深亚微米N沟道MOS晶体管的总剂量效应

为了研究深亚微米工艺CCD的辐射效应特性,了解因器件特征尺寸变小引入的新效应,对0.18 μm商用工艺线上流片的不同沟道宽长比的N型沟道MOSFET器件进行了⁶⁰Co-γ射线辐照实验,这些NMOSFET与CCD内的MOSFET结构相同。分析了辐照后由于总剂量效应导致的NMOSFET参数退化情况以及参数的常温和高温退火行为。实验结果表明,深亚微米工艺器件的辐射耐受性相比大尺寸器件明显增强,不同沟道宽长比的器件表现出的总剂量效应差异显示了器件具有明显的窄沟效应,界面陷阱电荷在新型器件的总剂量效应中起主导作用。研究结果为大面阵CCD的辐射效应研究和辐射加固设计提供了理论支持。     

深亚微米MOS晶体管匹配特性总剂量辐照效应研究

Based on 0.18 μm MOS transistors, for the first time, the total dose effects on the matching properties of deep submicron MOS transistors are studied. The experimental results show that the total dose radiation magnifies the mismatch among identically designed MOS transistors. In our experiments, as the radiation total dose rises to 200 krad, the threshold voltage and drain current mismatch percentages of NMOS transistors increase from 0.55% and 1.4% before radiation to 17.4% and 13.5% after radiation, respectively. PMOS transistors seem to be resistant to radiation damage. For all the range of radiation total dose, the threshold voltage and drain current mismatch percentages of PMOS transistors keep under 0.5% and 2.72%, respectively.     

PMOS辐照检测传感器总剂量效应模型研究

根据PMOS辐照检测传感器在辐照时所产生的氧化层电荷(Qot)的两个不同模型,模拟计算了不同剂量条件下的亚阈值特性。结果表明,在满足一阶动力学方程下建立的Qot模型与实验结果较为吻合,并适用于更大范围的辐照剂量。此外,还讨论和计算了栅氧化层厚度、沟道掺杂浓度等参数对PMOS辐照检测传感器特性的影响。结果表明,栅氧化层厚度是影响阈值电压漂移量的主要因素。     

MOS器件的质子总剂量效应

介绍了几种加固和非加固MOS电路的质子辐照总剂量效应实验,质子束的能量为9、7、5、2MeV.实验结果表明,在相同的吸收剂量下,MOS器件累积电离辐射损伤与质子能量成正比.还给出了栅极偏压对器件质子辐射损伤的影响,结果认为,对于NMOSFET,不论是加固器件,还是非加固器件,在+5V的栅压偏置下,器件的辐射损伤比0V栅压下的损伤严重,对于加固器件,辐射感生界面态的密度也较高;而加固型PMOSFET,在0V的栅压下,辐射损伤比-5V下严重,且界面态的密度高.     

MOS器件的质子总剂量效应

介绍了几种加固和非加固 MOS电路的质子辐照总剂量效应实验 ,质子束的能量为 9、 7、 5、 2 Me V.实验结果表明 ,在相同的吸收剂量下 ,MOS器件累积电离辐射损伤与质子能量成正比 .还给出了栅极偏压对器件质子辐射损伤的影响 ,结果认为 ,对于 NMOSFET,不论是加固器件 ,还是非加固器件 ,在 +5 V的栅压偏置下 ,器件的辐射损伤比 0 V栅压下的损伤严重 ,对于加固器件 ,辐射感生界面态的密度也较高 ;而加固型 PMOSFET,在 0 V的栅压下 ,辐射损伤比 - 5 V下严重 ,且界面态的密度高     

电子辐照晶体管的研究

本文提供了利用5MeV电子辐照把硅外延晶体管改造成为开关晶体管的一种新方法,经各种例行工艺实验证明这种方法完全可以取代传统的掺金工艺.本文还利用深能级瞬息谱(DLTS)等方法研究了电子辐照引入该晶体管中缺陷的性质,发现了H(0.35)和H(0.41)能级.晶体管的等时退火特性表明这些缺陷在420℃以上的温度才能消失,这足以证明这些缺陷具有很好的热稳定性.     

针对深亚微米SRAM电路总剂量效应的最劣辐照表征研究

利用理论分析与试验验证手段研究了深亚微米SRAM（静态随机存取存储器）电路的最劣辐照效应。对各模块电路的辐照效应进行了详细分析：对于具备触发器结构的存储单元与运算放大器,对应的失效水平将与辐照过程中所存储状态具有极大相关性,此类电路倾向于存储或读取与辐照过程中所存储状态相同的状态值。设计了针对SRAM电路的最劣辐照测试方案,其中包含辐照后改变原有存储状态的写操作及针对改变后所存储状态进行的读操作。设计了针对容量8K位,特征尺寸0.25um的SRAM电路开展的辐照比对实验,利用该最劣辐照测试方案获取的抗总剂量水平（150krad(Si)）相对于常用的简单测试方案所获取数值（1Mrad(Si)）大大降低,说明常用的简单测试方案可能高估SRAM电路的抗辐照水平,同时验证了该最劣测试方案的合理性。     

一种深亚微米PDSOI NMOS总剂量辐照模型

在以往的大部分总剂量辐照模型中,人们只研究体偏为0V时的阈值电压漂移以及迁移率退化。然而,测试数据表明总剂量辐照效应与体偏紧密相关,为了模拟体偏对总剂量效应的影响,本文提出了一个宏模型,宏模型包括阈值电压、迁移率、以及漏电在不同体偏下随总剂量的变化。基于中国科学院微电子研究所开发的0.35µm PDSOI工艺的NMOS测试数据很好的验证了此模型,尤其是漏电部分。     

总剂量辐照对65 nm NMOSFET热载流子敏感参数的影响

为了研究总剂量辐射对纳米MOS晶体管热载流子效应的影响,对65 nm 体硅工艺的NMOS器件进行了总剂量辐射和热载流子试验,对比了辐射前后不同宽长比器件的跨导、栅极泄漏电流、线性饱和电流等电参数。结果表明,MOS器件的沟道宽度越窄,热载流子效应受辐射的影响越显著,总剂量辐射后热载流子效应对器件的损伤增强。分析认为,辐射在STI中引入的陷阱电荷是导致以上现象的主要原因。该研究结果为辐射环境下器件的可靠性评估提供了依据。     

深亚微米nMOSFET器件的总剂量电离辐射效应

选取了采用0.25μm工艺的两组器件进行研究.通过对这两种器件关态泄漏电流、跨导和栅电流等电学参数进行分析,得出当器件发展到深亚微米阶段时,影响其辐射效应的主要原因是场氧化层中的陷阱电荷.并对相关机理进行了分析和仿真验证.     

深亚微米nMOSFET器件的总剂量电离辐射效应

选取了采用0.25μm工艺的两组器件进行研究.通过对这两种器件关态泄漏电流、跨导和栅电流等电学参数进行分析,得出当器件发展到深亚微米阶段时,影响其辐射效应的主要原因是场氧化层中的陷阱电荷.并对相关机理进行了分析和仿真验证.     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

22 nm体硅nFinFET总剂量辐射效应研究

通过^(60)Coγ射线辐照试验,研究了22 nm工艺体硅nFinFET的总剂量辐射效应,获得了总剂量辐射损伤随辐照偏置和器件结构的变化规律及损伤机理。研究结果表明,经过开态(ON)偏置辐照后器件阈值电压正向漂移,而传输态(TG)和关态(OFF)偏置辐照后器件阈值电压负向漂移;鳍数较少的器件阈值电压退化程度较大。通过分析陷阱电荷作用过程,揭示了产生上述试验现象的原因。     

FinFET器件总剂量效应研究进展

全面综述鳍式场效应晶体管(FinFET)的总剂量效应,包括辐照期间外加偏置、器件的工艺参数、提高器件驱动能力的特殊工艺、源/漏掺杂类型以及不同栅介质材料和新沟道材料与FinFET总剂量效应的关系。对于小尺寸器件,绝缘体上硅(SOI)FinFET比体硅FinFET具有更强的抗总剂量能力,更适合于高性能抗辐照的集成电路设计。此外,一些新的栅介质材料和一些新的沟道材料的引入,如HfO₂和Ge,可以进一步提高FinFET器件的抗总剂量能力。     

RF PDSOI LDMOS器件的电离总剂量辐照效应

研制了一种用于射频领域的叉指栅PDSOI LDMOS晶体管,并分析了总剂量辐照对其静态和小信号射频特性的影响.其静态工作模式下的辐照响应由前/背栅阈值、泄漏电流、跨导和输出特性表征,而其交流工作模式下的辐照响应由截止频率和最高振荡频率表征.实验表明,在室温环境下经过总剂量为1Mrad(Si)的γ射线辐照,不同尺寸和结构的射频SOI LDMOS晶体管的各项指标均表现出明显退化,并且仅当器件工作在静态模式时LBBC LDMOS才表现出优于BTS LDMOS的抗辐照性能.     

RF PDSOI LDMOS器件的电离总剂量辐照效应

研制了一种用于射频领域的叉指栅PDSOI LDMOS晶体管,并分析了总剂量辐照对其静态和小信号射频特性的影响. 其静态工作模式下的辐照响应由前/背栅阈值、泄漏电流、跨导和输出特性表征,而其交流工作模式下的辐照响应由截止频率和最高振荡频率表征. 实验表明,在室温环境下经过总剂量为1Mrad(Si)的γ射线辐照,不同尺寸和结构的射频SOI LDMOS晶体管的各项指标均表现出明显退化,并且仅当器件工作在静态模式时LBBC LDMOS才表现出优于BTS LDMOS的抗辐照性能.     

中规模CMOS电路的电离辐射效应

本文报道了国产中规模体硅CMOS电路在~(60)Coγ射线和1.5MeV电子辐照下的总剂量效应的研究结果。试验表明,器件的软失效(参数退化达到某一损伤阈值)通常在400Gy(Si),而逻辑功能的失效则发生在1000Gy(Si)以后。同时,器件的软失效与辐照偏置条件没有明显的依赖关系,但软失效的参数却依赖于偏置条件及各厂家MOS工艺的差异。