CMOS器件的脉冲γ总剂量效应初探

利用“强光一号”加速器对部分CMOS器件开展了脉冲总剂量时间关联的辐射效应实验,研究了脉冲辐照后阈值电压漂移与时间的关联响应,以及辐照栅偏压对初始阈值电压漂移的影响,并比较了在给定实验条件下NMOSFET和PMOSFET脉冲总剂量效应与^60Coγ稳态总剂量效应之间的损伤差异,运用复合模型、氧化物陷阱电荷的隧道退火以及界面态建立的两阶段模型对实验结果进行了分析。     

54HC系列CMOS器件脉冲与稳态γ总剂量效应异同性研究

针对现有脉冲辐射模拟装置在模拟真实环境方面累积剂量偏小的特点,开展了54HC系列CMOS器件脉冲γ与⁶⁰Coγ总剂量效应损伤异同性研究,获取器件效应损伤因子,以期通过对稳态辐射环境下电路总剂量损伤阈值的测量预估脉冲高剂量率环境下的总剂量损伤阈值。研究结果表明,无论选择哪种敏感参数进行效应损伤异同性研究,稳态辐照造成的总剂量损伤总是高于脉冲辐照,即稳态总剂量引起的器件阈值电压漂移、静态功耗电流增加比脉冲总剂量引起的大。     

EPROM脉冲总剂量损伤效应实验研究

针对目前国内存储器辐照效应研究大多集中于功能测试,所测参数少的现状,提出了浮栅型存储器阈值电压的测试方法,并对浮栅型存储器EPROM初步开展了脉冲总剂量对器件阈值电压影响的效应研究,分析了损伤机理.研究结果表明,脉冲总剂量引起存储单元阈值电压向负方向发生明显漂移,在不加电和静态加电两种情况下,存储单元阈值电压漂移基本一...     

基于虚拟仪器的CMOS器件脉冲总剂量效应在线测试系统研制

从效应研究的角度出发,利用Labview软件,自行研制了基于PCI插卡式虚拟仪器的CMOS器件脉冲总剂量效应在线测试系统,详细介绍了其硬件结构和软件设计思想,利用该系统在"强光一号"辐射模拟装置上开展了试验验证,表明其原理和技术途径是可行的,基本掌握了开展CMOS器件脉冲总剂量损伤以及时间关联退火响应研究的关键测试技术.     

脉冲总剂量效应测试技术及其损伤规律研究

建立了基于PCI插卡式虚拟仪器的脉冲总剂量效应在线测试系统,详细说明了其工作原理和技术指标。利用该系统研究了脉冲辐照后CMOS器件总剂量损伤以及时间关联的退火响应,包括不同栅偏压对总剂量损伤和退火行为的影响,以及氧化物陷阱电荷、界面陷阱电荷引起的阈值电压漂移与退火时间的关联情况,并从物理机理上进行了详细的分析。     

MOS器件脉冲总剂量效应时间关联响应的模拟计算

本文建立了MOS器件脉冲总剂量效应时间关联响应的计算模型,包括空穴输运引起的短期恢复、深层俘获空穴引起的长期恢复以及界面态的长期建立,详细讨论了俘获空穴空间分布的差异对退火响应的影响以及温度差异对界面态建立的影响。计算结果和试验测量值符合较好,表明建立的计算模型是正确的。     

MOS器件脉冲总剂量效应时间关联晌应的模拟计算

本文建立了MOS器件脉冲总剂量效应时间关联响应的计算模型,包括空穴输运引起的短期恢复、深层俘获空穴引起的长期恢复以及界面态的长期建立,详细讨论了俘获空穴空间分布的差异对退火响应的影响以及温度差异对界面态建立的影响.计算结果和试验测量值符合较好,表明建立的计算模型是正确的.     

浮栅ROM器件γ辐射效应实验研究

给出了浮栅ROM器件的γ辐照效应实验结果。器件出现错误有个累积剂量阈值，当累积剂量小于某一值时，无数据错误。当累积剂量达到一定值时，开始出现数据错误。随着累积剂量的增加，错误数增加，动态监测和静态加电的器件都出现数据错误，且不能用编程器重新写入数据。然而不加电的器件在更高的累积剂量辐射下未出现错误，而且可以用编程器重新写入数据。     

稳态总剂量效应(TID)试验剂量率选择的研究

通过调研分析,发现ESA/SCC 22900和MIL-STD-883G方法1019.7在剂量率的选择等方面存在较大差异。针对美国宇航局NASA发布的TID试验报告中总剂量及其对应的剂量率值进行统计分析,了解到不同工艺器件进行TID试验时采取多步骤辐射,辐射过程中所选择的剂量率几乎均小于1rad(Si)/s,且剂量率随总剂量不断改变。当总剂量低于30krad(Si)时,曲线分布没有规律,随机性较大;当总剂量大于30krad(Si)时,剂量率随总剂量的增加而增加,但不满足线性关系。针对不同剂量率辐射后器件失效机理的分析研究,得出器件在低剂量率辐射下失效的主要原因是界面态,而在高剂量率辐射失效的主要原因是辐射感生氧化物陷阱电荷。     

不同设计参数MOS器件的射线总剂量效应

采用非加固工艺，通过设计加固手段实现具有辐射容忍性能的器件，可使器件抗辐射加固成本大为降低。本工作研究商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下不同设计参数的MOS晶体管的γ射线总剂量辐照特性。通过对MOS器件在不同偏置情况下的总剂量辐照实验，分别对比了不同宽长比（W/L）NMOS管和PMOS管的总剂量辐照特性。研究表明，总剂量辐照引起阈值电压的漂移量对NMOS及PMOS管的W/L均不敏感；总剂量辐照引起亚阈区漏电流的增加随NMOS管W/L的减小而增加。研究结果可为抗辐射CMOS集成电路设计中晶体管参数的选择提供参考。     

掺HCIPMOSFET的电离辐射总剂量效应

用亚阈技术分析研究了干氧栅氧化期间通入ＨＣＩ所制作的ＰＭＯＳＦＥＴ的６０Ｃｏ辐照响应。结果表明，栅介质中掺入少量ＨＣＩ能抑制辐射感生阈电漂移和界面态增长；固定ＨＣＩ流量为１５ｍｌ／ｍｉｎ的最优通入时间范围为１０－１５０ｓ，过量的ＨＣＩ掺入，其抑制辐射损伤能力减或消失。用ＨＣＩ参栅介质中的作用是正负效应的综合，解释了实验结果。     

浮栅ROM器件γ射线、X射线和中子辐射效应实验研究

本工作涉及浮栅ROM器件AT29C256的γ射线、X射线和反应堆快中子辐照实验测量。测量结果表明，浮栅ROM器件γ射线、X射线和快中子辐照效应是典型的总剂量效应。错误发生存在剂量阈值，开始出错时的错误数及错误地址不确定，错误数随辐照剂量或注量的增大而增加。     

星用功率MOSFET器件总剂量效应试验研究

本文针对星用功率MOSFET器件JANTXV 2N7261和SR7262V,进行了钴-60 γ射线辐照试验研究.在γ射线辐照过程中,采用JT-1型晶体管特性图示仪和计算机控制的摄像机,实时监测器件电参数随辐照剂量变化的特征,通过试验研究获得了被试器件阈值电压、漏电流和击穿电压随总剂量变化的特征照片和曲线,得出被试器件的抗总剂量水平.     

星用典型CMOS器件54HC0460Co源辐射效应研究

给出了加固和非加固 5 4HC0 4电路在不同辐射偏置下的低剂量率辐射实验结果 ,探讨了电流转移曲线、辐射感生漏电流、阈值电压、转换电压随辐射剂量的变化关系。     

剂量率对MOSFET器件总剂量效应的影响

选取典型的星用功率MOSFET器件JANTXV2N6798和JANTXV2N7261为研究对象,就剂量率对MOSFET器件总剂量效应的影响进行试验研究。在试验中,选取钴-60γ射线,以不同剂量率进行辐照试验。通过试验研究,获得了被试器件阈值电压、漏电流和击穿电压随总剂量率的变化特性。结果表明,低剂量率更易引起器件损伤。     

金属氧化物半导体场效应晶体管中总剂量效应导致的阈值电压漂移研究现状

为了研发可用于核与辐射应急响应与准备的机器人,对比了多种具有不同结构和生产工艺的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)由于总剂量效应(TID)导致的阈值电压漂移(ΔVth)。注意到了栅宽和栅长对器件耐辐射能力的影响在体CMOS器件和纳米线(NW) MOSFET器件之间、高的和低的工艺节点之间的不同,并从辐射诱导的窄通道效应(RINCE)和辐射诱导的短通道效应(RISCE)两方面解释了这种区别的原因。发现近年来前沿的一些研究在考虑辐射效应时,修正了负偏压不稳定性(NBTI)的影响。并讨论了几种新型器件包括锗沟道、氮化镓沟道管和具有特殊几何布局的晶体管。此外,介绍了计算机辅助设计技术(TCAD)在几种新型场效应管的机理研究和建模验证中的应用。     

Burn-in对SRAM器件电离总剂量效应的影响

针对辐照前高温老练(Burn-in)影响SRAM器件的抗总剂量辐射能力问题,进行了实验研究。选取了3种不同工艺尺寸SRAM存储器,利用60 Co放射源对经过高温老炼和不经过高温老炼(No Burnin)的样品进行了总剂量辐照实验,测量了辐照引起的SRAM器件的数据位翻转数,得到了Burn-in对不同工艺尺寸SRAM器件总剂量效应的影响规律。针对0.25μm工艺SRAM器件开展了不同Burn-in温度影响器件抗辐射能力的实验研究,得到了器件抗辐射性能与Burn-in温度之间的关系。结果表明,SRAM器件的工艺尺寸越小,抗总剂量能力越强,且受Burn-in的影响越小;Burn-in时的温度越高,对器件的抗总剂量水平影响越大。     

辐照偏置影响深亚微米MOS器件总剂量效应的理论研究

由理论公式推导出辐照偏压影响MOS器件总剂量效应宏观电学参数的解析表达,并给出器件仿真结果加以验证。在总剂量效应未达到饱和的情况下,截止态漏电流由辐照偏压和累积剂量的关系式唯一确定。引入等效累积剂量的概念,用于将MOS器件实际工作中的各类偏置映射为最劣偏置状况,进而利用实测数据求取对应的电学响应。所得单管解析表达式应用到电路仿真中能反映电路在不同偏置情况下的总剂量效应,可用于甄别电路的最劣辐照偏置状态。     

动态偏置频率对X射线总剂量效应的影响

辐射偏置条件是影响MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)总剂量辐射效应的主要因素之一,因为辐射时栅氧化层中电荷的产生、传输与俘获都与辐射偏置有关.本文采用10 keV X射线对MOSFET在不同频率的动态偏置条件下进行总剂量辐射,分析了MOSFET辐照前后的阈值电压的漂移量和辐射感生电荷对阈值电压的影响.实验结果表明,动态偏置频率越高,辐射对MOSFET电特性的影响越小,产生的辐射感生电荷越少.     

CMOS器件实验室总剂量辐照评估方法研究

主要研究了LH4007RH-CMOS器件与60Co γ射线辐照总剂量、剂量率以及辐照后退火时间和温度的响应关系.试验研究表明,按照美军标1019.4试验步骤,如果器件经0.5～3Gy/s高剂量率辐照后再附加25℃的室温退火,评估氧化物陷阱电荷效应就显得不太保守.对于评估器件空间界面态效应,建议仍使用一星期 100℃的高温退火.