超高总剂量辐射下SOI MOS器件特性研究

在超高总剂量辐射下,界面电荷的改变对MOS器件的阈值电压影响将越来越显著,甚至会引起NMOS的阈值电压增加,即所谓的“反弹”现象。文章研究的SOI NMOS的阈值电压并没有出现文献中所述的“反弹”,原因可能和具体的工艺有关。另外,通过工艺器件仿真和辐射试验验证,SOI器件在超高总剂量辐射后的漏电不仅仅来自于闽值电压漂移所导致的背栅甚至前栅的漏电流,而是主要来自于前栅的界面态的影响。这样,单纯的对埋层SiO2进行加固来减少总剂量辐射后埋层SiO2中的陷阱正电荷,并不能有效提高SOI MOS器件的抗超高总剂量辐射性能。     

SOI抗总剂量辐射加固工艺栅氧可靠性研究

文章对采用了埋层二氧化硅抗总剂量加固工艺技术的SOI器件栅氧可靠性进行研究,比较了干法氧化和湿法氧化工艺的栅氧击穿电荷,干法氧化的栅氧质量劣于湿法氧化。采用更敏感的12.5nm干法氧化栅氧工艺条件,对比采用抗总剂量辐射加固工艺前后的栅氧可靠性。抗总剂量辐射加固工艺降低了栅氧的击穿电压和击穿时间。最后通过恒压法表征加固工艺的栅氧介质随时间击穿(TDDB)的可靠性,结果显示抗总剂量辐射加固工艺的12.5nm栅氧在常温5.5V工作电压下TDDB寿命远大于10年,满足SOI抗总剂量辐射加固工艺对栅氧可靠性的需求。     

不同偏置下全耗尽SOI NMOSFET总剂量抗辐射的研究

研究了不同偏置条件下,全耗尽SOI NMOSFET的总剂量抗辐射特性,主要讨论不同偏置条件对器件中陷获电荷的产生和分布,以及由此对器件性能产生的影响.通过器件模拟发现,在辐射过程中器件的偏置条件不同,造成器件的有源区和埋氧层中电场的分布有着很大的差异.而俘获电荷的产生与电场又有着紧密的联系,所以造成了俘获电荷的分布和密度有很大的不同,从而对器件的影响也不同.模拟结果表明,在三种不同的偏置条件下,OFF态（关态）时背沟道附近陷获电荷密度最高,以常数电流法估算出的阈值电压负漂移最大,同时引起了最大的本底静态漏电流.     

不同偏置下全耗尽SOI NMOSFET总剂量抗辐射的研究

研究了不同偏置条件下,全耗尽SOI NMOSFET的总剂量抗辐射特性,主要讨论不同偏置条件对器件中陷获电荷的产生和分布,以及由此对器件性能产生的影响.通过器件模拟发现,在辐射过程中器件的偏置条件不同,造成器件的有源区和埋氧层中电场的分布有着很大的差异.而俘获电荷的产生与电场又有着紧密的联系,所以造成了俘获电荷的分布和密度有很大的不同,从而对器件的影响也不同.模拟结果表明,在三种不同的偏置条件下,OFF态(关态)时背沟道附近陷获电荷密度最高,以常数电流法估算出的阈值电压负漂移最大,同时引起了最大的本底静态漏电流.     

SOI SONOS EEPROM管电离总剂量辐射效应

采用0.6μm SOI SONOS工艺技术平台研制了0.6μm SOI SONOS EEPROM管,分析其擦写特性。辐射前,SONOS EEPROM管的阈值窗口电压为5.04 V。利用Co-60γ源研究存储管的电离总剂量辐射特性,给出了SONOS EEPROM管擦除态、编程态的Id-Vg曲线及阈值窗口随辐射总剂量的变化关系,在辐射总剂量达到500 Krad(Si)时,EEPROM管仍有0.7 V的阈值窗口,可以实现存储电路的设计,并对总剂量辐射引起存储管阈值漂移的机理进行了探讨。     

SOI NMOS器件总剂量辐照退火特性分析

研究了在不同的温度和偏置条件下对SIMOX SOI MOSFET进行总剂量辐照的退火特性.结果发现,ON偏置时退火效应较显著,且高温时退火效应比常温时更明显.     

短沟道SOI MOSFET总剂量辐照效应模型

报道了一个含总剂量辐照效应的SOI MOSFET统一模型.该模型能自动计入体耗尽条件,不需要分类考虑不同膜厚时的情况.模型计算结果与实验吻合较好.该模型物理意义明确,参数提取方便,适合于抗辐照SOI器件与电路的模拟.     

200 V高压SOI PLDMOS研究

提出了一种200V高压SOI PLDMOS器件结构,重点研究了SOI LDMOS的击穿电压、导通电阻等电参数与漂移区注入剂量、漏端缓冲层、Nbody注入剂量及场极板长度等之间的关系。经过专业半导体仿真软件TSUPREM-4和MEDICI模拟仿真,在0.8μm埋氧层、10μmSOI层材料上设计得到了关态耐压248V、开态饱和电流2.5×10-4A/μm、导通电阻2.1（105Ω＊μm的SOI PLDMOS,该器件可以满足PDP扫描驱动芯片等的应用需求。     

0.13μm SOI标准单元库抗总剂量辐射的测试验证

基于上海微系统与信息技术研究所0.13 μm抗辐射部分耗尽(PD)绝缘体上硅(SOI)互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺标准单元库,设计了一款测试芯片,针对总剂量辐射效应对抗辐射标准单元库的验证方法进行研究.测试芯片主要用于测试标准单元的功能和性能,同时为了满足总剂量辐射测试的试验要求,开发了现场可编程门阵列(FPGA)自动测试平台,用于芯片测试和数据采集工作.试验在模拟空间辐射环境下进行,通过了总剂量150 krad(Si)的辐射测试.测试经过辐射后的芯片,单元功能保持正确,性能变化在10％以内,经过退火处理后,内核(core)电流恢复辐射前的水平.     

环栅CMOS/SOI的X射线总剂量辐射效应研究

采用硅离子注入工艺对注氧隔离(SIMOX)绝缘体上硅(SOI)材料作出改性,分别在改性材料和标准SIMOXSOI材料上制作部分耗尽环型栅CMOS/SOI器件,并采用10keVX射线对其进行了总剂量辐照试验。实验表明,同样的辐射总剂量条件下,采用改性材料制作的器件与标准SIMOX材料制作的器件相比,阈值电压漂移小得多,亚阈漏电也得到明显改善,说明改性SIMOXSOI材料具有优越的抗总剂量辐射能力。     

PD SOI nMOSFETs中浮体效应对辐照性能的影响

在SIMOX衬底上制备了H形栅和环形栅PD SOI nMOSFETs,并研究了浮体效应对辐照性能的影响.在106rad(Si)总剂量辐照下,所有器件的亚阈特性未见明显变化.环形栅器件的背栅阈值电压漂移比H型栅器件小33%,其原因是碰撞电离使环形栅器件的体区电位升高,在埋氧化层中形成的电场减小了辐照产生的损伤.浮体效应有利于改进器件的背栅抗辐照能力.     

Influence of Floating Body Effect on Radiation Hardness of PD SOI nMOSFETs

H-gate and closed-gate PD SOI nMOSFETs are fabricated on SIMOX substrate,and the influence of floating body effect on the radiation hardness is studied.All the subthreshold characteristics of the devices do not change much after radiation of the total dose of 1e6rad(Si).The back gate threshold voltage shift of closed-gate is about 33% less than that of Hgate device.The reason should be that the body potential of the closed-gate device is raised due to impact ionization,and an electric field is produced across the BOX.The floating body effect can improve the radiation hardness of the back gate transistor.     

具有部分界面等电势浮空埋层的高压SOI PLDMOS

A novel silicon-on-insulator（SOI） high-voltage pLDMOS is presented with a partial interface equipotential floating buried layer（FBL） and its analytical model is analyzed in this paper.The surface heavily doped p-top layers,interface floating buried N⁺/P⁺ layers,and three-step field plates are designed carefully in the FBL SOI pLDMOS to optimize the electric field distribution of the drift region and reduce the specific resistance.On the condition of ESIMOX（epoxy separated by implanted oxygen）,it has been shown that the breakdown voltage of the FBL SOI pLDMOS is increased from—232 V of the conventional SOI to—425 V and the specific resistance R_on,sp is reduced from 0.88 to 0.2424Ω·cm².     

部分耗尽SOI工艺器件辐射效应的研究

对0.13μm部分耗尽SOI工艺的抗辐射特性进行了研究.首先通过三维仿真研究了单粒子事件中的器件敏感区域,随后通过实验分析了器件的总剂量效应.三维仿真研究了离子入射位置不同时SOI NMOS器件的寄生双极效应和电荷收集现象,结果表明,离子入射在晶体管的体区和漏区时,均可以引起较大水平的电荷收集.对SRAM单元的单粒子翻转效应(SEU)进行了仿真,结果表明,体区和反偏的漏区都是翻转的敏感区域.通过辐照实验分析了器件的总剂量效应,在该工艺下对于隐埋氧化层,关断状态是比传输门状态更劣的辐射偏置条件.     

基于薄膜SOI的PDP高压寻址驱动集成电路

基于自主开发的薄膜SOI高低压兼容工艺,研制出一种64位输出的薄膜SOI PDP高压寻址驱动集成电路.测试结果显示,该电路具有80 V驱动电压和20 mA输出电流,电路时钟频率大于40 MHz.     

SOI NLIGBT热载流子效应研究

SOI NLIGBT中热载流子效应分别通过直流电压的应力测试、TCAD仿真和电荷泵测试三种方法进行了研究。其中,不同直流电压应力条件下测得的衬底电流Isub和导通电阻Ron用来评估因热载流子效应引起的器件退化程度。为了进行理论分析,对器件内部的电场强度和碰撞离化率也进行了仿真。测试得到的电荷泵电流直接验证了器件表面的损伤程度。最后讨论了SOI LIGBT在不同栅压条件下的退化机制。     

一种新型抗辐照SOI隔离结构

制备了一种新型抗辐照SOI隔离结构,它包含了薄SiO2/多晶硅/SiO2多层膜.利用这种结构制备的SOI器件在经受3×105rad(Si)的辐照后亚阈值特性未发生明显变化,漏电流也无增加,说明其抗辐照性能优于传统的LOCOS隔离结构.     

一种新型抗辐照SOI隔离结构

制备了一种新型抗辐照SOI隔离结构，它包含了薄SiO2/多晶硅/SiO2多层膜．利用这种结构制备的SOI器件在经受3×１０~5rad(Si)的辐照后亚阈值特性未发生明显变化，漏电流也无增加，说明其抗辐照性能优于传统的LOCOS隔离结构．