背栅偏置对掩埋氧化层辐射感生陷阱电荷调控规律及机理北大核心

研究了辐照过程中施加背栅偏置对掩埋氧化层(BOX)辐射感生陷阱电荷的调控规律及机理。测试了130 nm部分耗尽绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管在不同背栅偏置条件下辐射损伤规律,试验结果显示辐照过程中施加正向背栅偏置可以显著增强辐射陷阱电荷产生,而施加负向背栅偏置并不能明显抑制氧化物陷阱电荷的产生,甚至在进一步提高负向偏置时会使氧化物陷阱电荷的数量上升。通过TCAD器件模拟仿真研究了背栅调控机理,研究结果表明:尽管负向背栅偏置可使辐射感生陷阱电荷远离沟道界面,但随着BOX层厚度减薄该区域电荷仍可导致器件电参数退化,且提高负向偏置电压可进一步增强陷阱电荷产生,加剧辐射损伤。     

SOINMOSFET的双峰及辐射效应研究

通过对SOINMOFET的总剂量辐照试验,对器件辐照中的双峰效应进行研究。文中给出了双峰效应的表征。试验结果表明双峰的形状随辐照总剂量的增加而改变,并分析了具体的原因。另外,背栅晶体管对主要晶体管的耦合效应要远远大于其对寄生晶体管的作用。     

电子辐照深亚微米MOS晶体管的总剂量效应

为了研究电子辐照导致CCD参数退化的损伤机理,以及CCD内不同沟道宽长比的NMOSFET的辐射效应,将与CCD同时流片的两种不同沟道宽长比的深亚微米NMOSFET进行电子辐照实验。分析了电子辐照导致NMOSFET阈值电压和饱和电流退化的情况,以及器件的辐射损伤敏感性。实验结果表明,电子辐照导致两种NMOSFET器件的参数退化情况以及辐射损伤敏感性类似。导致器件参数退化的主要原因是界面陷阱电荷,同时氧化物陷阱电荷表现出了一定的竞争关系。实验结果为研究CCD电子辐照导致的辐射效应提供了基础数据支持。     

国产工艺的部分耗尽SOIPMOSFET总剂量辐照及退火效应研究

对国产工艺的部分耗尽SOIPMOSFET⁶⁰Coγ射线的总剂量辐照及退火效应进行了研究。结果表明：随着工艺技术的发展,正栅氧化层具有较强的抗辐照加固能力,背栅由于埋氧层厚度和工艺生长原因而对总剂量辐照较为敏感;辐照引入的深能级界面态陷阱电荷的散射作用,导致了正栅源漏饱和电流的显著降低;退火过程中界面态陷阱电荷的饱和决定了正栅亚阈曲线的平衡位置,而隧穿或热发射的电子只能中和部分背栅氧化物陷阱电荷,使得退火后背栅曲线仍与初始值有一定负向距离。     

3-D simulation of angled strike heavy-ion induced charge collection in silicon–germanium heterojunction bipolar transistors

This paper presents 3-D simulation of angled strike heavy-ion induced charge collection in domestic silicon-germanium heterojunction bipolar transistors （SiGe HBTs）. 3D damaged model of SiGe HBTs single-event effects （SEE） is built by TCAD simulation tools to research ions angled strike dependence. We select several different strike angles at variously typical ions strike positions. The charge collection mechanism for each terminal is identified based on analysis of the device structure and simulation results. Charge collection induced by angled strike ions presents a complex situation. Whether the location of device ions enters, as long as ions track through the sensitive volume, it will cause vast charge collection. The amount of charge collection of SiGe HBT is not only related to length of ions track in sensitive volume, but also influenced by STI and distance between ions track and electrodes. The simulation model is useful to research the practical applications of SiGe HBTs in space, and provides a theoretical basis for the further radiation hardening.     

深亚微米NMOSFETs总剂量辐射与热载流子效应研究

本文对深亚微米器件的总剂量辐射与热载流子效应进行了对比试验研究。结果表明虽然总剂量与热载流子效应在损伤原理上存在相似的地方,但两种损伤的表现形式存在明显差异。总剂量辐射损伤主要增加了器件的关态泄漏电流,而热载流子损伤最显著的特点是跨导与输出特性曲线降低。分析认为,STI隔离区辐射感生氧化物正电荷形成的电流泄漏通道是造成总剂量辐射后电流增长的根源,而栅氧化层的氧化物负电荷与栅界面态的形成是造成热载流子退化的原因。因此,对二者进行加固时应侧重于不同的方面。     

基于SOI结构的辐照传感器的辐照响应特性研究

绝缘体上硅埋氧层(Silicon-On-Insulator Buried Oxide,SOI BOX)P型金属氧化物半导体场效应晶体管(Positive channel Metal Oxide Semiconductor,PMOS)是用于新型高灵敏度辐射探测仪的一种关键器件。通过试验研究了SOI BOX PMOS的辐照响应特性,包括辐照偏置对SOI BOX PMOS的辐射响应灵敏度的影响、不同辐射剂量率环境下的SOI BOX PMOS的灵敏度响应差异、辐照后的SOI BOX PMOS的退火特性及其对辐射响应敏感度影响,以及SOI BOX PMOS沟道宽长比与其灵敏度的关系等,并对试验结果进行了必要的理论分析。实验结果表明:正偏置辐照的器件对电荷的收集响应灵敏度明显高于零偏置辐照的器件;阈值电压的辐照变化几乎不受退火效应影响;相比于宽沟道器件,窄沟道器件的阈值电压漂移更为明显。实验研究为新型辐射剂量探测仪的研制打下了基础。     

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。     

星载DC-DC电源转换器总剂量辐射损伤效应研究

对低功率、双输出型DC-DC电源转换器⁶⁰Coγ辐照后的总剂量辐射损伤及辐照后退火效应进行研究。探讨了器件在不同负载、不同输入电压条件下输入电流I_in、正路/负路输出电压V_out、正路输出电流I_out、抑制模式下的输入电流I_inhibit等参数随总剂量、退火时间的变化关系。实验结果表明：虽然同为小功率器件（DVHF2812DF与DVTR2815DF）,但抗总剂量辐射能力有所差异,这与以往结果不同;由于氧化物正电荷的累积,在追加辐照时器件参数发生很大变化;满功率负载条件下器件的电参数随总剂量变化明显;抑制模式下输入电流可作为一评估器件抗辐射能力的敏感参数。     

不同偏置条件下CMOS SRAM的总剂量辐射效应

对1Mb静态随机存取存储器(SRAM)进行了不同偏置条件下的总剂量辐照效应研究.结果表明,试验选取的CMOS SRAM器件为总剂量辐射敏感器件,辐照偏置条件对器件的电参数退化和功能失效有较大影响.在三种偏置条件中,静态加电为最劣偏置,其次是工作状态,浮空状态时器件的辐射损伤最小.在工作状态和静态加电两种偏置条件下,静态功耗电流的退化与器件功能失效密切相关,可作为器件功能失效的预警量.