Method for testing the radiation resistance of semiconductor electronic materials in an electron microscope

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

It is considered the possibility of using electron irradiation to simulate gamma irradiation. This paper presents a method for calculating the absorbed energy of electrons in various materials across a wide range of atomic numbers, as well as converting this energy into an absorbed dose equivalent to the kerma of gamma radiation. The main parameters of the presented model are the effective atomic number of the target (Z eff), its density (ρ), and the electron energy ( E 0 ). To convert the absorbed dose, it is also necessary to consider the electron flux (F) and the thickness of the investigated layer. The results of electron irradiation with energies of several keV and gamma irradiation are compared. The paper discusses the specifics of radiation effects on modern high-k dielectric materials and considers the limitations and modifications of the existing testing methods for microelectronic structures, including the need to consider multilayer structures and the decrease in electron flux with increasing sample depth.

作者简介

V. Kiselevskiy

National Research Center “Kurchatov Institute” – K.A. Valiev Institute of Physics and Technology

Email: sevakiselevskiy@yandex.ru
Moscow, Russia

A. Tatarintsev

National Research Center “Kurchatov Institute” – K.A. Valiev Institute of Physics and Technology

Email: tatarintsev@ftian.ru
Moscow, Russia

参考

  1. Белоусов А.И., Солодуха В.А., Шведов С.В . Космическая электроника, 2015.
  2. Андреев Д.В., Бондаренко Г.Г., Андреевa В.В . Изменение зарядового состояния МОП-структур с радиационно-индуцированным зарядом при сильнополевой инжекции электронов // Поверхность. Рентгеновские , Синхротронные и Нейтронные Исследования, 2023, vol. 1, pp. 55–60. https: //d oi.org/10.31857/s1028096023010053
  3. Kumar J., Birla S., Agarwal G . A review on effect of various high-k dielectric materials on the performance of FinFET device // Mater. Today Proc., 2023, vol. 79, pp. 297–302. https: //d oi.org/10.1016/j.matpr.2022.11.204
  4. Zhang W., Wang G., Tang M. et al . Impact of Radiation Effect on Ferroelectric Al-Doped HfO 2 Metal- Ferroelectric- Insulator-Semiconductor Structure // IEEE Access, 2020, vol. 8, pp. 108121–108126. https: //d oi.org/10.1109/ACCESS.2020.3000865
  5. Zhang W., Li G., Long X. et al . A Comparative Study of the γ -Ray Radiation Effect on Zr-Doped and Al-Doped HfO 2 -Based Ferroelectric Memory // Phys. Status Solidi Basic Res . 2020, vol. 257, pp. 2–7. https: //d oi.org/10.1002/pssb.201900736
  6. Galloway K.F., Roitman P . Some aspects of using Scanning Electron Microsope for total dose testing, 1977.
  7. Everhart T.E., Hoff P.H . Determination of kilovolt electron energy dissipation vs penetration distance in solid materials // J. Appl. Phys . , 1971, vol. 42, pp. 5837–5846. https: //d oi.org/10.1063/1.1660019
  8. Grün A.E . Lumineszenz-photometrische Messungen der Energieabsorption im Strahlungsfeld von Elektronenquellen Eindimensionaler Fall in Luft, Zeitschrift Fur Naturforsch // Sect. A J. Phys. Sci ., 1957, vol. 12, pp. 89–95. https: //d oi.org/10.1515/zna-1957-0201
  9. Berger M.J., Seltzer S.M . Tables of Energy Losses and Ranges of Electrons and Positrons // Nasa Sp., 1964, vol. 3012, pp. 1–134.
  10. Sternheimer R.M ., Density effect for the ionization loss of charged particles // Phys. Rev . , 1966, vol. 145, pp. 247–250. https: //d oi.org/10.1103/PhysRev.145.247
  11. Hunger H.-J., Kuchler L . Measurements of the electron backscattering coefficient in the energy range of 4 to 40 keV // Phys. Status Solidi, 1979, vol. 56, pp. 45–48.
  12. Fitting H.-J., Glaefeke H., Wild W . Electron penetration and energy transfer in solid targets // Phys. Status Solidi, 1977, vol. 43, pp. 185–190. https: //d oi.org/10.1002/pssa.2210430119
  13. Kanaya K., Okayama S ., Penetration and energy-loss theory of electrons in solid targets // J. Phys. D Appl. Phys . , 1972, vol. 5, pp. 43–58. http: //i opscience.iop.org/0022-3727/5/1/308
  14. Howell P.G.T., Davy K.M.W., Boyde A . Mean atomic number and backscattered electron coefficient calculations for some materials with low mean atomic number // Scanning, 1998, vol. 20, pp. 35–40. https: //d oi.org/10.1002/sca.1998.4950200105
  15. Fitting H.J . Six laws of low-energy electron scattering in solids // J. Electron Spectros. Relat. Phenomena, 2004, vol. 136, pp. 265–272. https: //d oi.org/10.1016/j.elspec.2004.04.003
  16. Niedrig H . Analytical Models in Electron Backscattering // Scan. Electron Microsc . , 1982, pp. 51–68. https: //d igitalcommons.usu.edu/electron/vol1982/iss1/5
  17. Niedrig H . Electron backscattering from thin films // J. Appl. Phys . 1982, vol. 53. https: //d oi.org/10.1063/1.331005
  18. Панасюк М.И., Новиков Л.С. Модель космоса. Том I. Физические условия в космическом пространстве, 2007.
  19. Grodstein G.W . X-ray Attenuation Coefficients From 10 keV to 100 MeV // Natl. Bur. Stand. Circ . , 1957, vol. 583, pp. 1.
  20. Klein O., Nishina T . Ü ber die Streuung von Strahlung durch freie Elektronen nach der neuen relativistischen Quantendynamik von Dirac // Zeitschrift F ü r Phys . , 1929, vol. 52, pp. 853–868. https: //d oi.org/10.1007/BF01366453
  21. Bethe H., Heitler W . On the Stopping of Fast Particles and on the Creation of Positive Electrons // Proc. R. Soc. London. Ser. A, 1934, vol. 146, pp. 83–112. https: //d oi.org/10.1142/9789812795755_0006

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».