Study of the dose rate effect of 180 nm nMOSFETs

Radiation induced offstate leakage in the shallow trench isolation regions of SIMC 0.18 μm nMOSFETs is studied as a function of dose rate. A "true" dose rate effect (TDRE) is observed. Increased damage is observed at low dose rate (LDR) than at high dose rate (HDR) when annealing is taken into account. A new method of simulating radiation induced degradation in shallow trench isolation (STI) is presented. A comparison of radiation induced offstate leakage current in test nMOSFETs between total dose irradiation experiments and simulation results exhibits excellent agreement. The investigation results imply that the enhancement of the leakage current may be worse for the dose rate encountered in the environment of space.     

MOS器件辐照过程和辐照后效应模拟

模拟MOS器件脉冲电离辐射响应和长时间恢复效应.假设隧道电子从硅进入氧化层和界面态的建立是辐射效应的恢复机理.在整个退火恢复期,采用卷积模型并考虑了栅偏置压的效应.模拟结果表明:退火过程所加栅偏压的大小以及隧道电子效应与建立的界面态所占比例的不同影响器件的恢复率.     

65 nm互补金属氧化物半导体场效应和晶体管总剂量效应及损伤机制

对65 nm互补金属氧化物半导体工艺下不同尺寸的N型和P型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET和PMOSFET)开展了不同偏置条件下电离总剂量辐照实验.结果表明:PMOSFET的电离辐射响应与器件结构和偏置条件均有很强的依赖性,而NMOSFET表现出较强的抗总剂量性能;在累积相同总剂量时,PMOSFET的辐照损伤远大于NMOSFET.结合理论分析和数值模拟给出了PMOSFET的辐射敏感位置及辐射损伤的物理机制.     

同步动态随机存储器辐射效应测试系统研制

在分析同步动态随机存储器(SDRAM)辐射效应主要失效现象的基础上,研制了具备了读写功能测试、刷新周期测试及功耗电流测试三种功能的SDRAM辐射效应在线测试系统,并开展了SDRAM的总剂量效应实验研究。结果表明,总剂量效应会导致SDRAM器件的数据保持时间不断减小,功耗电流不断增大以及读写功能失效。实验样品MT48LC8M32B2的功能失效主要由外围控制电路造成,而非存储单元翻转。数据保持时间虽然随着辐照剂量的累积不断减小,但不是造成该器件功能失效的直接原因。     

超深亚微米器件总剂量辐射效应三维数值模拟

本文分析了浅槽隔离(STI)结构辐射诱导电荷的分布情况,给出一种模拟超深亚微米器件总剂量辐射效应的新方法.研究结果表明,如果在栅附近沿着STI侧墙不加辐照缺陷,仿真出的0.18 μm超深亚微米晶体管亚阈区I-V特性没有反常的隆起,并且能够很好地反映试验结果.在研究总剂量辐照特性改善方面,在剂量不是很大的情况下,采用超陡倒掺杂相对于均匀掺杂能有效地减小辐照所引起的泄漏电流.如果采用峰值(Halo)掺杂,不仅有利于提高超深亚微米器件的抗辐照能力,而且在大剂量的情况下,可以得到明显的效果. 关键词： 总剂量 超陡倒掺杂 Halo掺杂 辐射效应     

不同辐射环境下CMOS器件总剂量测试技术与损伤差异研究

对应用在不同辐射环境下HP4156半导体参数自动化在线测试系统以及脉冲总剂量效应在线测试系统进行了详细的介绍,说明其工作原理和技术指标,并利用这两套测试系统对典型CMOS器件4007在强光一号加速器脉冲硬X射线状态、长脉冲γ射线状态以及⁶⁰Co稳态γ射线状态下开展了不同辐射环境总剂量损伤效应的比较研究, 为今后深入进行此项工作打下了基础.     

直接数字式频率合成器单粒子效应实验研究

在直接数字式频率合成器(DDS)单粒子效应失效现象的基础上,研制了具备寄存器读写、功耗电流测试和输出效应波形捕获功能的DDS辐射效应在线测试系统,开展了DDS单粒子效应实验研究。结果表明,单粒子效应会导致DDS输出波形扰动,波形功能中断,功耗电流陡然增大。分析认为:DDS内部PLL模块发生单粒子瞬态和单粒子翻转,是引发波形扰动的主要原因;内置DAC的主要功能寄存器翻转引发了输出波形功能中断;电流增大是单粒子闭锁引起的。本项研究为国产DDS器件的加固和考核提供了一定的参考。     

部分耗尽SOI晶体管电离辐射损伤的物理模型

从氧化层俘获空穴和质子诱导界面态形成的物理机制出发,建立部分耗尽SOI器件总剂量辐射诱导的氧化层陷阱电荷和界面态物理模型,模型可以很好地描述辐射诱导氧化层陷阱电荷和界面态与辐射剂量的关系,并从实验上对上述模型结果给予验证.结果表明,在实验采用的辐射剂量范围内,辐射诱导产生的氧化物陷阱电荷与辐射剂量满足负指数关系.模型中如果考虑空穴的退火效应,可以更好地反映高剂量辐照下的效应;辐射诱导产生的界面态与辐射剂量成正比例关系.     

静态单粒子翻转截面的获取及分类

 为了评估静态随机访问存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)器件的单粒子效应,寻求单粒子翻转敏感部位,以XCV300PQ240为实验样品,利用重离子辐照装置详细测试了该器件的静态翻转截面,并根据配置存储单元用途的不同,对翻转数据进行了分类。结果表明：SRAM型FPGA的内部存储单元对单粒子翻转效应十分敏感;配置存储器翻转主要由查找表(LUT)及互连线资控制位造成,这两者的翻转占总翻转数的97.46%;配置存储器中各类资源的单粒子翻转(SEU)敏感性并不一致,输入输出端口(IOB)控制位和LUT的单粒子翻转的敏感性远高于其它几类资源,但LUT在配置存储器中占有很大比例,在加固时应予以重点考虑。     

互补金属氧化物半导体器件空间低剂量率辐射效应预估模型研究

给出了一种新的预估互补金属氧化物半导体器件(CMOS器件)空间低剂量率辐射效应模型,相对线性响应预估模型,该模型在预估CMOS器件低剂量率辐射效应方面更接近实际试验结果,且不同剂量率辐射试验结果证实了所建模型的正确性.最后利用新建模型对处于空间低剂量率环境下CMOS器件的敏感参数进行了预估.