深亞微米nMOSFET器件的總劑量電離輻射效應(yīng)研究.pdf

1、隨著數(shù)字集成電路的廣泛應(yīng)用，金屬—氧化物—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)（MOSFET）器件和MOS集成電路在軍事，航天，核技術(shù)等特殊環(huán)境下的應(yīng)用越來越多，其可靠性要求也越來越高。而在輻射的環(huán)境中，MOS結(jié)構(gòu)器件上所加偏置條件是影響總劑量輻射效應(yīng)的重要因素。本文圍繞MOS器件X射線輻射條件下的可靠性問題，通過ISE仿真和0．25μm標(biāo)準(zhǔn)工藝實(shí)驗(yàn)討論了在不同輻射偏置條件下，深亞微米nMOSFET器件電學(xué)參數(shù)與輻射總劑量的關(guān)系。 首先，本文介紹了輻射

2、在氧化層中產(chǎn)生物理和化學(xué)變化的基本機(jī)理，分析輻射感生電荷（氧化物陷阱電荷與界面態(tài)電荷）的產(chǎn)生和電學(xué)性質(zhì)，提出了中帶電壓法、電荷泵法、雙晶體管法對(duì)這兩種電荷進(jìn)行分離的方法。 對(duì)深亞微米體硅nMOSFET器件在靜態(tài)偏置（五種數(shù)字IC中常用的偏置條件）方式下進(jìn)行X射線總劑量輻射ISE TCAD軟件仿真，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，得出了最劣偏置條件為ON偏置（柵壓為正電壓，其余電極為0電壓），最優(yōu)偏置條件為No Power偏置（所有電極都為0電

3、壓）； 最后對(duì)0．25μm標(biāo)準(zhǔn)工藝下選取的兩組器件進(jìn)行輻射總劑量效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，比對(duì)了關(guān)態(tài)泄漏電流，跨導(dǎo)和柵電流等電特性參數(shù)，得出如下結(jié)論： 實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明：對(duì)于靜態(tài)偏置而言，X射線對(duì)深亞微米體硅nMOSFET輻射時(shí)最劣偏置條件為ON偏置（柵壓為正電壓，其余電極為0電壓），最優(yōu)偏置條件為No Power偏置（所有電極都為0電壓）；其輻射感生關(guān)態(tài)泄漏電流隨著輻射總劑量的增加而增大，在ON偏置條件下，關(guān)態(tài)泄漏電流迅速增長。到深