0.18 μm部分耗尽绝缘体上硅互补金属氧化物半导体电路单粒子瞬态特性研究

利用脉冲激光入射技术研究100级0.18 μm部分耗尽绝缘体上硅互补金属氧化物半导体反相器链的单粒子瞬态效应, 分析了激光入射器件类型及入射位置对单粒子瞬态脉冲传输特性的影响. 实验结果表明, 单粒子瞬态脉冲在反相器链中的传输与激光入射位置有关, 当激光入射第100级到第2级的n型金属-氧化物-半导体器件, 得到的脉冲宽度从287.4 ps增加到427.5 ps; 当激光入射第99级到第1级的p型金属-氧化物-半导体器件, 得到的脉冲宽度从150.5 ps增加到295.9 ps. 激光入射点靠近输出则得到的瞬态波形窄; 靠近输入则得到的瞬态波形较宽, 单粒子瞬态脉冲随着反相器链的传输而展宽. 入射器件的类型对单粒子瞬态脉冲展宽无影响. 通过理论分析得到, 部分耗尽绝缘体上硅器件浮体效应导致的阈值电压迟滞是反相器链单粒子瞬态脉冲展宽的主要原因. 而示波器观察到的与预期结果幅值相反的正输出脉冲, 是输出节点电容充放电的结果.     

SIMOX SOI埋氧注氮工艺对埋氧中固定正电荷密度的影响

在SIMOX SOI材料的埋氧中注氮是为了增强该类材料的抗辐射能力.通过C-V研究表明，对于埋氧层为150 nm的SIMOX SOI材料来说，当在其埋氧中注入4×10¹⁵cm^-2剂量的氮后，与未注氮埋氧相比，注氮埋氧中的固定正电荷密度显著增加了；而对于埋氧层为375nm的SIMOX SOI材料来说，当注氮剂量分别为2×10¹⁵cm^-2和3×10¹⁵cm^{-2关键词： SIMOX 埋氧 注氮 固定正电荷密度}     

氮氟复合注入对注氧隔离SOI材料埋氧层内固定正电荷密度的影响

为了抑制埋层注氮导致的埋层内正电荷密度的上升, 本文采用氮氟复合注入方式, 向先行注氮的埋层进行了注氮之后的氟离子注入, 并经适当的退火, 对埋层进行改性. 利用高频电容-电压 (C-V) 表征技术, 对复合注入后的埋层进行了正电荷密度的表征. 结果表明, 在大多数情况下, 氮氟复合注入能够有效地降低注氮埋层内的正电荷密度, 且其降低的程度与注氮后的退火时间密切相关. 分析认为, 注氟导致注氮埋层内的正电荷密度降低的原因是在埋层中引入了与氟相关的电子陷阱. 另外, 实验还观察到, 在个别情况下, 氮氟复合注入引起了埋层内正电荷密度的进一步上升. 结合测量结果, 讨论分析了该现象产生的原因. 关键词： 绝缘体上硅(SOI) 材料 注氮 注氟 埋氧层正电荷密度     

埋氧层注氮工艺对部分耗尽SOI nMOSFET特性的影响

研究了埋氧层中注氮后对制作出的部分耗尽SOInMOSFET的特性产生的影响.实验发现，与不注氮的SIMOX基片相比，由注氮SIMON基片制作的nMOSFET的电子迁移率降低了.且由最低注入剂量的SIMON基片制作的器件具有最低的迁移率.随注入剂量的增加，迁移率略有上升，并趋于饱和.分析认为，电子迁移率的降低是由于Si/SiO2界面的不平整造成的.实验还发现，随氮注入剂量的提高，nMOSFET的阈值电压往负向漂移.但是，对应最低注入剂量的器件阈值电压却大于用SIMOX基片制作出的器件.固定氧化物正电荷及界面陷阱密度的大小和分布的变化可能是导致阈值电压变化的主要因素.另外发现，用注氮基片制作出的部分耗尽SOInMOSFET的kink效应明显弱于用不注氮的SIMOX基片制作的器件. 关键词： SOI nMOSFET 氮注入 电子迁移率 阈值电压     

高剂量注氮对注氧隔离硅材料埋氧层中正电荷密度的影响

为研究注氮改性对注氧隔离硅材料中埋氧层性质的影响,向其埋氧层内注入了10¹⁶ cm^-2的高剂量氮.实验结果表明,与未注氮的埋氧层相比,所有注氮的埋氧层中的正电荷密度显著增加.实验还发现,注氮后的退火可使埋氧层内的正电荷密度进一步上升.但与注氮导致的埋氧层内正电荷密度的显著上升相比,退火时间对注氮的埋氧层内正电荷密度的影响不大.电容-电压测量结果显示,在埋氧层内部,注氮后未退火的样品与在1100 ℃的氮气气氛下退火2.5 h的样品相比,二者具有近似相同的等效正电荷 关键词： 注氧隔离 埋氧 注氮 正电荷密度     

Total dose radiation response of modified commercial silicon-on-insulator materials with nitrogen implanted buried oxide

Nitrogen ions of various doses are implanted into the buried oxide(BOX) of commercial silicon-on-insulator(SOI) materials,and subsequent annealings are carried out at various temperatures.The total dose radiation responses of the nitrogen-implanted SOI wafers are characterized by the high frequency capacitance-voltage(C-V) technique after irradiation using a Co-60 source.It is found that there exist relatively complex relationships between the radiation hardness of the nitrogen implanted BOX and the nitrogen implantation dose at different irradiation doses.The experimental results also suggest that a lower dose nitrogen implantation and a higher post-implantation annealing temperature are suitable for improving the radiation hardness of SOI wafer.Based on the measured C-V data,secondary ion mass spectrometry(SIMS),and Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy,the total dose responses of the nitrogen-implanted SOI wafers are discussed.     

埋氧注氮工艺对部分耗尽SOI PMOSFET顶栅氧的辐射硬度的影响

研究了埋氧注氮对部分耗尽SOI PMOSFET顶栅氧的总剂量辐射硬度所造成的影响。注入埋氧的氮剂量分别是8×1015 , 2×1016 和1×1017cm-2。实验结果表明，辐照前，晶体管的阈值电压随氮注入剂量的增加向负方向漂移。在正2V的栅偏压下，经5×105 rad(Si)的总剂量辐照后，同埋氧未注氮的晶体管相比，埋氧注氮剂量为8×1015 cm-2的晶体管呈现出了较小的阈值电压漂移量。然而，当注氮剂量高达2×1016 和 1×1017cm-2时，所测大多数晶体管的顶栅氧却由于5×105 rad(Si)的总剂量辐照而受到了严重损伤。另外，对于顶栅氧严重受损的晶体管，其体-漏结也受到了损伤。所有的实验结果可通过氮注入过程中对顶硅的晶格损伤来解释。     

Influence of nitrogen implantation into the buried oxide on the radiation hardness of silicon-on-insulator wafers

In order to improve the total-dose radiation hardness of the buried oxide of separation by implanted oxygen silicon-on-insulator wafers, nitrogen ions were implanted into the buried oxide with a dose of 1016 cm-2 , and subsequent annealing was performed at 1100°C. The effect of annealing time on the radiation hardness of the nitrogen implanted wafers has been studied by the high frequency capacitance-voltage technique. The results suggest that the improvement of the radiation hardness of the wafers can be achieved through a shorter time annealing after nitrogen implantation. The nitrogen-implanted sample with the shortest annealing time 0.5 h shows the highest tolerance to total-dose radiation. In particular, for the 1.0 and 1.5 h annealing samples, both total dose responses were unusual. After 300-krad(Si) irradiation, both the shifts of capacitance-voltage curve reached a maximum, respectively, and then decreased with increasing total dose. In addition, the wafers were analysed by the Fourier transform infrared spectroscopy technique, and some useful results have been obtained.