MOS结构热载子注入与总剂量辐照响应的相关性

通过对MOS电容进行热载子注入和总剂量辐照实验,探讨了MOS结构热载子注入与总剂量辐射响应的相关性. 研究结果表明,热载子注入和总剂量辐射都会引起MOS结构的损伤,但前者产生的损伤是由于热电子注入在MOS结构的Si/SiO2系统引入氧化物负电荷引起的,后者产生的损伤是由于电离辐射在MOS结构的Si/SiO2系统感生氧化物正电荷和界面态而导致的. 进一步的研究表明,针对总剂量辐射损伤采用的加固工艺,能对热电子注入感生氧化物负电荷起到非常有效的抑制作用.     

MOS电容的热载流子损伤及其与电离辐射损伤的关系

通过对国产加固 N型 MOS电容进行衬底热电子高场注入 ( SHE)及 γ总剂量辐照实验 ,特别是进行总剂量辐射损伤后的热载流子损伤叠加实验 ,从微观氧化物电荷、界面态的感生变化及其界面态的能量分布变化等角度研究比较了 MOS结构热载流子损伤特性及与电离辐射损伤的关系。     

MOS结构γ总剂量效应仿真模型研究

研究了对MOS结构的γ射线总剂量辐射效应进行Sentaurus TCAD仿真所需模型的有效性.仿真结果表明,Sentaurus TCAD提供的Radiation模型和Traps模型在氧化物中并不能被激活,而利用激活氧化物体区和Si/SiO2界面的Insulator Fixed Charges模型可以分别对γ总剂量辐射造成的氧化层固定电荷和Si/SiO2界面陷阱电荷进行有效的模拟仿真.     

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。     

部分耗尽型注氟SIMOX器件的电离辐射效应

采用在SIMOX圆片埋氧层中注入氟(F)离子的方法改善SIMOX的抗总剂量辐射能力,通过比较未注F样品和注F样品辐照前后SIMOX器件Ids-Vgs特性和阈值电压,发现F具有抑制辐射感生pMOSFET和nMOSFET阈值电压漂移的能力,并且可以减小nMOSFET中由辐照所产生的漏电流.说明在SOI材料中前后Si/SiO2界面处的F可以减少空穴陷阱密度,有助于提高SIMOX的抗总剂量辐射能力.     

总剂量辐照与热载流子协同效应特性分析

研究了总剂量辐照效应对0.35μm的NMOS器件热载流子测试的影响,结果发现:经过100 krad(Si)总剂量辐照的NMOS器件在热载流子测试时其阈值电压的变化量远远地大于未经辐照的器件的,其原因与总剂量辐照退火效应和辐射感生界面陷阱俘获热电子有关.     

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。     

注F栅介质抗电离辐射损伤机理

对含 F MOS结构的抗电离辐射特性和机理进行了系统研究。其结果表明 :F减少工艺过程引入栅介质的 E’中心缺陷和补偿 Si/ Si O2 界面 Si悬挂键的作用 ,将导致初始氧化物电荷和界面态密度的下降 ;栅 Si O2 中的 F主要以 F离子和 Si- F结键的方式存在 ;含 F栅介质中部分 Si- F键替换 Si- O应力键而使 Si/ Si O2 界面应力得到释放 ,以及用较高键能的 Si- F键替换 Si- H弱键的有益作用是栅介质辐射敏感性降低的根本原因 ;含 F CMOS电路辐射感生漏电流得到抑制的主要原因是场氧介质中氧化物电荷的增长受到了明显抑制。     

偏置条件对NMOS器件X射线总剂量效应的影响

采用10 keV X射线,对NMOSFET在不同偏置条件下进行总剂量辐射,分析了辐照前后辐射感生的氧化物陷阱电荷与界面态电荷对MOS器件阈值电压的影响以及辐射导致漏电现象.实验结果表明,对于NMOSFET,On偏置条件是最劣偏置条件,Off偏置条件是最优偏置条件.     

硅衬底注氮方法制备超薄SiO2栅介质

利用栅氧化前在硅衬底内注氮可抑制氧化速率的方法,制得3.4nm厚的SiO2栅介质,并将其应用于MOS电容样品的制备.研究了N 注入后在Si/SiO2中的分布及热退火对该分布的影响;考察了不同注氮剂量对栅氧化速率的影响.对MOS电容样品的I-V特性,恒流应力下的Qbd,SILC及C-V特性进行了测试,分析了不同氧化工艺条件下栅介质的性能.实验结果表明:注氮后的热退火过程会使氮在Si/SiO2界面堆积;硅衬底内注入的氮的剂量越大,对氧化速率的抑制作用越明显;高温栅氧化前进行低温预氧化的注氮样品较不进行该工艺步骤的注氮样品具有更低的低场漏电流和更小的SILC电流密度,但二者恒流应力下的Qbd值及高频C-V特性相近.