总剂量辐射下几何尺寸对8型栅NMOS的影响研究

对不同几何尺寸的8型栅NMOS,在受到总剂量辐射影响时其电参数特性的损伤或退化特性,以及与常规结构抗总剂量能力或参数损伤变化比较的异同进行了研究。研究结果表明,栅源重叠宽度和宽长比对8型栅关态漏电流的影响相比直栅可以忽略不计;任一几何尺寸8型栅NMOS饱和漏极电流在不同辐射总剂量下相比直栅有着良好的稳定性。同时,小宽长比8型栅饱和漏极电流的差异来源于栅源重叠宽度的不同,大宽长比8型栅饱和漏极电流的大小不再受到栅源重叠宽度的影响;180 nm工艺下不同几何尺寸8型的栅阈值电压在测试中都稳定在0.41 V,显著优于直栅。     

总剂量辐射中偏压对功率管的影响研究

基于漂移扩散方程的理论模型,研究了总剂量辐射效应与偏压条件的关系,逐个分析了功率管中常用偏压条件对总剂量效应的影响。根据辐照过程中SiO₂内部和Si-SiO₂界面处感生的陷阱电荷的积累情况,推测出较恶劣的偏压条件。将40 V耐压的NLDMOS和5 V耐压的NMOS功率管在0.35 μm商用BCD工艺下进行了流片,并在不同偏压条件下进行了Co⁶⁰总剂量辐照实验,对总剂量辐照中的偏压效应进行了测试验证。实验结果证实功率管在开态偏压下的辐射退化更明显。     

两种环栅MOS管的等效宽长比分析研究

对抗总剂量辐射加固中常用的两种环栅MOS管的等效宽长比进行了研究。对b字形环栅管的宽长比计算模型进行验证,发现b字形环栅结构无法实现小宽长比。分别在0.35 μm和0.18 μm工艺下进行流片测试,发现该计算模型的准确性较低,测试样品的宽长比最大偏差超过30%。针对b字形环栅结构的缺点,设计了8字形环栅结构,可实现小宽长比管和倒比管,宽长比的值易于预估,且几何尺寸与直栅结构相近。在0.18 μm工艺下进行流片验证。测试结果表明,8字形环栅管的饱和电流偏差值均在6%以内,宽长比预估值的准确性较高,能够非常方便地被应用于实际设计中。     

对称矩形环栅NMOS器件的建模与验证

介绍了一种对称矩形环栅NMOS器件结构,并对其等效宽长比的计算模型和总剂量效应加固性能进行了研究。通过区域划分、保角变换等方法,对该对称矩形环栅NMOS器件进行建模,给出了其等效宽长比的计算模型。在0.18 μm BCD工艺下进行流片,并对不同尺寸下直栅MOS器件和环栅MOS器件进行辐照对比测试。测试结果表明,对称矩形环栅NMOS器件的等效宽长比计算模型的计算误差可低至5%。辐照总剂量10 kGy条件下,对称矩形环栅NMOS器件的关态泄漏电流仍可维持在一个很低的量级,表现出良好的总剂量效应加固性能。