Si离子注入对SIMOX SOI材料抗总剂量辐照性能的影响

为了提高SIMOX SOI材料抗总剂量辐照的能力,采用硅注入绝缘埋层后退火得到改性的SIMOX SOI材料．辐照前后,用pseudo-MOSFET方法测试样品的ID-VG特性曲线．结果表明,合适的硅离子注入工艺能有效提高材料抗总剂量辐照的能力．     

环栅CMOS/SOI的X射线总剂量辐射效应研究

采用硅离子注入工艺对注氧隔离(SIMOX)绝缘体上硅(SOI)材料作出改性,分别在改性材料和标准SIMOXSOI材料上制作部分耗尽环型栅CMOS/SOI器件,并采用10keVX射线对其进行了总剂量辐照试验。实验表明,同样的辐射总剂量条件下,采用改性材料制作的器件与标准SIMOX材料制作的器件相比,阈值电压漂移小得多,亚阈漏电也得到明显改善,说明改性SIMOXSOI材料具有优越的抗总剂量辐射能力。     

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.     

部分耗尽型注氟SIMOX器件的电离辐射效应

研究了采用向SIMOX圆片埋氧层中注入F离子的方法来改善SIMOX的抗总剂量辐射能力，通过比较未注F样品和注F样品的辐照前后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/Si02界面处的F可以减少空穴陷阱浓度，有助于提高SIMOX的抗总剂量辐射能力。     

0．8μm SOI CMOS技术及电路研制

SOI CMOS技术在一些特殊应用领域中有着体硅无法比拟的优势文中叙述采用SIMOX材料和0.8μm SOI CMOS工艺加固技术成功研制出抗辐射性能较好的器件和电路,并且给出了SOI CMOS器件的特性随辐照总剂量的变化关系,试验电路通过了总剂量500 Krad(Si)钴60γ射线辐照实验。     

注F~+加固CMOS/SOI材料的抗辐射研究

向SIMOX材料的SiO2埋层或Si/SiO2界面注入170 keV F+,进而制成CMOS/SOI材料,采用60Co g 辐射器辐照并测量材料的I-V特性。结果表明:向CMOS/SOI材料埋层注入F+离子,能提高CMOS/SOI材料的抗电离辐照性能。而且,注入F+的剂量为11015cm2时,材料的抗辐照能力较强。这对制作应用于电离辐射环境的COMS/SOI器件极其有益。     

FinFET器件总剂量效应研究进展

全面综述鳍式场效应晶体管(FinFET)的总剂量效应,包括辐照期间外加偏置、器件的工艺参数、提高器件驱动能力的特殊工艺、源/漏掺杂类型以及不同栅介质材料和新沟道材料与FinFET总剂量效应的关系。对于小尺寸器件,绝缘体上硅(SOI)FinFET比体硅FinFET具有更强的抗总剂量能力,更适合于高性能抗辐照的集成电路设计。此外,一些新的栅介质材料和一些新的沟道材料的引入,如HfO₂和Ge,可以进一步提高FinFET器件的抗总剂量能力。     

SIMOX薄膜材料的红外光谱特性和薄膜厚度的非破坏性测量方法

报道了 SOI材料薄膜厚度的非破坏性快速测量方法 ,详细地研究了 SIMOX材料的红外吸收光谱特性 ,求出了特征峰对应的吸收系数 .提出利用红外吸收光谱测量 SIMOX绝缘埋层厚度的非破坏性方法 ,并根据离子注入原理计算出表面硅层的厚度 .SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度是 SOI电路设计时最重要的两个参数 ,提供的非破坏性测量方法 ,测量误差小于5% .在 SIMOX材料开发利用、批量生产中 ,用此方法可及时方便地检测 SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度 ,随时调整注入能量和剂量     

SIMOX上外延层的TEM研究

氧注入隔离(SIMOX:Separation by IMplanted OXygen)是绝缘层上形成单晶硅(SOI:Silicon onInsulator)结构的最有前途的技术。制备工艺简单,可获得绝缘层上高质量的单晶硅膜。由于SIMOX衬底与体材料硅相比有许多潜在的优点,如有较高的开关速度、较强的抗辐照能力和避免闭锁效应等,正受到人们越来越多的关注。SIMOX衬底上分子束外延生长GaAs或Si/Ge_(0.5)Si_(0.5)应变层超晶格薄膜,具有异质外延材料和SIMOX的全部优点。可把GaAs光电器件和硅集成电路集成在一块芯片上。SIMOX中氧化物埋层由氧离子注入单晶硅形成,注入能量为200kev,剂量为1.8×10~_(18)/cm~2。注入后试样在1300C干氮气氛中退火6小时,然后在SIMOX     

SIMOX薄膜材料的红外光谱特性和薄膜厚度的非破坏性测量方法

报道了SOI材料薄膜厚度的非破坏性快速测量方法,详细地研究了SIMOx材料的红外吸收光谱特性,求出了特征峰对应的吸收系数.提出利用红外吸收光谱测量SIMOX绝缘埋层厚度的非破坏性方法,并根据离子注入原理计算出表面硅层的厚度.SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度是SOI电路设计时最重要的两个参数,提供的非破坏性测量方法,测量误差小于5％.在SIMOX材料开发利用、批量生产中,用此方法可及时方便地检测SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度,随时调整注入能量和剂量.     

SIMOX埋氧层的总剂量辐射硬度对埋氧层中注氮剂量的敏感性

为了提高SIMOX(separation-by-implanted-oxygen)SOI(silicon-on-insulator)结构中埋氧层(BOX)的总剂量辐射硬度,埋氧层中分别注入了2×1015和3×1015cm-2剂量的氮.实验结果表明,在使用Co-60源对埋氧层进行较低总剂量的辐照时,埋氧层的总剂量辐射硬度对注氮剂量是非常敏感的.尽管埋氧层中注氮剂量的差别很小,但经5×104 rad(Si)剂量的辐照后,注入2×1015cm-2剂量氮的埋氧层表现出了比未注氮埋氧层高得多的辐射硬度,而注入3×1015cm-2剂量氮的埋氧层的辐射硬度却比未注氮埋氧层的辐射硬度还低.然而,随辐照剂量的增加(从5×104到5×105rad(Si)),这种埋氧层的总剂量辐射硬度对注氮剂量的敏感性降低了.采用去掉SOI顶硅层的MOS高频C-V技术来表征埋氧层的总剂量辐射硬度.另外,观察到了MSOS(metal-silicon-BOX-silicon)结构的异常高频C-V曲线,并对其进行了解释.     

SiGe HBT 60Co γ射线辐照效应及退火特性

研究了国产SiGe异质结双极晶体管(HBT)60Co γ射线100Gy(Si)～10kGy(Si)总剂量辐照后的辐照效应及辐照后的退火特性.测试了辐照及退火后的直流电参数.实验结果显示,辐照后基极电流(Ib)明显增大,而集电极电流(Ic)基本不变,表明Ib的增加是电流增益退化的主要原因.退火结果表现为电流增益(β=Ic/Ib)继续衰降,表明SiGe HBT具有"后损伤"效应.对其机理进行了探讨,结果表明其主要原因是室温退火中界面态继续增长引起的.     

CMOS图像传感器抗电离辐射加固技术研究

太空环境中的电离辐射会导致CMOS图像传感器性能退化,甚至造成永久性损毁。文章对CMOS图像传感器抗电离辐射加固技术进行了研究,从版图设计、电路设计等方面提出相应的抗辐射策略,并进行了总剂量和单粒子试验。试验结果表明,采用抗辐射加固技术设计制作的CMOS图像传感器具备抗总剂量和单粒子辐射能力,当总剂量达到100krad(Si)、单粒子辐射总注量达到1×10⁷p/cm²时,器件的关键指标变化符合预期要求。     

注氮剂量对SOI材料埋氧中电荷密度的影响

为对SIMOX SOI材料进行抗总剂量辐照加固,可向材料的埋氧（BOX）层中注入一定剂量的氮元素。但是,研究发现,注氮埋层中的初始电荷密度皆为正值且密度较高,而且随着注氮剂量的增加而上升。注氮埋层中较高的正电荷密度可归因于氮在退火过程中在Si-BOX界面的积累。另外,与注氮埋层不同的是,注氟的埋层却显示出具有负的电荷密度。为得到埋层的电荷密度,测试用样品制成金属-埋氧-半导体(MBS)电容结构,用于进行高频C-V测量分析。     

Radiation effects on scientific CMOS image sensor

A systemic solution for radiation hardened design is presented. Besides, a series of experiments have been carried out on the samples, and then the photoelectric response characteristic and spectral characteristic before and after the experiments have been comprehensively analyzed. The performance of the CMOS image sensor with the radiation hardened design technique realized total-dose resilience up to 300 krad(Si) and resilience to single-event latch up for LET up to110 MeV·cm²/mg.     

Practical considerations in the design of SRAM cells on SOI

This paper presents the practical issues encountered in designing SRAM cell design on partially depleted SOI, including the effects of floating-body potential and parasitic bipolar. It also discusses the characteristics of single-event upsets (SEU) harden and total-dose radiation harden of SOI SRAM. A fully integrated solution, using a new type memory cell SRAM described.     

Methods for the Prediction of Total-Dose Effects on Modern Integrated Semiconductor Devices in Space: A Review

Ionizing-radiation effects on space microelectronics are addressed. Major approaches to the radiation-hardness evaluation of IC components in terms of total-dose effects at low dose rates are reviewed. The main mechanisms and kinetic models of radiation degradation are discussed from the standpoint of the prediction of IC radiation response.     

Second-layer polysilicon structures for gate end-around leakage-current compensation in bulk CMOS ICs

CMOS integrated circuits (ICs) operating in space or other radiation environments can suffer from three different reliability problems due to the radiation: total dose effects, dose rate effects, and single event effects. The two most significant total-dose reliability problems are subthreshold, gate, end-around leakage current and threshold voltage shift. This article documents the theory, design, implementation, and testing of new, second-layer polysilicon structures that can compensate for radiation-induced, subthreshold, gate, end-around, leakage current. Second-layer polysilicon is available in many commercial, bulk CMOS processes and is normally used for floating-gate devices, such as EEPROMs and FPLAs, and charge-coupled devices such as CCD focal plan arrays. The use of the described structures in CMOS ICs would allow radiation tolerant ICs to be fabricated with commercial, bulk CMOS processes, greatly reducing manufacturing costs when compared to the cost of fabricating ICs on dedicated, radiation-hardened process lines.     

Influence of nitrogen dose on the charge density of nitrogen-implanted buried oxide in SOI wafers

To harden silicon-on-insulator (SOI) wafers fabricated using separation by implanted oxygen (SIMOX) to total-dose irradiation, the technique of nitrogen implantation into the buried oxide (BOX) layer of SIMOX wafers can be used. However, in this work, it has been found that all the nitrogen-implanted BOX layers reveal greater initial positive charge densities, which increased with increasing nitrogen implantation dose. Also, the results indicate that excessively large nitrogen implantation dose reduced the radiation tolerance of BOX for its high initial positive charge density.The bigger initial positive charge densities can be ascribed to the accumulation of implanted nitrogen near the Si-BOX interface after annealing. On the other hand, in our work, it has also been observed that, unlike nitrogen-implanted BOX, all the fluorine-implanted BOX layers show a negative charge density. To obtain the initial charge densities of the BOX layers, the tested samples were fabricated with a metal-BOX-silicon (MBS) structure based on SIMOX wafers for high-frequency capacitance-voltage (C-V) analysis.