SOI器件X射线与60Co γ射线总剂量效应比较

为进行10 keV X射线和60Co γ射线总剂量辐射效应的比较,采用这两种辐射源对SOI (Silicon-on-Insulator) n-MOSFET在不同偏置条件下进行总剂量辐照试验,分析了SOI NMOS器件在两种辐射源下辐照前后的阈值电压的漂移值并进行比较.实验结果表明,SOI NMOS器件的前栅特性中X射线与60Co γ射线辐照感生阈值电压漂移值的比值α随总剂量增加而增大,而背栅特性中α值在不同偏置条件下变化趋势是不同的;在总剂量为1×106 rad(Si)时,前栅器件α值为0.6～0.75,背栅器件α值为0.76～1.0.     

22 nm体硅nFinFET总剂量辐射效应研究

通过^(60)Coγ射线辐照试验,研究了22 nm工艺体硅nFinFET的总剂量辐射效应,获得了总剂量辐射损伤随辐照偏置和器件结构的变化规律及损伤机理。研究结果表明,经过开态(ON)偏置辐照后器件阈值电压正向漂移,而传输态(TG)和关态(OFF)偏置辐照后器件阈值电压负向漂移;鳍数较少的器件阈值电压退化程度较大。通过分析陷阱电荷作用过程,揭示了产生上述试验现象的原因。     

MOS器件的X射线辐照效应

研究了在10keVX射线辐照情况下，MOS器件的阈值电压随总剂量和剂量率的改变而变化的趋势。实验结果表明，辐照后，与用Co^60作为辐射源辐照所做实验结果明显不同的是，NMOS器件的阈值电压漂移幅度远大于PMOS器件的漂移幅度。文中对这种现象进行了讨论。     

MOS器件辐照引入的界面态陷阱性质

通过分析总剂量辐照产生的界面陷阱的施主和受主性质 ,用半导体器件模拟软件 Medici模拟了NMOS、PMOS器件加电下辐照后的特性。结果表明 ,对于 NMOSFET,费米能级临近导带 (N沟晶体管反型 )时 ,受主型界面态为负电荷 ,施主型界面态陷阱为中性 ,使界面态陷阱将引起的阈值电压漂移 ;而对 PMOSFET,当费米能级临近价带 (P沟晶体管反型 )时 ,施主型界面态陷阱带正电荷 ,受主型界面态陷阱为中性 ,界面态陷阱将引起负的阈值电压漂移。理论模拟的转移特性与测试结果吻合。文中从器件工艺参数出发 ,初步建立了总剂量电离辐照模型 ,该模型对于评估器件总剂量加固水平提供了一种理论方法     

MOS器件在不同源辐照下总剂量效应的异同性研究

介绍了加固型CMOS电路在^60Co—γ射线源、10MeV以下的质子、1～2MeV的电子等辐射源辐照下的总剂量效应实验。结果表明，在相同吸收剂量和 5V栅压的偏置条件下，1MeV的电子与^60Co—γ射线源对器件的损伤相当。质子与^60Co-γ射线源对器件的辐射损伤，在不同的栅压偏置下有不同的结果。 5V栅压下，能量在10MeV以下的质子对器件的损伤小于^60Co-γ射线源，且质子对器件的辐射损伤随着质子能量的增加而增加；在零栅压的偏置条件下，质子对器件的损伤与^60Co-γ射线源对器件的损伤相当。通过对实验结果的分析认为，用实验室常用的^60Co-γ射线源可以模拟MOS器件在质子、电子辐射环境下的最劣总剂量效应。     

环境温度、电离辐射剂量率对NMOSFET器件特性参数的影响

研究了辐射环境温度、辐射剂量率、退火温度和退火偏置对CC4007NMOS器件阈值电压的影响.研究发现,低温(-30℃)辐照感生的氧化物陷阱电荷比室温(25℃)多,界面态电荷比室温要少;受不同γ剂量率辐射时,阈值电压的漂移程度不一样,在总剂量相同情况下,辐射剂量率高时,阈值电压的漂移量也大;辐照后,NMOS器件100℃退火速度要大于25℃退火速度,+5V栅偏压退火情况要大于浮空偏置情况.并对以上现象进行了分析和解释.     

低剂量率下MOS器件的辐照效应

对MOS器件在低剂量率γ射线辐射条件下的偏置效应进行了研究。对不同偏置及退火条件下MOS器件辐照后的阈值电压漂移进行了对比。结果表明，偏置在MOS器件栅氧化层内产生电场，增强了辐照产生电子-空穴对的分离，同时，影响了正电荷（包括空穴和氢离子）的运动状态；此外，偏置对退火同样有促进作用。     

环境温度、电离辐射剂量率对NMOSFET器件特性参数的影响

研究了辐射环境温度、辐射剂量率、退火温度和退火偏置对 CC40 0 7NMOS器件阈值电压的影响 .研究发现 ,低温 (- 30℃ )辐照感生的氧化物陷阱电荷比室温 (2 5℃ )多 ,界面态电荷比室温要少 ;受不同 γ剂量率辐射时 ,阈值电压的漂移程度不一样 ,在总剂量相同情况下 ,辐射剂量率高时 ,阈值电压的漂移量也大 ;辐照后 ,NMOS器件 10 0℃退火速度要大于 2 5℃退火速度 ,+5 V栅偏压退火情况要大于浮空偏置情况 .并对以上现象进行了分析和解释     

辐照硅栅MOS器件的偏置退火

N沟硅栅MOS晶体管,当对其电离辐照后进行偏置退火时,呈现出正的阈值电压漂移。这可能是由于遂道效应电子通过氧化层并在靠近硅/二氧化硅界面的俘获中心而复合。这种阈值电压漂移在某些情况下很大,足以引起MOS集成电路在功能上失效。     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

SOI器件的增强短沟道效应模型

为了探索SOI器件总剂量辐照后阈值电压漂移量和沟道长度的关系,利用器件模拟软件ISE TCAD,对不同沟道长度的PDSOI NMOS管进行了总剂量辐照模拟.模拟结果表明,随着沟道长度的减小,背沟道MOS管阈值电压漂移越来越大,并且漂移量和辐照偏置密切相关,称此效应为SOI器件的增强短沟道效应.以短沟道效应理论为基础对此效应的机理进行了解释,并以短沟道效应模型为基础对此效应提出了一个简洁的阈值电压漂移模型,通过对ISE模拟结果进行曲线拟合对所提出的模型进行了验证.     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

全耗尽SOIMOSFET辐照导致的阈值电压漂移模型

报道了全耗尽SOI MOSFET器件阈值电压漂移与辐照剂量和辐照剂量率之间的解析关系.模型计算结果与实验吻合较好.该模型物理意义明确,参数提取方便,适合于低辐照总剂量条件下的加固SOI器件与电路的模拟.讨论了抑制阈值电压漂移的方法.结果表明,对于全耗尽SOI加固工艺,辐照导致的埋氧层(BOX)氧化物电荷对前栅的耦合是影响前栅阈值电压漂移的主要因素,但减薄埋氧层厚度并不能明显提高SOI MOSFET的抗辐照性能.     

不同偏置下CCD器件γ射线及质子辐射研究

电荷耦合器件(CCD)是用于空间光电系统可见光成像的图像传感器,在空间应用环境下受辐射效应作用导致CCD性能退化甚至失效。对于CCD空间辐射效应的地面模拟试验研究,辐照试验中CCD采用合适的偏置条件是分析其空间辐射损伤的必要措施。由于CCD对质子辐照导致的电离总剂量效应和位移损伤效应均非常敏感,因此针对CCD空间应用面临的电离总剂量效应和位移损伤效应威胁,开展不同辐照偏置下CCD的辐射效应及损伤机理研究。针对一款国产埋沟CCD器件,开展不同偏置条件下的γ射线和质子辐照试验,获得了CCD的暗电流、光谱响应等辐射敏感参数的电离总剂量效应,位移损伤效应退化规律以及辐照偏置对CCD辐射效应的影响机制。研究表明,γ射线辐照下CCD的偏置产生重要影响,质子辐照下没有明显的偏置效应。根据CCD结构和辐照后的退火试验结果,对CCD的辐射效应损伤机理进行分析。     

NMOS晶体管高剂量率下总剂量辐照特性研究

采用商用标准0.6μm体硅CMOS工艺设计了不同宽长比、不同沟道长度及不同版图结构的非加固型NMOS晶体管作为测试样品.经高剂量60Coγ射线的总剂量辐照实验,讨论其在不同栅源偏置电压下的总剂量辐照特性.研究表明NMOS总剂量效应对辐照时栅源偏置电压敏感;辐照引起阈值电压的漂移随W/L的变化不明显;沟道长度及版图结构对NMOS管辐照后的源漏极间泄漏电流的影响显著.     

SiC MOSFET伽马辐照效应及静态温度特性研究

研究了SiC功率MOSFET的γ辐照总剂量效应,获得了其在不同总剂量辐照以及不同环境温度下的输出特性和转移特性,并探究了 γ辐照和环境温度对阈值电压、漏极饱和电流、工作状态的影响规律.研究结果表明,栅氧化层的辐照损伤是导致SiC MOSFET性能退化的主要原因.器件的输出特性、阈值电压及工作状态受辐照剂量影响明显,经室...     

星用CMOS器件辐照损伤和退火效应研究

文章研究了ＣＭＯＳ器件＾６０Ｃｏγ射线的总剂量辐照实验以及辐照后在１００℃温度场下的退火效应。实验发现,辐照后,器件在加温和加偏条件下,可以加速ｎ沟器件界面态的增长和氧化物陷阱电的退火,而加温浮空偏置条件下有利于ｎ沟器件界面态的退火,但在１００℃温度场中,两种偏置条件都有利于ｐ沟器件氧化物陷阱电荷和界面的退火。     

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。     

聚焦离子束辐照对MOS晶体管性能的影响

聚焦离子束(Focusedionbeam)系统现在被广泛应用于大规模集成电路的修补中,FIB辐照对器件性能的影响受到广泛的关注。研究了两种栅尺寸的NMOS晶体管(20μm×20μm和20μm×0.8μm)在不同辐射剂量作用下的阈值电压变化情况,发现在辐射后的阈值电压都发生了明显的漂移,辐照后的晶体管阈值电压在室温环境下静置数日后有约30%的恢复,而在退火条件下阈值电压几乎完全恢复。文中从理论上对电离辐射引起阈值电压的漂移予以解释,使实际的电路修补工作最优化,从而确保器件在修补后的可靠性。     

用于DC／DC转换器的VDMOS器件抗辐照性能与低频噪声研究

通过对用于DC／DC转换器的N型和P型VDMOS器件在^60Coy射线下的辐照实验，研究了不同封装VDMOS器件在不同偏置条件下辐照前后的电参数和低频噪声变化。实验表明：辐照前后该类器件的低频噪声主要表现为1／f噪声，随着辐照剂量的增加，其幅值明显增加，阈值电压发生负向漂移，但前者的变化比后者大1～2个数量级。基于上述实验结果，进一步的理论分析认为：P型VDMOS器件比N型VDMOS器件更适合空间应用。