高质量栅氧化层的制备及其辐照特性研究

通过大量工艺实验开发了采用低温Ｈ２－Ｏ２合成氧化方法制备薄栅氧化层的工艺技术,得到了性能优良的薄栅氧化层,对于厚度为３０ｎｍ的栅氧化层,其平均击穿电压为３０Ｖ,Ｓｉ／ＳｉＯ２界面态密度小于３．５×１０１０ｃｍ－２．该工艺现已成功地应用于薄膜全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＯＩ工艺中．同时还开展了采用低温Ｈ２－Ｏ２薄栅氧化工艺制备的全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件的抗总剂量辐照特性研究,采用低温Ｈ２－Ｏ２合成氧化方法制备的ＳＯＩ器件的抗辐照特性明显优于采用常规干氧氧化方法制备的器件,Ｈ２－Ｏ２低温氧化工艺是制备抗核加固ＣＭＯＳ     

采用CoSi2 SALICIDE结构CMOS/SOI器件辐照特性的实验研究

讨论了ＣｏＳｉ２ＳＡＬＩＣＩＤＥ结构对ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件和电路抗γ射线总剂量辐照特性的影响。通过与多晶硅栅器件对比进行的大量辐照实验表明,ＣｏＳｉ２ＳＡＬＩＣＩＤＥ结构不仅可以降低ＣＭＯＳ／ＳＯＩ电路的源漏寄生串联电阻和局域互连电阻,而且对ＳＯＩ器件的抗辐照特性也有明显的改进作用。     

CMOS／SIMOX和CMOS／BESOI的γ射线辐照特性比较

用薄膜ＳＩＭＯＸ（ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩＭｐｌａｎｔａｔｉｏｎｏｆＯＸｙｇｅｎ）、厚膜ＢＥＳＯＩ（ｆｆｅｎｄｉｎｇａｎｄＥｔｃｈ－ｂａｃｋＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）和体硅材料制备了ＣＭＯＳ倒相器电路，并用６０Ｃｏγ射线进行了总剂量辐照试验。在不同偏置条件下，经不同剂量辐照后，分别测量了ＰＭＯＳ、ＮＭＯＳ的亚阈特性曲线，分析了引起ＭＯＳＦＥＴ阈值电压漂移的两种因素（辐照诱生氧化层电荷和新生界面态电荷）。对ＮＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ，由于寄生背沟ＭＯＳ结构的影响，经辐照后背沟漏电很快增大，经３００Ｇｙ（Ｓｉ）辐照后器件已失效。而厚膜ＢＥＳＯＩ器件由于顶层硅膜较厚，基本上没有背沟效应，其辐照特性优于体硅器件。最后讨论了提高薄膜ＳＩＭＯＸ器件抗辐照性能的几种措施。     

短沟道CMOS／SIMOX器件及电路的辐照特性研究

利用薄膜全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＯＩ工艺成功地研制了沟道长度为１．０μｍ的薄膜抗辐照ＳＩＭＯＸＭＯＳＦＥＴ、ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ反相器和环振电路，Ｎ和ＰＭＯＳＦＥＴ在辐照剂量分别为３ｘ１０５ｒａｄ（Ｓｉ）和７ｘ１０５ｒａｄ（Ｓｉ）时的阈值电压漂移均小于１Ｖ，１９级ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ环振经过５ｘ１０５ｒａｄ（Ｓｉ）剂量的电离辐照后仍能正常工作，其门延迟时间由辐照前的２３７ｐｓ变为３２８ｐｓ。     

硅膜厚度和背栅对SIMOX／SOI薄膜全耗尽MOSFET特性影响的研究

本文报道了薄膜ＳＩＭＯＸ／ＳＯＩ材料上全耗尽ＭＯＳＦＥＴ的制备情况，并对不同硅膜厚度和不同背面栅压下的器件特性进行了分析和比较．实验结果表明，全耗尽器件完全消除了＂Ｋｉｎｋ＂效应，低场电子迁移率典型值为６２０ｃｍ２／Ｖ·ｓ，空穴迁移率为２１０ｃｍ２／Ｖ·ｓ，泄漏电流低于１０－１２Ａ；随着硅膜厚度的减簿，器件的驱动电流明显增加，亚阈值特性得到改善；全耗尽器件正、背栅之间有强烈的耦合作用，背表面状况可以对器件特性产生明显影响．该工作为以后薄膜全耗尽ＳＩＭＯＸ／ＳＯＩ电路的研制与分析奠定了基础．     

CMOS／SIMOX例相器的抗总剂量辐照特性

对条栅ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ例相器在不同偏置条件下进行了６０Ｃｏγ射线的总剂量辐照试验，比较研究了ＰＭＯＳ、ＮＭＯＳ对倒相器功能的影响，发现ＮＭＯＳ抗总剂量辐照性能比ＰＭＯＳ差，主要是ＮＭＯＳ引起器件功能的失效。     

CMOS／SOS器件亚阈区的总剂量电离辐照特性

采用Ｉ－Ｖ亚阈测量技术，分析了封闭栅和条形栅结构ＣＭＯＳ／ＳＯＳ器件的ｌｏｇＩ－Ｖ曲线亚阈斜率和阈电压的总剂量电离辐照特性，以及不同的辐照偏置条件对上述两个电参数的影响。结果表明，在总剂量辐照下，封闭栅和条形栅ＣＭＯＳ／ＳＯＳ器件的阈电压及ｌｏｇＩ－Ｖ曲线亚阈斜率的变化趋势。     

CMOS／SIMOX倒相器的抗总剂量辐照特性

对条栅ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ倒相器在不同偏置条件下进行了＾６０Ｃｏγ射线的总剂量辐照试验，比较研究了ＰＭＯＳ、ＮＭＯＳ对倒相器功能的影响，发现ＮＭＯＳ抗总剂量副照性能比ＰＭＯＳ差，主要是ＮＭＯＳ引起器件功能的失效。     

短沟道CMOS／SIMOX器件与电路的制造

本文简要介绍短沟道ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ器件与电路的研制。在自制的ＳＩＭＯＸ材料上成功地制出了沟道长度为１．０μｍ的高性能全耗尽ＳＩＭＯＸ器件和１９级ＣＭＯＳ环形振荡器。Ｎ管和Ｐ管的泄漏电流均小于１×１０－１２Ａ／μｍ，在电源电压为５Ｖ时环振电路的门延迟时间为２８０ｐｓ。     

全耗尽CMOS／SIMOX器件研制

在表层硅厚度为１８０ｕｍ的ＳＩＭＯＸ材料上，用局部增强氧化隔离等工艺研制了沟道长度为２．５μｍ的全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ器件。该工艺对边缘漏电的抑制及全耗尽结构对背沟漏电的抑制降低了器件的整体漏电水平，使ＰＭＣＯＳ和ＮＭＯＳ的漏电分别达到３．Ｏ×１０－１１Ａ／μｍ和２．２×１０－１０Ａ／μｍ。５Ｖ时，例相器的平均延迟时间达６ｎｓ。     

一种适合于ASIC应用的新的工艺技术—CMOS逻辑VLSIE^2PROM的单片集成

我们开发了一种新的工艺技术，实现了在ＣＭＯＳ ＶＬＳＩ制造中嵌入Ｅ＾２ＰＲＯＭ的制造技术。在此新工艺中，制造的是单层多晶硅的Ｅ＾２ＰＲＯＭ。与传统的双层多晶硅Ｅ＾２ＰＲＯＭ的工艺相比，减少了２５％的工序。通过采用三种不同厚度的栅氧化层，可以缩小在ＣＭＯＳＶＬＳＩ中嵌入的Ｅ＾２ＰＲＯＭ的器件尺寸。器件工作电压范围宽为１．５－６Ｖ，静态电流低于１００ｎＡ。     

双多晶硅栅SOI MOS器件的研究

采用多晶硅栅全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ工艺成功研制出多晶硅栅器件,其中Ｎ＋栅ＮＭＯＳ管的阈值电压为０．４５Ｖ,Ｐ＋栅ＰＭＯＳ管的阈值电压为－０．２２Ｖ,在１Ｖ和５Ｖ电源电压下多晶硅栅环振电路的单级门延迟时间分别为１．７ｎｓ和３５０ｐｓ,双多晶硅栅ＳＯＩ技术将是低压集成电路的一种较好选择。     

深亚微米薄膜CMOS／SOI电路的集成器件线路模拟

开发了适用于薄膜亚微米、深亚微米ＣＭＯＳ／ＳＯＩ电路的集成器件线路模拟软件，该模拟软件采用集成数值模型，将薄膜ＳＯＩ器件的数值模拟与电路模拟有机地结合在一起，实现了薄膜亚微米、深亚微米ＣＭＯＳ／ＳＯＩ电路的精确数值模拟，利用这一软件较为详细地分析了硅层厚度为５０￣４００ｎｍ、沟道长度为０．１５￣１．０ｕｍ的ＣＭＯＳ／ＳＯＩ环形振荡器电路，使我们对深亚微米薄膜ＣＭＯＳ／ＳＯＩ环振的特性及工作机理了较     

薄膜亚微米CMOS／SOS工艺的开发及其器件的研制

本文较为详细地介绍了薄膜亚微米ＣＭＯＳ／ＳＯＳ工艺技术的开发过程，薄膜亚微米ＣＭＯＳ／ＳＯＳ工艺主要包括双固相外延，双层胶光刻形成亚微米细线条硅栅、Ｈ２－Ｏ２合成氧化薄栅氧化层以及快速退火等新的工艺技术，利用这套工艺成功地研制出了高性能薄膜来微米ＣＭＯＳ／ＳＯＳ器件和门延迟时间仅为１７７ｐｓ的１９级ＣＭＯＳ／ＳＯＳ环形振荡器，与厚膜器件相比，薄膜全耗尺器件和电路的性能得到了明显的提高。     

适于器件及电路分析的全耗尽短沟道LDD／LDSSOI MOSFET器件模型

本文系统描述了全耗尽短沟道ＬＤＤ／ＬＤＳＳＯＩＭＯＳＦＥＴ器件模型的电压电压特性。该模型扩展了我们原有的薄膜全耗尽ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ模型，文中着重分析了器件进入饱和区后出现的沟道长度调制效应，及由于ＬＤＤ／ＬＤＳ区的存在对本征ＭＯＳ器件电流特性的影响。     

Al栅BESOI／CMOS器件的辐照特性

在表层硅厚度约６μｍＢＥＳＯＩ材料上，制备了Ａｌ栅ＣＭＯＳ器件。实验样品消除了纵向寄生结构和困扰ＳＯＩ薄膜器件的背沟效应、边缘效应、Ｋｉｎｋ效应。样品未作抗辐照工艺加固，γ累积辐辐照剂量已达３×１０５ｒａｄ（Ｓｉ）。实验表明，该结构埋层ＳｉＯ２的存在对器件的辐照性能影响不明显。     

自对准外延CoSi_2源漏接触CMOS器件技术

ＣＯ／Ｔｉ／Ｓｉ或ＴｉＮ／Ｃｏ／Ｔｉ／Ｓｉ多层薄膜结构通过多步退火技术在Ｓｉ单晶衬底上外延生长ＣｏＳｉ２薄膜，ＡＥＳ、ＲＢＳ测试显示ＣｏＳｉ２薄膜具有良好均匀性和单晶性．这种硅化物新技术已用于ＣＭＯＳ器件工艺．采用等离子体增强化学汽相淀积（ＰＥＣＶＤ）技术淀积氮氧化硅薄膜，并用反应离子刻蚀（ＲＩＥ）技术形成多晶硅栅边墙．固相外延ＣｏＳｉ２薄膜技术和边墙工艺相结合，经过选择腐蚀，可以分别在源漏区和栅区形成单晶ＣｏＳｉ２和多晶ＣｏＳｉ２薄膜，构成新型自对准硅化物（ＳＡＬＩＣＩＤＥ）器件结构．在Ｎ阱ＣＭＯＳ工艺     

N沟MOSFET／SIMOX的γ射线辐照特性

对用多次注入与退火技术制成的ＳＩＭＯＸ材料制备的Ｎ沟ＭＯＳＦＥＴ进行了＾６０Ｃｏγ射线累积剂量辐照试验，并同通常的体硅ＮＭＯＳ的辐照效应作了比较，分析了引起阈值电压漂移的两个因素：氧化层电荷和界面态电荷，提出了提高ＮＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ抗辐照性能的几点措施。     

CMOS／SOI的高温特性分析

采用ＳＩＭＯＸ和ＢＥＳＯＩ材料制作了ＣＭＯＳ倒相器电路，在２５￣２００℃的不同温度下测量了ＰＭＯＳ和ＮＭＯＳ的亚阈特性曲线，实验结果显示，薄膜全耗尽ＩＭＯＸ器件的阈值电压和泄漏电流随温度的变化小于厚膜ＢＥＳＯＩ器件。     

6H－SiC反型沟道和掩埋沟道MOS器件的特性

介绍了在宽禁带半导体６Ｈ－ＳｉＣ材料上制作的反型沟道和掩埋沟道栅控二极管及ＭＯＳＦＥＴ。器件的制作采用了热氧化和离子注入技术。因为６Ｈ－ＳｉＣ禁带宽度为３ｅＶ，用ＭＯＳ电容很难测量表面态，故利用栅控二极管在室温条件下来测量表面态。反型沟道器件中电子有效迁移率为２０ｃｍ２／Ｖ．ｓ，而掩埋沟道ＭＯＳＦＥＴ沟道中的体电子迁移率为１８０ｃｍ２／Ｖ．ｓ。掩埋沟道晶体管是第一只ＳｉＣ离子注入沟道器件，也是第一只６Ｈ－ＳｉＣ掩埋沟道ＭＯＳＦＥＴ。