Studies of radiation damages on field effect transistors and on CMOS storage modules
Description
In the analog read-out electronics of the ZEUS-Calorimeter two CMOS-integrated components are used for temporary storage of the signals from the calorimeter. These storage components are made of a number of storage cells. Each cell consists of one capacitor and one switch. The serial read-out of the storage chips is operated by a clock having a 96 ns period. Radiation damage by γ-rays is measured and compared for chips produced by IMEC and ELMOS with doses up to 3 kGy. Additional experiments with MOS-Transistors, which form the basic structures of integrated CMOS-circuits, are presented. Conclusions are drawn from the analysis of the damage observed in the MOS-Tranistors for a better understanding of the radiation damage of the storage components. The threshold voltage is an important parameter in the theory of the MOS-Transistor. Damages in the threshold voltage resulting from structural changes in the gateoxide created by radiation are described in detail. (orig.)
Availability note (English)
Available from FIZ Karlsruhe.Abstract (German)
Im analogen Teil der Ausleseelektronik des ZEUS-Praezisionskalorimeters werden zwei in CMOS gefertigte integrierte Speicherbausteine, Pipeline und Buffer/Multiplexer genannt, zur Zwischenspeicherung der vom Kalorimeter gelieferten Signale verwendet. Die Speicherbausteine bestehen im wesentlichen aus einer Anordnung von Speicherzellen, die jeweils aus einem Speicherkondensator und einem Selektionsschalter bestehen, die seriell mit einer Taktzeit von 96 ns beschrieben und ausgelesen werden. Es werden Messungen zur Strahlenempfindlichkeit der von den zwei Firmen IMEC und ELMOS gefertigten Buffer/Multiplexer bezueglich γ-Strahlung bis zu Strahlungsdosen von 3 kGy vorgestellt. Zusaetzlich werden Untersuchungen an MOS-Transistoren, die die Grundstrukturen von integrierten CMOS-Schaltungen bilden, diskutiert. Aus diesen Messungen werden Rueckschluesse zur Analyse der bei den Buffer/Multiplexern beobachteten Schaedigungen gezogen. Der fuer die Theorie der MOS-Transistoren wichtige Paramter Schwellenspannung sowie die Schwellenspannungsverschiebung als Resultat strahlungsverursachter Strukturveraenderungen des Gateoxydes werden ausfuehrlich dargestellt. (orig.)Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Untersuchungen von Strahlenschaeden an Feldeffekttransistoren und an CMOS-Speicherbausteinen
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 121 p.
- Report number
- DESY-F35--91-02
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 23002533
- Subject category
- S46: INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis, Non-conventional Literature
- Descriptors DEI
- ANNEALING; CALORIMETERS; GAMMA RADIATION; HERA STORAGE RING; INTEGRATED CIRCUITS; LEAKAGE CURRENT; MEMORY DEVICES; MOSFET; MULTIPLEXERS; PHYSICAL RADIATION EFFECTS; READOUT SYSTEMS
- Descriptors DEC
- CURRENTS; ELECTRIC CURRENTS; ELECTROMAGNETIC RADIATION; ELECTRONIC CIRCUITS; ELECTRONIC EQUIPMENT; EQUIPMENT; FIELD EFFECT TRANSISTORS; HEAT TREATMENTS; IONIZING RADIATIONS; MEASURING INSTRUMENTS; MOS TRANSISTORS; RADIATION EFFECTS; RADIATIONS; SEMICONDUCTOR DEVICES; STORAGE RINGS; TRANSISTORS