SOIMOSFET因辐照引起的部分耗尽与全耗尽过渡区的漂移

首次报道了辐照所引起的 SOI/ MOS器件 PD (部分耗尽 )与 FD (全耗尽 )过渡区的漂移 .基于含总剂量辐照效应的 SOI MOSFET统一模型 ,模拟了 FD与 PD过渡区随辐照剂量的漂移 .讨论了辐照引起 FD与 PD器件转化的原因 ,进一步分析了 FD与 PD器件的辐照效应     

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.     

薄膜SOI MOSFET中扭曲效应的减小

数值模拟表明,薄膜全耗尽(FD)SOI器件的电位和电场分布,与较厚的部分耗尽(PD)SOI器件中所观测到的大不相同;漏电场和源势垒的降低使扭曲效应大为减小。     

体效应对超深亚微米SOI器件总剂量效应的影响

研究体偏置效应对超深亚微米绝缘体上硅（SOI,Silicon-on-insulator）器件总剂量效应的影响.在TG偏置下,辐照130nm PD（部分耗尽,partially depleted）SOI NMOSFET（N型金属-氧化物半导体场效应晶体管,n-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）器件,监测辐照前后在不同体偏压下器件的电学参数.短沟道器件受到总剂量辐照影响更敏感,且宽长比越大,辐射导致的器件损伤亦更大.在辐射一定剂量后,部分耗尽器件将转变为全耗尽器件,并且可以观察到辐射诱导的耦合效应.对于10μm/0.35μm的器件,辐照后出现了明显的阈值电压漂移和大的泄漏电流.辐照前体偏压为负时的转移特性曲线相比于体电压为零时发生了正向漂移.当体电压Vb=-1.1V时部分耗尽器件变为全耗尽器件,|Vb|的继续增加无法导致耗尽区宽度的继续增加,说明体区负偏压已经无法实现耗尽区宽度的调制,因此器件的转移特性曲线也没有出现类似辐照前的正向漂移.     

深亚微米PD和FD SOI MOS器件热载流子损伤的研究

研究了深亚微米PD和FD SOI MOS器件遭受热截流子效应(HCE)后引起的器件参数退化的主要差异及其特点，提出了相应的物理机制，以解释这种特性。测量了在不同应力条件下最大线性区跨导退化和闽值电压漂移，研究了应力Vg对HCE退化的影响，并分别预测了这两种器件的寿命，提出了10年寿命的0．3μm沟长的PD和FD SOI MOS器件所能承受的最大漏偏压。     

薄膜全耗尽SOI CMOS工艺技术研究

对1．2μ薄膜全耗尽SOI CMOS(TFD SOI CMOS)器件和电路进行了研究，硅膜厚度为80nm。器件采用LDD结构，以提高击穿电压、抑制断沟道效应和热载流子效应；对沟道掺杂能量和剂量进行了摸索，确保一定的开启电压和器件的全耗尽；为了减小“鸟嘴”，进行了PBL(Poly-Buffered LOCOS)隔离技术研究；溅Ti硅化物技术，使方阻过大问题得以解决。经过工艺流片，获得了性能良好的器件和电路。     

部分耗尽SOI MOSFETs中沟道的非对称掺杂效应

利用二维模拟软件对部分耗尽SoI器件中的非对称掺杂沟道效应进行了模拟.详细地研究了该结构器件的电学性能,如输出特性,击穿特性.通过本文模拟发现部分耗尽SOI非对称掺杂沟道相比传统的部分耗尽SOI,能抑制浮体效应,改善器件的击穿特性.同时跟已有的全耗尽SOI非对称掺杂器件相比,部分耗尽器件性能随参数变化,在工业应用上具有可预见性和可操作性.因为全耗尽器件具有非常薄的硅膜,而这将引起如前栅极跟背栅极的耦合效应和热电子退化等寄生效应.     

部分耗尽SOI MOSFETs中沟道的非对称掺杂效应

利用二维模拟软件对部分耗尽SoI器件中的非对称掺杂沟道效应进行了模拟.详细地研究了该结构器件的电学性能,如输出特性,击穿特性.通过本文模拟发现部分耗尽SOI非对称掺杂沟道相比传统的部分耗尽SOI,能抑制浮体效应,改善器件的击穿特性.同时跟已有的全耗尽SOI非对称掺杂器件相比,部分耗尽器件性能随参数变化,在工业应用上具有可预见性和可操作性.因为全耗尽器件具有非常薄的硅膜,而这将引起如前栅极跟背栅极的耦合效应和热电子退化等寄生效应.     

超深亚微米SOI总剂量效应泄漏电流模型

总剂量辐射效应会导致绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SOI MOSFET)器件的阈值电压漂移、泄漏电流增大等退化特性。浅沟槽隔离(STI)漏电是器件退化的主要因素,会形成漏极到源极的寄生晶体管。针对130 nm部分耗尽(PD) SOI NMOSFET器件的总剂量辐射退化特性,建立了一个包含总剂量辐射效应的通用模拟电路仿真器(SPICE)模型。在BSIM SOI标准工艺集约模型的基础上,增加了STI寄生晶体管泄漏电流模型,并考虑了辐射陷阱电荷引起寄生晶体管的等效栅宽和栅氧厚度的变化。通过与不同漏压下、不同宽长比的器件退化特性的实验结果对比,该模型能够准确反映器件辐射前后的漏电流特性变化,为器件的抗辐射设计提供参考依据。     

PD SOI nMOSFETs中浮体效应对辐照性能的影响

在SIMOX衬底上制备了H形栅和环形栅PD SOI nMOSFETs,并研究了浮体效应对辐照性能的影响.在106rad(Si)总剂量辐照下,所有器件的亚阈特性未见明显变化.环形栅器件的背栅阈值电压漂移比H型栅器件小33%,其原因是碰撞电离使环形栅器件的体区电位升高,在埋氧化层中形成的电场减小了辐照产生的损伤.浮体效应有利于改进器件的背栅抗辐照能力.     

A continuous compact MOSFET model for fully- and partially-depletedSOI devices

A fully continuous compact SOI MOSFET model for circuit simulations, that automatically accounts for the for the correct body depletion condition, is presented. Unlike previously reported models that are derived for either fully-depleted (FD) or partially-depleted (PD) devices, our model accounts for the possible transitions between FD and PD behavior during the device operation     

A physically-based C∞-continuous fully-depletedSOI MOSFET model for analog applications

An explicit physically-based fully-depleted SOI MOSFET model for all regions of operation is presented. Under quasistatic operation conditions analytical and C_∞-continuous equations are derived for all transistor large and small-signal parameters. Short-channel effects have been included. The calculated characteristics show good agreement with measurements and smooth transitions between regions of operation     

一个适用于模拟电路的深亚微米SOI MOSFET器件模型

从数值解源端和饱和点的表面电势出发,考虑模拟电路对SOI MOSFET模型的一些基本要求如电荷守恒、器件源漏本征对称、各个工作区间连续并且高阶可导以及全耗尽和部分耗尽两种工作模式的转变,构建了一个能够满足这些要求的精确的器件模型．同时包含了深亚微米SOI MOSFET的一些二级效应如漏极诱生势垒降低效应（DIBL）、速度饱和效应、自热效应等．这个模型的参数相对较少并且精确连续,能够满足在模拟电路设计分析中的应用要求．     

采用CoSi2 SALICIDE结构CMOS/SOI器件辐照特性的实验研究

讨论了ＣｏＳｉ２ＳＡＬＩＣＩＤＥ结构对ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件和电路抗γ射线总剂量辐照特性的影响。通过与多晶硅栅器件对比进行的大量辐照实验表明,ＣｏＳｉ２ＳＡＬＩＣＩＤＥ结构不仅可以降低ＣＭＯＳ／ＳＯＩ电路的源漏寄生串联电阻和局域互连电阻,而且对ＳＯＩ器件的抗辐照特性也有明显的改进作用。     

超高总剂量辐射下SOI MOS器件特性研究

在超高总剂量辐射下,界面电荷的改变对MOS器件的阈值电压影响将越来越显著,甚至会引起NMOS的阈值电压增加,即所谓的“反弹”现象。文章研究的SOI NMOS的阈值电压并没有出现文献中所述的“反弹”,原因可能和具体的工艺有关。另外,通过工艺器件仿真和辐射试验验证,SOI器件在超高总剂量辐射后的漏电不仅仅来自于闽值电压漂移所导致的背栅甚至前栅的漏电流,而是主要来自于前栅的界面态的影响。这样,单纯的对埋层SiO2进行加固来减少总剂量辐射后埋层SiO2中的陷阱正电荷,并不能有效提高SOI MOS器件的抗超高总剂量辐射性能。     

Degradation induced by TID radiation and hot-carrier stress in 130-nm short channel PDSOI NMOSFETs

Hot-carrier reliability for devices operating in radiation environment must be considered. In this paper, we investigate how total ionizing dose impacts the hot-carrier reliability of partially-depleted SOI I/O NMOSFETs, highlighting the effect of buried oxide. Firstly, radiation-induced damage on short channel SOI devices with 100 nm thick Si film was investigated. After low total dose irradiation, incomplete fully-depleted state has been formed due to the non-uniformly distributed positive charges in the buried oxide. Furthermore, as the dominated factor of hot-carrier injection, the body current reduces after irradiation. Subsequently, the irradiated SOI devices were subjected to hot-carrier stress for 9000-s long time. Compared with unirradiated devices, the irradiated samples display enhanced hot-carrier degradation. We attribute this phenomenon to that radiation lowers the barrier for hot-carrier injection. Therefore, in order to ensure the reliability of SOI devices operating in harsh radiation environments, SOI devices with higher quality or corresponding hardness design should be taken.     

SPICE model and parameters for fully-depleted SOI MOSFET'sincluding self-heating

A simple methodology to accurately extract constant temperature model parameters from static measurements of fully-depleted SOI MOSFET current-voltage characteristics is demonstrated. Self-heating is included in an existing physically-based, short-channel bulk MOSFET model, PCIM, by allowing the temperature to change linearly with power dissipation at each bias point. Only a simple modification of the channel bulk charge in PCIM is necessary to adapt it for SOI. The temperature dependence of the physical parameters (mobility, flatband voltage, and saturation velocity) are also fitted and included in the model. Excellent fit to experimental fully-depleted SOI data is shown over a large range of bias conditions and channel lengths. Once the static SOI data is fitted, the constant temperature model parameters appropriate for circuit simulation are easily extracted     

SOI MOSFET effective channel mobility

The standard bulk MOSFET definition for effective electric field is modified for SOI devices to account for nonzero electric field at the back oxide interface. The effective channel mobility in fully-depleted n-channel SOI MOSFET's is shown to be independent of applied backgate bias when the modified E_eff definition is used. The effective channel mobility as a function of E_eff is also shown to be independent of film thickness for fully-depleted devices