Strahlenfestigkeit PMOS

[tom (Gast)]

Warum sind PMOS-Transistoren gegen Strahlung weniger empfindlich als 
NMOS Transistoren?

[Detlef K. (adenin)]

tom schrieb:
> Warum sind PMOS-Transistoren gegen Strahlung weniger empfindlich
> als
> NMOS Transistoren?

Was für Strahlung? Sandstrahl, Wasserstrahl?
Quelle für die Behaubtung fehlt.

[rimbimbim (Gast)]

Detlef Kunz schrieb:
> Was für Strahlung? Sandstrahl, Wasserstrahl?

Höchstwahrscheinlich sind das Trollstrahlen...

[Kai M. (kai_mauer)]

Detlef Kunz schrieb:
> Was für Strahlung? Sandstrahl, Wasserstrahl?

Rate nicht weiter, DU kommst nicht drauf.

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00569646/document

[Gerald B. (gerald_b)]

tom schrieb:
> Warum sind PMOS-Transistoren gegen Strahlung weniger empfindlich
> als
> NMOS Transistoren?

Ich vermute den Grund mal hierin:
Neutron transmutation doping

Neutron transmutation doping (NTD) is an unusual doping method for 
special applications. Most commonly, it is used to dope silicon n-type 
in high-power electronics. It is based on the conversion of the Si-30 
isotope into phosphorus atom by neutron absorption as follows:

            ^{30}\mathrm{Si} \, (n,\gamma) \, ^{31}\mathrm{Si} 
\rightarrow \, ^{31}\mathrm{P} + \beta^- \; (\mathrm{T}_{1/2} = 2.62 h).

In practice, the silicon is typically placed near a nuclear reactor to 
receive the neutrons. As neutrons continue to pass through the silicon, 
more and more phosphorus atoms are produced by transmutation, and 
therefore the doping becomes more and more strongly n-type. NTD is a far 
less common doping method than diffusion or ion implantation, but it has 
the advantage of creating an extremely uniform dopant 
distribution.[18][19]

Energiereiche Neutronen können Silizium in Phosphor umwandeln. Eine 
weitere Aufdotierung durch Strahlung ist dabei unkritischer, als eine 
Umdotierung. Wenn in einer Zone N und P Dotierung gleichzeitig 
auftreten, hast du quasi einen Kurzschluss und keine halbleitenden 
Eigenschaften mehr.
Das ist aber meine Interpretation des Ganzen, ich bin kein Physiker oder 
Fertigungs-Ing. ;-)

[tom (Gast)]

Ich habe das hier gefunden:

"Before radiation, the threshold
voltage of the parasitic transistors is so large that the voltage
forced on the gate cannot turn on the parasitic transistors. As a
result, the parasitic transistors have an effect on the 1/f noise
of the MOS transistor. In the radiation environment, the total
dose will cause a lot of positive trapped charges in the STI layers,
which will deplete or even inverse the p-type substrate under
the STI layers, resulting in the threshold voltage reducing of
the parasitic transistors. As the threshold voltages of the parasitic
transistors are reduced, the 1/f noise of the MOS transistor
will increase. The NMOS transistors are built on p-type substrate,
so after radiation we observed that 1/f noise increases
obviously

But for PMOS, it is a different case. Because PMOS transistors
are built on an n-type substrate, the positive trapped
charges caused by radiation cannot deplete or inverse the ntype
substrate. As a result, after radiation the magnitude of the
threshold voltage of the parasitic transistors will not be reduced
and the 1/f noise will not increase. That is the reason why
PMOS transistors are more resistant to radiation damage than
NMOS."

Rongbin, Hu, Wang Yuxin, and Lu Wu. "The total dose effects on the 1/f 
noise of deep submicron CMOS transistors." Journal of Semiconductors 
35.2 (2014): 024006.

Wie kann ein zB ein posttives alpha Teilchen (Ladung 2e) ein p-Substrat 
invertieren (das p substrat hat doch schon einen elekronen mangel)?

Und warum hat es keinen EInfluss auf ein n-Subtrat, dieses besitzt doch 
einen elektronen überschuss. Sollte es hier nicht zu einen Ausgleich 
kommen?

[J. S. (engineer)]

tom schrieb:
> But for PMOS, it is a different case. Because PMOS transistors
> are built on an n-type substrate,

Hm, wir haben mal gelernt, dass bei CMOS-Prozessen der die "0" 
schaltende n-Kanal-Transistor so gebaut wird, dass ein lokales 
p-Substrat über eine "drive in"-Diffusion in ein mit BOR-vordotiertes 
n-Substrat erzielt wird. Damit wäre dies gfs auch ein Folge einer 
unzureichenden Dotierung.

[Jim M. (turboj)]

tom schrieb:
> Wie kann ein zB ein posttives alpha Teilchen (Ladung 2e) ein p-Substrat
> invertieren

Schlechtes Beispiel. Alpha Strahlung hat so eine geringe Eindingtiefe, 
dass bei normalen Packages das Si nicht erreicht wird.

Neutronenstahlung oder hochenergetisches Teilchen aus einem 
Beschleuniger haben dieses Problem nicht.

[J. S. (engineer)]

Jim M. schrieb:
> Neutronenstahlung

Wie würde Neutronenstrahlung wirken? Elektrisch meines Erachtensnicht 
und Dotierend wahrscheinlich nur, wenn wirklich Atomkerne modifiziert 
werden, oder?

[Gerald B. (gerald_b)]

Ja, aber als Dotierung langt ein Anteil von eins zu einer Millionen. So 
sind die Mengenverhältnisse
;-)