Transconductance Technique for Measurement of Interface State Density and Oxide Charge in LDD-MOSFET's

Abstract

A simple technique is presented to determine the interface state and trapped oxide charge density created by hot carrier stress and γ-ray irradiation in n-channel LDD-MOSFET's. The hot carrier stress is done at different biasing conditions. The γ-ray irradiation is done to a total dose of 1 Mrad with two different gate biases during irradiation. The trapped carrier density is obtained from the change in transconductance for subthreshold gate voltage, while the interface state density is deduced from the change in maximum transconductance in the linear region. The interface state density measured by the charge pumping technique agrees well with the value obtained by the transconductance method. The increase in trapped carrier density is proportional to the threshold voltage (Vt) shift of the device. The positive Vt shift due to negative charge is greater than the negative shift of Vt due to positive charge density of the same magnitude. Es wird eine einfache Technik zur Bestimmung der Grenzflächenzustände und der angehafteten Oxydladungsdichte, die in n-Kanal LDD-MOSFET's durch heiße Ladungsträger und γ-Bestrahlung erzeugt wurden, vorgestellt. Die heißen Ladungsträger werden unter verschiedenen Spannungen erzeugt, die γ-Bestrahlung erfolgt bis zu einer Gesamtdosis von 1 Mrad mit zwei verschiedenen Torspannungen während der Bestrahlung. Die angehaftete Ladungsträgerdichte erhält man aus der Steilheit bei unterschwelliger Torspannung, die Grenzflächenzustandsdichte aus der Steilheit in der linearen Region. Die mittels der Ladungspumptechnik gemessene Grenzflächenzustandsdichte stimmt gut mit den Werten, die aus der Steilheit ermittelt wurden, Überein. Die Zunahme der Trägerdichte in Haftstellen ist der Verschiebung der Schwellenspannung Vt proportional. Die positive Verschiebung von Vt infolge negativer Ladung ist größer als die negative Verschiebung bei einer positiven Ladungsdichte gleicher Größe.