用XPS研究~(60)Co对抗辐射加固和非加固Si-SiO_2的影响

对由抗辐射加固与非加固工艺生成的Si/SiO_2系统进行了~(60)Co辐照前后的界面结构分析。实验结果表明,这两类Si-SiO_2在硅的二氧化硅态和过渡态,氧的剩余氧态和负二价氧态的XPS谱上具有较大差异;其中非加固样品的XPS谱与辐照条件具有强烈的依赖关系,而加固样品的XPS谱随辐照条件的变化产生较小的变动。两类Si-SiO_2的XPS谱均显示出辐照剂量对样品的损伤作用大于辐照偏置电场。文中根据辐射在SiO_2-Si中产生电子-空穴对的观点,就实验现象进行了机制分析。     

一种宽频带放大器抗中子加固设计的计算机模拟

半导体宽频带放大器受中子辐照后，由于晶体管电流放大倍数减小而导致电路放大能力下降。本文利用变容二极管受中子辐照后其偏置电容要减小的特性。对一种宽频带放大器电路进行了抗中子加固设计。计算机模拟结果表明，经加固的宽频带放大器在达到１．３５×１０＾１４ｎ／ｃｍ＾２中子注量时，其放大能力也不会衰减。相对未加固电路，抗中子能力提高了许多。     

薄二氧化硅MOS电容电离辐射陷阱电荷研究

采用高频C-V曲线方法,研究了50nm及15nm MOS电容电离辐射空穴陷阱及界面态的建立过程.二种样品电离辐射空穴陷阱电荷密度在1×103Gy(Si)剂量下近乎相同,而在大于3×103Gy(Si)剂量下,50nm MOS电容的电荷密度约为15nm MOS电容的2倍.利用电离辐射后的隧道退火效应,计算出二种样品电离辐射陷阱电荷在Si-SiO2界面附近分布的距离均约为4nm.     

YSZ全陶瓷涂层加固薄板在激光辐照下的热响应

实验与数值模拟手段相结合,研究了YSZ全陶瓷涂层加固钛合金薄板在976 nm连续波激光辐照下的热响应。比较了不同功率密度下的温度历史曲线和表面形态。考虑主要换热因素,建立了样品温度场模拟的数值模型,根据实验后YSZ涂层未辐照区与辐照区的反射率测量结果描述了辐照过程中耦合系数的变化。结果表明:YSZ全陶瓷涂层对近红外波段激光具有良好的反射特性,显著提高了基材的抗激光损伤能力;激光辐照过程中耦合系数的变化对温度场有重要影响,耦合系数的变化可能与表面的微量烧蚀过程密切相关。     

日盲紫外焦平面探测器的抗辐射加固设计

设计了一款320×256元抗辐射日盲紫外焦平面阵列探测器,重点针对探测器的读出电路版图、积分开关偏置点、探测器芯片外延结构及器件工艺开展了抗辐射加固设计。对加固样品开展了γ总剂量和中子辐照试验和测试,试验结果表明样品的抗电离辐照总剂量达到150krad(Si),抗中子辐照注量达到1×10¹³n/cm²(等效1MeV中子),验证了抗辐射加固措施的有效性。     

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。     

紫外辐照对碲镉汞MIS结构复合特性的影响

用光电导衰退法和ＭＩＳ器件的电容－电压特性测量研究了紫外辐照对碲镉汞样品的影响。研究表明：紫外辐照使ＭＩＳ器件的氧化膜／碲镉汞界面固定电荷减少，表面由积累向平带变化；紫外辐照使碲镉汞样品的电阻明显增大，样品的表面复合速度上升，少子体寿命下降．说明紫外辐射不仅对碲镉汞样品的表面有影响，而且在磅镉汞体内也有影响，这些效应可以用碲镉汞表面能带结构的模型来解释。     

抗辐射0.18μm NMOS器件热载流子效应研究

基于0.18μm CMOS工艺开发了抗总剂量辐射加固技术,制备的1.8 V NMOS器件常态性能良好,器件在500 krad(Si)剂量点时,阈值电压与关态漏电流无明显变化。研究器件的热载流子效应,采用体电流Isub/漏电流Id模型评估器件的HCI寿命,寿命达到5.75年,满足在1.1 Vdd电压下工作寿命大于0.2年的规范要求。探索总剂量辐射效应与热载流子效应的耦合作用,对比辐照与非辐照器件的热载流子损伤,器件经辐照并退火后,受到的热载流子影响变弱。评估加固工艺对器件HCI可靠性的影响,结果表明场区总剂量加固工艺并不会造成热载流子损伤加剧的问题。     

一种低功耗抗辐照加固256kb SRAM的设计

设计了一个低功耗抗辐照加固的256kbSRAM。为实现抗辐照加固，采用了双向互锁存储单元（DICE）构以及抗辐照加固版图技术。提出了一种新型的灵敏放大器，采用了一种改进的采用虚拟单元的自定时逻辑来实现低功耗。与采用常规控制电路的SRAM相比，读功耗为原来的11％，读取时间加快19％。     

高能电子辐照对三结GaAs激光电池特性的影响

研究了能量为1 MeV的电子辐照对三结GaAs激光电池(LPC)性能的影响。不同剂量电子辐照后三结GaAs LPC光照下的I-V特性测试结果表明，三结GaAs LPC短路电流、开路电压和最大输出功率的衰减随电子辐照剂量的提高而增大。通过测量不同波长激光照射下三结GaAs LPC的宽电压范围I-V曲线，确定了各子电池对应的光生电流，结果显示各子电池光生电流衰减随辐照剂量增加而不同程度地增大，越靠近衬底的子电池电流衰退越严重。利用wxAMPS软件模拟了各子电池光生电流随缺陷密度的变化关系，结合实验和模拟结果得到了各子电池辐照后的缺陷密度及缺陷引入率，结果表明各子电池受电子辐照后的缺陷引入率大致相同，约为6.7。可通过优化各结子电池厚度达到提高三结GaAs LPC抗辐照性能的目的。     

电离辐射对Si_3N_4/SiO_2/Si中SiO_2禁带的影响

根据X光激发电子能谱(XPS)中元素各个态的位置与价带顶、导带底的位置关系,提出了对一个已有唯像模型的修正,由这个修正模型能够利用XPS数据考察异质结的禁带在经历某些过程后是否有变化。将这个方法应用于经历60Co辐照的Si3N4/SiO2/Si,结果表明:从SiO2到Si存在SiO2禁带的弯曲,而辐照将SiO2禁带变薄;同时,SiO2禁带的变化明显依赖于辐照条件。就实验现象的机制进行了探讨。     

一种新型抗辐照SOI隔离结构

制备了一种新型抗辐照SOI隔离结构,它包含了薄SiO2/多晶硅/SiO2多层膜.利用这种结构制备的SOI器件在经受3×105rad(Si)的辐照后亚阈值特性未发生明显变化,漏电流也无增加,说明其抗辐照性能优于传统的LOCOS隔离结构.     

Au/SnO2/n-Si (MOS) structures response to radiation and frequency

Metal-insulator-semiconductor (MOS) structures with insulator layer thickness of 290 Å were irradiated using a ⁶⁰Co (γ-ray) source and relationships of electrical properties of irradiated MOS structures to process-induced surface defects have been investigated both before and after γ-irradiation. The density of surface state distribution profiles of the sample Au/SnO₂/n-Si (MOS) structures obtained from high-low frequency capacitance technique in depletion and weak inversion both before and after irradiation. The measurement capacitance and conductance are corrected for series resistance. Series resistance (Rs) of MOS structures were found both as function of voltage, frequency and radiation dose. The C(f)-V and G(f)-V curves have been found to be strongly influenced by the presence of a dominant radiation-induced defects. Results indicate interface-trap formation at high dose rates (irradiations) is reduced due to positive charge build-up in the semiconductor/insulator interfacial region (due to the trapping of holes) that reduces the flow rate of subsequent holes and protons from the bulk of the insulator to the Si/SnO₂ interface. The series resistance decreases with increasing dose rate and frequency the radiation-induced flat-band voltage shift in 1 V. Results indicate the radiation-induced threshold voltage shift (ΔV_T) strongly dependence on radiation dose rate and frequency.     

氮氧化物栅介质抗辐射性能研究

本文利用具有氮氧化物栅介质的ＮＭＯＳ、ＰＭＯＳ和ＣＭＯＳ集成电路研究氮氧化物栅的抗γ总剂量性能，结果表明氮氧化物多层栅介质有比纯ＳｉＯ２更好的抗辐射性能。     

硅光电二极管钝化膜的抗辐射性能研究

为了研究硅光电二极管钝化膜的抗辐射性能,采取了0.8M eV电子在4个辐照剂量(1013cm-2~1014cm-2)分别辐照3种不同厚度二氧化硅钝化的光电二极管的方法,比较了光电二极管光电流变化率和暗电流变化率,得到了3种钝化厚度的光电二极管的性能参数有不同程度衰减的结果。辐照后光电二极管的光电流衰减强烈依赖入射光波长,在短波和长波阶段衰减明显,而在中波阶段(600nm~800nm)基本不衰减。另外,暗电流变化率随着辐照剂量迅速增加,当辐照剂量达到1×1014cm-2时,短波光电流仅为辐照前的80%,暗电流为辐照前的40倍。实验中还发现,薄钝化的二极管的光电流衰减最小,其暗电流增加最显著。结果表明,钝化膜的辐射特性与器件结构和钝化膜工艺密切相关。     

6H－SiC MOS结构电特性及其辐照效应的研究

对SiC MOS结构辐照引起的电参数退化及其电特性进行了研究。结果说明:在氧化层电场较高时Fowler-Nordheim隧穿电流决定着SiC MOS结构的漏电流,当幅照栅偏压为高的正电压时,电离幅照对SiC MOS电容的影响会更明显,SiC MOS器件比Si器件具有好的抗辐照的能力,在58kGy(Si)的辐照剂量下,其平带电压漂移不超过2V。     

A photo-oxidation generated low-k dielectric film deposited by reactive evaporation of SiO

A non-stoichiometric silicon oxide film has been deposited by evaporating SiO as a source material in Ar and O₂ mixed gas. The film is composed of SiO and SiO₂, and has a porous structure. The SiO₂ results from some part of SiO reacting with O₂ and its amount depends on the pressure in the chamber. The residual SiO in the film can be photo-oxidized into SiO₂ by ultraviolet radiation with a Hg lamp. The dielectric constant of the film after photo-oxidation is 1.89±0.04 (at frequency of 1 MHz), which shows that this porous structure film is promising for potential application as a low-k dielectric.     

磁控共溅射GaAs/SiO2细小纳米颗粒镶嵌材料的结构和非线性光学性质

应用磁控共溅射技术和后退火方法制备了GaAs/SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜,并分别应用原子力显微镜、X射线衍射和卢瑟福背散射实验来观测薄膜的形貌、相结构和化学组分.结果表明GaAs纳米颗粒的平均直径很小(约为1.5～3.2nm),且均匀地分布于SiO2之中,薄膜中的GaAs和SiO2组分都符合化学计量关系.应用脉冲激光高斯光束对薄膜的光学非线性进行了Z扫描测试和分析.结果表明,薄膜的三阶光学非线性折射率系数和非线性吸收系数都由于量子限制效应而大大地增强,在非共振条件下,它们分别约为4×10-12m2/W和2×10-5m/W,在准共振的条件下,它们分别约为2×10-11m2/W和-1×10-4m/W.     

磁控共溅射GaAs/SiO2细小纳米颗粒镶嵌材料的结构和非线性光学性质

应用磁控共溅射技术和后退火方法制备了GaAs/SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜,并分别应用原子力显微镜、X射线衍射和卢瑟福背散射实验来观测薄膜的形貌、相结构和化学组分.结果表明GaAs纳米颗粒的平均直径很小(约为1.5～3.2nm),且均匀地分布于SiO2之中,薄膜中的GaAs和SiO2组分都符合化学计量关系.应用脉冲激光高斯光束对薄膜的光学非线性进行了Z扫描测试和分析.结果表明,薄膜的三阶光学非线性折射率系数和非线性吸收系数都由于量子限制效应而大大地增强,在非共振条件下,它们分别约为4×10-12m2/W和2×10-5m/W,在准共振的条件下,它们分别约为2×10-11m2/W和-1×10-4m/W.     

硅基光波导结构与器件

简要评述硅基光波导的结构，工艺及其器件，包括低损耗的硅基光波导，电光波导器件，红外波导探测器，氧化硅光回路等。