栅氧化方式对N沟输入CMOS运算放大器电离辐射效应的影响

介绍了干氧和氢氧合成两种不同栅氧化方式下制作的 N沟输入 CMOS运算放大器电路的电离辐照响应特征 .并通过对电路内部单管特性损伤分析的比较 ,探讨了引起两者辐照敏感性差异的原因 .结果显示 ,氢氧合成工艺比干氧工艺损伤明显的原因 ,是因为 H的引入产生了更多的界面态 ,从而使其单管的跨导明显下降所致 .这表明 ,抑制辐照感生氧化物电荷尤其是界面态的增长 ,对提高电路的抗辐射特性至关重要 .     

两种不同工艺CMOS运算放大器的电离辐照响应特性

研究了干氧和氢氧合成两种不同工艺 CMOS运算放大器电路的电离辐照响应特征和变化规律。结果显示 ,虽然对单管特性而言 ,干氧工艺具有较强的抑制辐射感生氧化物电荷和界面态增长的能力 ,但由于在辐照过程中氧化物电荷的形成改变了电路的对称性 ,因而对电路造成比氢氧合成工艺更大的损伤。表明 ,适当的界面态的引入 ,有利于增加负载电流镜的饱和工作范围 ,从而降低电路的辐射敏感性。     

CMOS运算放大器电离辐照的后损伤效应

介绍了CMOS运算放大器经60CoY辐照及辐照后在不同温度下随时间变化的实验结果，并通过对差分对单管特性和电路内部各单元电路损伤退化的分析，探讨了引起电路“后损伤”效应的原因。结果表明，由辐照感生的氧化物电荷和界面态的消长及差分对管的不匹配，是造成电路继续损伤劣化的根本原因。对于CMOS运算放大器电路，在抑制辐照感生的氧化物电荷和界面态增长的同时，改善电路间的对称性和匹配性，对提高电路的抗辐射能力是至关重要的。     

CMOS运算放大器的辐照和退火行为

介绍了CMOS运算放大器电路经电离辐照后,在不同偏置及不同退火温度下,运放整体性能参数、电路内部单管特性及功能单元电路的节点电流、电压的变化规律,分析了引起运放辐照后继续损伤退化的基本原因.结果显示,运放电路辐照后的退火行为与偏置及温度均有较大的依赖关系,而这种关系与辐照感生的氧化物电荷和Si/SiO2界面态密度的增长与退火直接相关.     

CMOS运算放大器的辐照和退火行为

介绍了CMOS运算放大器电路经电离辐照后 ,在不同偏置及不同退火温度下 ,运放整体性能参数、电路内部单管特性及功能单元电路的节点电流、电压的变化规律 ,分析了引起运放辐照后继续损伤退化的基本原因 .结果显示 ,运放电路辐照后的退火行为与偏置及温度均有较大的依赖关系 ,而这种关系与辐照感生的氧化物电荷和Si/SiO2 界面态密度的增长与退火直接相关     

注氟加固PMOSFET的电离辐射响应与时间退火效应

研究了注F加固PMOSFET的总剂量辐照响应特性和辐照后由氧化物电荷、界面态变化引起的阈电压漂移与时间、温度、偏置等退火条件的关系，发现一定退火条件下注F加固PMOSFET由于界面态密度、特别是氧化物电荷密度继续增加，使得电路在电高辐照后继续损伤，探讨了加速MOS器件电离辐照感生界面态生长的方法。     

不同结构CMOS运算放大器电路的电离辐射效应

介绍了在相同工艺条件下,N沟和P沟输入两种不同结构CMOS运算放大器电路的电离辐照响应规律及各子电路对电特性的影响情况.结果表明:由辐照感生的氧化物电荷引起的N沟镜像负载的不对称是导致P沟输入运放电特性衰降的主要机制;而由氧化物电荷和界面态引起的N沟差分对的漏电增大则是造成N沟输入运放电路性能变差的主要原因.     

不同结构CMOS运算放大器电路的电离辐射效应

介绍了在相同工艺条件下 ,N沟和 P沟输入两种不同结构 CMOS运算放大器电路的电离辐照响应规律及各子电路对电特性的影响情况 .结果表明 :由辐照感生的氧化物电荷引起的N沟镜像负载的不对称是导致 P沟输入运放电特性衰降的主要机制 ;而由氧化物电荷和界面态引起的 N沟差分对的漏电增大则是造成 N沟输入运放电路性能变差的主要原因     

注氟MOSFET电离辐射响应特性

对氢氧合成栅氧化后注F的MOSFET进行了γ射线辐照试验,分析了不同注F剂量的MOSFET电离辐射响应特性。结果表明,在1×10~(15)～1×10~(16)F/cm~2F注量范围内,注F能够明显抑制辐射感生氧化物电荷和界面态的增长,且F注量越高,抑制能力越强,F的注入能减少工艺过程所带来的氧化物电荷和界面态。用Si一F结键替代其它在辐射过程中易成为电荷陷阱的应力键模型对实验结果进行了讨论。可以预测,F在Si/SiO_2界面附近和SiO_2中的行为直接与MOS结构的辐射响应相对应,而F的行为依赖于注F工艺条件。     

SOS晶体管中γ射线辐照损伤退火的温度关系

本文研究了n沟SOS晶体管中γ射线辐照损伤无偏置退火的温度关系。研究发现,当辐照产生的氧化层俘获电荷多于界面态电荷时,等温退火会导致界面态电荷增加。界面态电荷是氧化层俘获电荷转变成界面态电荷造成的。阈值电压退火的速率限制阶段便是这一转变阶段。在辐照明显引起界面态电荷时,辐照引起的界面态电荷在高温下退火会立即消除,但也发现了氧化层俘获电荷向界面态电荷转变这一现象。因此,高温下界面态退火的特性就变得复杂起来。辐照之后阈值电压的不稳定性归固于界面态的增减。     

HCl氧化物MOS结构质子辐照诱导的界面陷阱效应

用微分电容法研究质子辐照HCl氧化物铝栅MOS结构诱导的界面陷阱,栅氧化层在1 160℃很干燥的、含0～10％HCl的气氛中热生长而成,质子辐照能量为120～300keV,注入总剂量范围为8×10~(13)～1×10~(16)p/cm~2。结果表明,辐照诱导的界面陷阱能级密度随质子能量、剂量增加而增加。然而,氧化层中掺入6％HCl时,辐照诱导的界面陷阱明显减少。这样,已能有效地改变MOS器件的抗辐照性能。实验结果可用H~+二级过程解释。     

氮化H_2-O_2合成薄栅氧抗辐照特性

对氮化 H2 - O2 合成薄栅氧抗辐照性能进行了研究 ,将 H2 - O2 合成和氮氧化栅两种技术结合起来 ,充分利用两者的优点制成三层结构的 Sandwich栅 ,对比常规氧化、H2 - O2 合成氧化和氮化 H2 - O2 合成氧化三种方式及不同退火条件 ,得出氮化 H2 - O2 合成氧化方法抗辐照性能最佳 ,采用硅化物工艺加快速热退火是未来抗辐照工艺发展的趋势 ;并对氮化 H2 - O2 合成栅的抗辐照机理进行了研究     

Bias dependence of TID induced single transistor latch for 0.13 μm partially depleted SOI input/output NMOSFETs

In this work, single transistor latch effects induced by total dose irradiation for 0.13 μm partially depleted silicon-on-insulator (PDSOI) n-type metal-oxide-semiconductor field effect transistors (NMOSFETs) were investigated. The front gate transfer characteristics under different bias configurations with forward and reverse gate voltage sweep are characterized to evaluate the latch phenomenon. The results indicate that transmission–gate (TG) bias is the worst case bias for total dose induced latch, and the onset drain voltage required for latchup degrades as the irradiation level increased. Experiments and 2D simulations are performed to analyze the positive trapped charge in the buried oxide (BOX) and its impact on the latch effect. It is demonstrated that the irradiation can enhance the impact ionization and thereby make the device more sensitive to latchup, especially at negative gate voltage. Moreover, the radiation induced coupling effect between the front gate and back gate can make the PDSOI devices in our experiments behave like the fully depleted (FD) ones.     

Evaluation of 850°C wet oxide as the gate dielectric in a0.8-μm CMOS process

The authors describe a detailed comparison of a 850°C wet oxide and a 900°C dry oxide as the MOS gate dielectric in a 0.8-μm CMOS process. The device fabrication involves a GE 0.8-μm CMOS process. Emphasis is given to poly-Si gate linewidth measurements which are crucial to the interpretation of the results. The comparison of thin oxide integrity, device characteristics, hot-electron reliability, and total-dose radiation hardness between the two oxides is discussed. Specifically, it is pointed out why the PMOS punchthrough voltage requirements mandate the use of a 850°C wet oxide for the gate dielectric     

H2和H2O对双极器件抗辐射性能的影响规律和机制

为了深入研究H₂和H₂O进入氧化层后对双极器件辐射效应的影响机制,以栅控双极晶体管为研究载体,分别开展了不同浓度H₂浸泡中的辐照试验和温湿度试验后的总剂量辐照试验。试验结果表明,随着氢气浸泡浓度的增加,器件的抗辐射能力逐渐降低;而温湿度试验后,由于水汽的进入,器件在随后的辐照试验过程中辐射损伤呈增大趋势。在此基础上,利用栅控栅扫描法进行氧化层辐射感生缺陷的定量分离,发现H₂和H₂O进入器件氧化层后,均会造成辐射感生界面陷阱电荷Nit的增加,并在一定程度上降低辐射感生氧化物陷阱电荷Not的量,结合理论分析进一步给出了H₂和H₂O造成器件损伤增强的潜在机制。研究成果对于辐射环境用电子系统的抗辐射性能评价和应用具有参考意义。     

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。     

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。     

Radiation-induced shallow trench isolation leakage in 180-nm flash memory technology

The effects of total ionizing dose (TID) irradiation on the inter-device and intra-device leakage current in a 180-nm flash memory technology are investigated. The positive oxide trapped charge in the shallow trench isolation (STI) oxide is responsible for the punch-through leakage increase and punch-through voltage decrease. Nonuniform radiation-induced oxide trapped charge distribution along the STI sidewall is introduced to analyze the radiation responses of input/output (I/O) device and high voltage (HV) device. At low dose level, the inversion near the STI corner caused by the trapped charge occurs more easily due to the lower doping concentration in this region, which gives rise to the subthreshold hump effect. With total dose level increase, more charge at deep region of the STI oxide is accumulated, predominating the intra-device off-state leakage current. It has been discussed that the STI corner scheme and substrate doping profile play important roles on influencing the device’s performance after radiation.