. (2010) A small space radiation monitor capable of measuring multiple ISD-VGS values of MOSFET, Journal of Nuclear Science and Technology, 47, 340-344. doi: 10.1080/18811248.2010.9711963
  • Stanković, S.J., Ilić, R.D., Živanović, M., Janković, K.S. ve Lončar, B. (2012) Monte Carlo analysis of the influence of different packaging on MOSFET energy response to X-rays and gamma radiation, Acta Phys. Pol. A, 122, 655-658. doi: 10.12693/APhysPolA.122.655
  • Wang, S., Liu, P. ve Zhang, J. (2013) Simulation of threshold voltage adjustment by B+ implantation for pMOS-RADFET application, 8th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS), IEEE, Suzhou, 262-265.
  • Wind, M., Beck, P. ve Jaksic, A. (2009) Investigation of the energy response of RadFET for high energy photons, electrons, protons, and neutrons, IEEE Transactions on Nuclear Science, 56, 3387-3392. doi: 10.1109/TNS.2009.2033060

Investigation of Electrical Characterization of RadFETs For Dİfferent B+ Implantation Conditions With TCAD Simulation Program

Yıl 2017, Cilt 22, Sayı 2, 53 - 64, 20.08.2017
https://doi.org/10.17482/uumfd.335425

Öz

In this study, the effect of the B+ ions implanted to gate oxide layer of the RadFETs on Vth was investigated by Silvaco TCAD simulation program. The RadFETs with the gate oxide thicknesses of 300 nm and 400 nm were designed by introducing the all of the RadFETs production steps to TCAD. The Vth values were obtained from the current-voltage (Id-Vg) characteristics of the RadFETs before and after implantation. Increasing implantation energy caused the reduction of the Vth values. The zero Vth value is important to produce the RadFET with broader measurable dose range. However, Vth was not observed in the negative voltages with continuous increment in the implantation energy due to the p-channel formation. For the 300 nm-RadFET, the lowest Vth value was found as -1.082 V for boron dose with 6.5×1011 ions/cm2 at 72 keV. This value for 400 nm-RadFET was obtained as -1.139 V for boron dose with 2.3×1011 ions/cm2 at 106 keV.

Kaynakça

  • Cho, S.J., Kim, W.T., Ki, Y.G., Kwon, S.I., Lee, S.H., Huh, H.D., Cho, K.H., Kwon, B.H. ve Kim, D.W. (2007) In Vivo Dosimetry with MOSFET Detector during Radiotherapy, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2006, Springer (IFMBE Proceedings), COEX Seoul, 14, 1987-1989.
  • Gavelle, M., Sarrabayrouse, G., Scheid, E., Siskos, E., Fragopoulou, M. ve Zamani, M. (2011) MOSFET with a boron-loaded gate as a low-energy neutron dosimeter, Radiation Physics and Chemistry, 80, 1437-1440. doi:10.1016/j.radphyschem.2011.08.001
  • Holmes-Siedle, A. (1989) The use of RadFETs in radiation dose measurement: Report on three lots prepared for the US army: Final Technical Report, REM-FM-89-2, 1-38.
  • http://ridl.cfd.rit.edu/products/manuals/Silvaco/athena_users1.pdf, Erişim Tarihi: 01.10.2016, Konu: ATHENA User’s Manual.
  • http://www.sdram-technology.info/threshold-voltage-measurement.html, Erişim Tarihi: 05.05.2017, Konu: Threshold voltage for n-FET and p-FET.
  • Jaksic, A., Ristic, G., Pejovic, M., Mohammadzadeh, A. ve Lane, W. (2002) Characterisation of radiation response of 400 nm implanted gate oxide RADFETs, Proc. 23 rd International Conference on Microelectronics (MIEL 2002), IEEE, Nis, 2, 727-730. doi: 10.1109/MIEL.2002.1003360
  • Jornet, N.,Carrasco, P., Jurado, D., Ruiz, A., Eudaldo, T. ve Ribas, M. (2004) Comparison study of MOSFET detectors and diodes for entrance in vivo dosimetry in 18 MV X-ray beams, Medical Physics, 31, 2534-2542. doi: 10.1118/1.1785452
  • Kahraman, A., Yilmaz, E., Kaya, S. ve Aktag, A. (2015) Effects of packaging materials on the sensitivity of RadFET with HfO2 gate dielectric for electron and photon sources, Radiation Effects and Defects in Solids, 170, 832-844. doi: 10.1080/10420150.2015.1118689
  • Kim, S-J., Min, K-W. ve Ko, A. (2006) Use of a MOSFET for radiation monitoring in space and comparison with NASA trapped particle model, Journal of the Korean Physical Society, 48(4), 865-869.
  • Kimoto, Y. ve Jaksic, A. (2004) RADFET utilization for spacecraft dosimetry, Proc. 24 th Internation Conference on Microelectronics (MIEL 2004), IEEE, Nis, 2, 657-659.
  • Lindhard, J., Scharff, M. ve Schiott, H.E. (1963) Range concepts and heavy ion ranges, Matematisk-fysiske Meddelelser, 33, 1-42.
  • Martίnez-Garcίa, M.S., Simancas, F., Palma, A.J., Lallena, A.M., Banqueri, J. ve Carvajal, M.A. (2014) General purpose MOSFETs fort he dosimetry of electron beams used in intra-operative radiotherapy, Sensors and Actuators A: Physical, 210, 175-181. doi: 10.1016/j.sna.2014.02.019
  • Martίnez-Garcίa, M.S., Torres del RίO, J., Palma, A.J., Lallena, A.M. ve Jaksic, A. (2015) Comparative study of MOSFET response to photon and electron beams in reference conditions, Sensors and Actuators A: Physical, 225, 95-102. doi: 10.1016/j.sna.2015.02.006
  • Mekki, J., Laurent, D., Glaser, M., Guatelli, S., Moll, M., Pia, M.G. ve Ravotti, F. (2009) Packaging effects on RadFET sensors for high energy physics experiments, IEEE Transactions on Nuclear Science, 56, 2061-2069. doi: 10.1109/TNS.2009.2014376
  • Pejovic, M.M., Pejovic, M.M. ve Jaksic, A. (2012) Contribution of fixed oxide traps to sensitivity of pMOS dosimeters during gamma ray irradiation and annealing at room and elevated temperature, Sensors and Actuators A: Physical, 174, 85 – 90. doi: :10.1016/j.sna.2011.12.011
  • Pejović, M., Ciraj-Bjelac, O., Kovačević, M., Rajović, Z. ve Ilić, G. (2013) Sensitivity of p-channel MOSFET to X-and Gamma-Ray Irradiation, International Journal of Photoenergy, 2013, 158403-1-6. doi: 10.1155/2013/158403
  • Ramani, R., Russell, O’Breien, S.P. (1997) Clinical dosimetry using mosfets, International Journal of Radiation Oncology. Biology. Physics, 37, 959–964. doi: 10.1016/S0360-3016(96)00600-1
  • Ristić, G., Golubović, S. ve Pejović, M. (1996) Sensitivity and fading of pMOS dosimeters with thick gate oxide, Sensors and Actuators, 51, 153-158. doi: 10.1016/0924-4247(95)01211-7
  • Ristić, G.S., Pejović, M.M. ve Jakšić, A. (2007) Physico-chemical processes in metal-oxide-semiconductor transistors with thick gate oxide during high electric field stress, Journal of Non-Crystalline Solids, 353, 170-179. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2006.09.020
  • Ristić, G.S., Vasović, N.D., Kovačević, M. ve Jakšić, A. (2011) The sensitivity of 100 nm RADFETs with zero gate bias up to dose of 230 Gy(Si), Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269, 2703-2708. doi: 10.1016/j.nimb.2011.08.015
  • Rosenfeld, A. (2007) Electronic dosimetry in radiation therapy, Radiation Measurements, 41, S134-S153. doi: 10.1016/j.radmeas.2007.01.005
  • Seon, J., Kim, S-J., Sung, B-I., Marri, S.A. ve Lee, S-H. (2010) A small space radiation monitor capable of measuring multiple ISD-VGS values of MOSFET, Journal of Nuclear Science and Technology, 47, 340-344. doi: 10.1080/18811248.2010.9711963
  • Stanković, S.J., Ilić, R.D., Živanović, M., Janković, K.S. ve Lončar, B. (2012) Monte Carlo analysis of the influence of different packaging on MOSFET energy response to X-rays and gamma radiation, Acta Phys. Pol. A, 122, 655-658. doi: 10.12693/APhysPolA.122.655
  • Wang, S., Liu, P. ve Zhang, J. (2013) Simulation of threshold voltage adjustment by B+ implantation for pMOS-RADFET application, 8th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS), IEEE, Suzhou, 262-265.
  • Wind, M., Beck, P. ve Jaksic, A. (2009) Investigation of the energy response of RadFET for high energy photons, electrons, protons, and neutrons, IEEE Transactions on Nuclear Science, 56, 3387-3392. doi: 10.1109/TNS.2009.2033060

Ayrıntılar

Konular Mühendislik
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Ayşegül KAHRAMAN Bu kişi benim


Ercan YILMAZ>

Yayımlanma Tarihi 20 Ağustos 2017
Başvuru Tarihi 1 Kasım 2016
Kabul Tarihi 5 Haziran 2017
Yayınlandığı Sayı Yıl 2017, Cilt 22, Sayı 2

Kaynak Göster

Bibtex @araştırma makalesi { uumfd335425, journal = {Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi}, issn = {2148-4147}, eissn = {2148-4155}, address = {}, publisher = {Bursa Uludağ Üniversitesi}, year = {2017}, volume = {22}, number = {2}, pages = {53 - 64}, doi = {10.17482/uumfd.335425}, title = {FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ}, key = {cite}, author = {Kahraman, Ayşegül and Yılmaz, Ercan} }
APA Kahraman, A. & Yılmaz, E. (2017). FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ . Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi , 22 (2) , 53-64 . DOI: 10.17482/uumfd.335425
MLA Kahraman, A. , Yılmaz, E. "FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ" . Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 22 (2017 ): 53-64 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/uumfd/issue/30563/335425>
Chicago Kahraman, A. , Yılmaz, E. "FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ". Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 22 (2017 ): 53-64
RIS TY - JOUR T1 - FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ AU - Ayşegül Kahraman , Ercan Yılmaz Y1 - 2017 PY - 2017 N1 - doi: 10.17482/uumfd.335425 DO - 10.17482/uumfd.335425 T2 - Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 53 EP - 64 VL - 22 IS - 2 SN - 2148-4147-2148-4155 M3 - doi: 10.17482/uumfd.335425 UR - https://doi.org/10.17482/uumfd.335425 Y2 - 2017 ER -
EndNote %0 Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ %A Ayşegül Kahraman , Ercan Yılmaz %T FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ %D 2017 %J Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi %P 2148-4147-2148-4155 %V 22 %N 2 %R doi: 10.17482/uumfd.335425 %U 10.17482/uumfd.335425
ISNAD Kahraman, Ayşegül , Yılmaz, Ercan . "FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ". Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 22 / 2 (Ağustos 2017): 53-64 . https://doi.org/10.17482/uumfd.335425
AMA Kahraman A. , Yılmaz E. FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ. UUJFE. 2017; 22(2): 53-64.
Vancouver Kahraman A. , Yılmaz E. FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi. 2017; 22(2): 53-64.
IEEE A. Kahraman ve E. Yılmaz , "FARKLI B+ İMPLANTASYON KOŞULLARI İÇİN RADFET’LERİN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONUNUN TCAD BENZETİM PROGRAMI İLE İNCELENMESİ", Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, c. 22, sayı. 2, ss. 53-64, Ağu. 2017, doi:10.17482/uumfd.335425

DUYURU:

30.03.2021- Nisan 2021 (26/1) sayımızdan itibaren TR-Dizin yeni kuralları gereği, dergimizde basılacak makalelerde, ilk gönderim aşamasında Telif Hakkı Formu yanısıra, Çıkar Çatışması Bildirim Formu ve Yazar Katkısı Bildirim Formu da tüm yazarlarca imzalanarak gönderilmelidir. Yayınlanacak makalelerde de makale metni içinde "Çıkar Çatışması" ve "Yazar Katkısı" bölümleri yer alacaktır. İlk gönderim aşamasında doldurulması gereken yeni formlara "Yazım Kuralları" ve "Makale Gönderim Süreci" sayfalarımızdan ulaşılabilir. (Değerlendirme süreci bu tarihten önce tamamlanıp basımı bekleyen makalelerin yanısıra değerlendirme süreci devam eden makaleler için, yazarlar tarafından ilgili formlar doldurularak sisteme yüklenmelidir).  Makale şablonları da, bu değişiklik doğrultusunda güncellenmiştir. Tüm yazarlarımıza önemle duyurulur.

Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Görükle Kampüsü, Nilüfer, 16059 Bursa. Tel: (224) 294 1907, Faks: (224) 294 1903, e-posta: mmfd@uludag.edu.tr