Modelización numérica de la pérdida de carga inducida por radiación en celdas CMOS de puerta flotante

Mediante un modelo numérico desarrollado recientemente y basado en principios físicos, se estudia la respuesta a la radiación de celdas de compuerta flotante programadas/borradas. El rol que juega la captura de carga en los óxidos en el desplazamiento total de la tensión umbral con la dosis es debidamente evaluado a través de la variación de la tasa de captura de los huecos generados por radiación. Se considera un modelo analítico simplificado y se discuten sus limitaciones.The radiation response of programmed/erased floating gate cells is studied by numerical simulations through a recently developed physics-based numerical model. The role played by oxide trapped charge in the overall threshold voltage shift with dose is properly evaluated by varying the capture rate of radiation-generated holes. A simplified analytical model is considered, and its limitations are discussed.Fil: Sambuco Salomone, Lucas Ignacio. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: García Inza, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Faigon, Adrián Néstor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentin

Floating Gate PMOS Dosimeters Under Bias Controlled Cycled Measurement

Floating Gate Metal Oxide Semiconductor (FG-MOS) structures, designed and fabricated in a CMOS process, were irradiated under the Bias Controlled Cycled Measurement (BCCM) novel technique conditions. Results presented in this work show the possibility of using such structures with the BCCM technique to measure ionizing radiation absorbed dose over a range of several kGy without significant loss of sensitivity. Transients observed after the bias switch are related to the evolution of the charge distribution between the floating gate and oxide traps near the semiconductor.Fil: García Inza, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Lipovetzky, José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Redin, Eduardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Faigon, Adrián Néstor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentin

New fowler-nordheim injection, charge neutralization, and gamma tests on the REM RFT300 RADFET dosimeter

Through the injection of a Fowler-Nordheim tunnel current or the inversion of oxide fields during irradiation (Radiation-Induced Charge Neutralization), the oxide charge trapped in thick-oxide (300 nm) commercial RADFETs, often called QOT could be erased. Novel trapped-hole and interface characteristics were observed after treatments of this type at high doses. With both erasure techniques, it was possible only to neutralize a fraction of the oxide trapped charge. A non negligible amount of charge and border traps is deemed here to be ?intractable?. That adjective an a symbol, QIN, are introduced for the first time in this paper. Later sections discuss the possible impact of these results. The conclusion for dosimetry is that a ?reusable RADFET? dosimeter, working up to an unprecedented dose before wearing out, may be a practical possibility.Fil: Lipovetzky, José. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Holmes Siedle, A.. No especifíca;Fil: García Inza, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Redin, Eduardo Gabriel. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Faigon, A.. Universidad de Buenos Aires; Argentin

Numerical modeling of radiation-induced charge neutralization in MOS devices

Radiation-induced charge neutralization at different bias is studied for 230 nm p-channel MOS dosimeters under γ-radiation. A physics-based numerical model is employed to reproduce the experimental results. Good agreement is obtained between measurements and simulations considering capture and neutralization rates independent of electric field during neutralization stages. Sensitivity curves during neutralization stages show a two part process consisting of a slow decrease for short times followed by a rapid fall. Remarkably, the model predicts this behavior and allows to understand that in terms of the potential well generated due to trapped holes within the oxide.Fil: Sambuco Salomone, Lucas Ignacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Dispositivos Microelectrónica; ArgentinaFil: García Inza, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Dispositivos Microelectrónica; ArgentinaFil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Dispositivos Microelectrónica; ArgentinaFil: Lipovetzky, José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Redin, Eduardo Gabriel. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Faigon, Adrián Néstor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Dispositivos Microelectrónica; Argentin

Zero temperature coefficient bias in MOS devices. Dependence on interface traps density, application to MOS dosimetry

In this paper the influence of temperature fluctuations on the response of thick gate oxide metal oxide semiconductor dosimeters is reviewed and the zero temperature coefficient (ZTC) method is evaluated for error compensation. The response of the ZTC current to irradiation is studied showing that the error compensation impoverishes with absorbed dose. Finally, an explanation and analytic expression for the shifts in the ZTC current with irradiation based on the interface traps creation is proposed and verified with experimental data.Fil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: García Inza, Mariano Andrés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Lipovetzky, José. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Redin, Eduardo Gabriel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Sambuco Salomone, Lucas Ignacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Faigon, Adrian Nestor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentin

Influence of Interface Traps on MOSFET thermal coefficients and its effects on the ZTC current

Interface degradation-induced shifts of MOSFET thermal coefficients and zero temperature coefficient current (IZTC) were studied by monitoring the interface traps (Nit) growth in a thick oxide n-channel MOSFET due to exposure to ionizing radiation, and to further annealing at room temperature. A new physics-based compact model was proposed to account for the observed results, and to predict the evolution of these parameters as interface traps are generated during stress. Within a range (0–40∘C) around room temperature, both the inverse of the mobility and the threshold voltage thermal coefficient varied roughly linear with Nit, with relative variations of 5.2×10−13eVcm2 and −9.33×10−13eVcm2, respectively. Furthermore, the dependence for IZTC with Nit can also be approximated to a linear expression, with a relative increment of 1.94×10−12eVcm2. The implications for temperature error mitigation in MOS sensors were discussed.Fil: García Cozzi, R.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Redin, Eduardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: García Inza, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Sambuco Salomone, Lucas Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Faigon, Adrián Néstor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentin

Radiation Sensor Based on MOSFETs Mismatch Amplification for Radiotherapy Applications

In this paper we present a new dosimeter based on apair of thick gate oxide MOSFET sensors. A differential circuittopology with a feedback loop provides stabilized output withselectable sensitivity amplification for real-time in vivo dosimetry.Radiation response shows a wide linear output range and aneffective thermal rejection. These properties make this circuitsuitable for dose control in radiotherapy applications.Fil: García Inza, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería ; ArgentinaFil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería ; ArgentinaFil: Lipovetzky, José. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Faigon, Adrián Néstor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería ; Argentin

Floating Gate sensor for in-vivo dosimetry in radiation therapies: design and first characterization

A floating gate dosimeter was designed and fabricated in a standard CMOS technology. The design guides and characterization are presented. The characterization included the controlled charging by tunneling of the floating gate, and its discharging under irradiation while measuring the transistor drain current whose change is the measure of the absorbed dose. The resolution of the obtained device is close to 1 cGy satisfying the requirements for most radiation therapies dosimetry. Pending statistical proofs, the dosimeter is a potential candidate for wide in-vivo control of radiotherapy treatments.Fil: Faigon, Adrián Néstor. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Dispositivos Microelectrónica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Martinez Vazquez, Ignacio José. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Dispositivos Microelectrónica; ArgentinaFil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Dispositivos Microelectrónica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: García Inza, Mariano Andrés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Dispositivos Microelectrónica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Temperature-compensated MOS dosimeter fully integrated in a high-voltage 0.35 µm CMOS process

This article presents the design, fabrication, and characterization of an integrated differential dosimeter based on the mismatch of two identical field oxide MOS transistors (FOXFETs). This dosimeter was fabricated in a high-voltage 0.35μ {m} CMOS process, where the FOXFET and the biasing circuit were integrated in the same chip. The FOXFET as a single device and the whole circuit as an integrated differential sensor were characterized regarding its response to both radiation and temperature. The differential sensor showed low temperature sensitivity, 320 times lower than that of the single FOXFET, while it also showed a reduction in radiation sensitivity only in a factor of 1.6. These results drastically improved the temperature error factor (TEF), calculated to be 23 mrad/°C. Moreover, the bias-controlled cycled measurement technique was successfully implemented by improving the dose range up to 9.4 krad. Finally, the temperature rejection performance was assessed in real-time measurements during exposure to radiation, and the sensitivity of the dosimeter showed no change with temperature.Fil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Echarri, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Lipovetzky, José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: García Inza, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Faigon, Adrián Néstor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentin

6MV LINAC characterization of a MOSFET dosimeter fabricated in a CMOS process

This paper presents the characterization of a thick gate oxide MOSFET for radiotherapy in-vivo dosimetry. The device is an N-channel transistor fabricated in a standard CMOS process using the Field Oxide as gate insulator. Sensitivity, fading, gate bias voltage dependence, percentage depth dose and angular response were assessed using a 6 MV LINAC. Experimental results showed that it is possible to estimate dose with a 3% uncertainty in a range up to 85 Gy with an average sensitivity of 62 mV/Gy. The measurement system noise equivalent dose is 3 mGy.Fil: García Inza, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Cassani, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Carbonetto, Sebastián Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Casal, M.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Oncología "Ángel H. Roffo"; ArgentinaFil: Redin, Eduardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; ArgentinaFil: Faigon, Adrián Néstor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentin