MOSFET的电离辐照效应

本文研究了MOSFET的电离辐照效应,给出了辐照在MOSFET栅介质中引起氧化物电荷对阈电压的贡献与辐照剂量和栅偏置电场的相互依赖关系.结果表明,辐照引起的氧化物电荷与管子的沟道种类无关.另外,漏源电压对MOSFET的辐照响应也有影响.统计数据表明,对管子阈电压漂移有贡献的界面态的能级范围大约为 E_s/2.对实验结果进行了讨论.     

偏置对PMOS剂量计辐照响应的影响

研究了不同偏置条件对PMOS探头样品辐照响应的影响.在－1～1MV/cm的电场范围内,获得了偏置对PMOS剂量计辐照响应灵敏度和线性度的影响规律.利用“空穴陷阱薄层(Hole Traps Sheet)”模型,结合辐射感生界面电荷的栅偏置电场相关性,分析了实验结果.     

用XPS研究~(60)Co对抗辐射加固和非加固Si-SiO_2的影响

对由抗辐射加固与非加固工艺生成的Si/SiO_2系统进行了~(60)Co辐照前后的界面结构分析。实验结果表明,这两类Si-SiO_2在硅的二氧化硅态和过渡态,氧的剩余氧态和负二价氧态的XPS谱上具有较大差异;其中非加固样品的XPS谱与辐照条件具有强烈的依赖关系,而加固样品的XPS谱随辐照条件的变化产生较小的变动。两类Si-SiO_2的XPS谱均显示出辐照剂量对样品的损伤作用大于辐照偏置电场。文中根据辐射在SiO_2-Si中产生电子-空穴对的观点,就实验现象进行了机制分析。     

低能X射线对NMOST的辐照损伤及退火特性

本文研究了NMOS晶体管低能X射线辐照后氧化物陷阱电荷的产生、界面态的性质及空穴陷阱的退火特性等问题。实验结果表明,电离辐照产生的界面态具有施主性和受主性,而氧化物陷阱电荷引起的电压变化在退火过程中,随外加偏置电场极性的不同,表现出可逆性,它对晶体管阈值电压的变化起着决定性的作用。     

Al/AlN/Si MIS结构的电学性质

用S i(111)上M OCVD生长的晶态A lN制备出性能良好的A l/A lN/S i(111)M IS结构,用C-V技术首次系统研究了A l/A lN/S iM IS结构的电学性质。用A l/A lN/S iM IS结构的C-V技术测量了A lN的极化特性,得出A lN层的极化强度为-0.000 92 C/m2;揭示了A lN/S i界面存在连续分布的载流子陷阱态,给出了陷阱态密度在S i禁带中随能量的分布;还观察到A lN界面层存在Et-Ev(A lN)=2.55 eV的分立陷阱中心。     

GaAs MMIC的MIM电容Si3N4介质的TDDB评价

运用TDDB理论,研究分析了G aA s MM IC的M IM氮化硅电容的导电特性和击穿特性,设计制作了三种对比分析的G aA s MM IC的M IM氮化硅电容结构,通过不同斜率的斜坡电压对氮化硅介质进行了可靠性评价,S i3N4M IM电容的可靠性与其面积和周长密切相关,介质缺陷是导致电容失效的主要因素。通过不同斜率的斜坡电压获得电场加速因子(γ)预计了10 V工作电压下的S i3N4介质层的寿命。     

CMOS运算放大器的辐照和退火行为

介绍了CMOS运算放大器电路经电离辐照后,在不同偏置及不同退火温度下,运放整体性能参数、电路内部单管特性及功能单元电路的节点电流、电压的变化规律,分析了引起运放辐照后继续损伤退化的基本原因.结果显示,运放电路辐照后的退火行为与偏置及温度均有较大的依赖关系,而这种关系与辐照感生的氧化物电荷和Si/SiO2界面态密度的增长与退火直接相关.     

Al-SiO_2-Si/n系统的r辐照界面效应及退火特性

本工作以~(60)Co作为γ辐射源,在7.6 ×10~3至6.9 ×10~4伦琴剂量范围内,研究了Al-SiO_2-Si/n系统的辐照感应氧化层有效电荷、界面态与辐照剂量的关系.也研究了这些界面效应的退火特性.此外,还对实验结果作了分析和讨论.     

CMOS运算放大器的辐照和退火行为

介绍了CMOS运算放大器电路经电离辐照后 ,在不同偏置及不同退火温度下 ,运放整体性能参数、电路内部单管特性及功能单元电路的节点电流、电压的变化规律 ,分析了引起运放辐照后继续损伤退化的基本原因 .结果显示 ,运放电路辐照后的退火行为与偏置及温度均有较大的依赖关系 ,而这种关系与辐照感生的氧化物电荷和Si/SiO2 界面态密度的增长与退火直接相关     

SOI MOSFET器件X射线总剂量效应研究

研究了以10keV X射线为辐照源对注氧隔离(SIMOX)SOI MOSFET器件进行辐照的总剂量效应.采用ARACOR 10keV X射线对埋氧层加固样品与未加固的对比样品在开态和传输门态两种辐照偏置下进行辐照,分析了器件的特性曲线,并计算了SOI MOS器件前栅与寄生背栅晶体管辐照前后的阈值电压的漂移.实验结果表明,加固样品的抗辐射性能优越,且不同的辐照偏置对SOI MOSFET器件的辐照效应产生不同的影响.     

用真空紫外辐照研究Si-SiO_2界面的氧化层陷阱和界面态

以氦灯真空紫外光源研究了辐照下 n(100)硅衬底MOS样品的氧化层陷阱和Si-SiO_2界面态.发现在湿氧和干氧氧化层中都存在密度为10~(12)/cm~2数量级的空穴陷阱,部分氧化层中有密度为10~(11)/cm~2的受主型电子陷阱.湿氧样品在正偏置和零偏置辐照后出现具有确定能级(E_c-E_s(?)0.40eV)的界面态密度宽峰.辐照引进的界面态和空穴被陷阱俘获有关,在1×10~(10)～5 × 10~(11)cm~(-2)·eV~(-1)范围,禁带中央界面态密度正比于被俘获空穴的密度.辐照产生的界面态不能由电子注入加以消除.本文由空穴俘获-弱键破裂模型讨论了实验结果.     

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。     

电离辐照和隧道注入实验引起氧化层电荷以及界面态的产生

本文将讨论MOS电容中辐照及高电场隧道注入的实验结果。与辐照剂量有关的禁带中央电压的漂移仅仅是由空穴俘获引起。在隧道注入的情况下,由碰撞离子化引起的电子-空穴对的产生需要很大的电子密度和强电场。因此,所建立的电荷产生模型考虑到了中性氧化层中的空穴俘获,其次考虑了在带正电的状态中的电子俘获以及被俘获的电子的排空。利用这种模型,只要精确地知道了碰撞离化系数α,就能够对MOS器件的抗核辐照强度进行预测。假如不是这种情况,则需利用电离辐照和隧道注入的混合技术来确定与电场强度F相关的碰撞电离系数α=α_0 exp(-Hα/F)。利用实验结果与该模型相拟合的方法,就可分别导出电子俘获截面σn和排空截面βn,得到σn依赖于F~(-3)和βn依赖于exp(-Hβ/F)的关系。发现工艺参数的变化对其影响是很小的。提出的这个模型是通过一系列的辐照和注入实验验证的。氧化层电荷的产生伴随界面态密度分布的增加,在两种实验中,它的峰值是在禁带中央之上约0.15eV处。结果表明,界面态的产生与俘获的空穴数成正比。注入实验得到了如下的界面态类型,受主型界面态在禁带中央之上,施主型界面态在禁带中央之下。这进一步证实了禁带中央电压的变化是判断氧化层电荷变化的分类点,因为在禁带中央,界面态变成中性的了。     

不同偏置状态下4T-CMOS图像传感器的总剂量辐射效应

对不同偏置状态下的国产科学级0.18 m工艺掩埋型4T-CMOS有源像素图像传感器进行钴-60射线辐照和退火实验，研究总剂量效应对图像传感器的性能影响，并观察是否存在总剂量偏置效应。着重分析暗电流、满阱容量等参数随累积剂量的变化规律。实验结果表明随着辐照总剂量累加，暗电流前期缓慢增长，之后退化明显加剧，这主要是由于辐照致界面态和氧化物陷阱电荷密度增加。4T-CMOS图像传感器的暗电流主要由来源于STI界面，而辐照导致耗尽区展宽与STI接触使得暗电流增长加剧，同时，辐照导致的耗尽区展宽也引起满阱容量的下降。并且在4T-CMOS图像传感器的实验中没有发现明显的总剂量偏置效应。     

Si-SiO_2-Al_2O_3结构的电子束辐照效应

<正> 本文介绍了Si-SiO_2-Al_2O_3系统的电子束辐照及实验结果,定性地讨论了辐照能量、剂量及剂量率的影响.根据辐射效应,我们认为Al_2O_3-SiO_2及Al_2O_3-Si结构中Al_2O_3膜内靠近界面处存在有受主型界面态,表现出负电荷性质,辐射的电离效应进一步增强了界面的负电荷效应.同时实验结果还表明电子轰击引起了硅中杂质在界面附近的再分布.     

部分耗尽SOI NMOSFET总剂量辐照的最坏偏置

通过模拟对ON、OFF、TG三种偏置下PD SOI NMOSFET的总剂量辐照效应进行了研究.模拟发现正沟道的最坏偏置是ON偏置,背沟道的最坏偏置与总剂量有关.当总剂量大时,背沟道的最坏偏置是OFF偏置;当总剂量小时则是TG偏置.而NMOSFET的最坏偏置则取决于起主要作用的是正栅还是背栅.由于辐照产生电子空穴对的过程与电场分布强相关,通过分析不同偏置下电场分布的差异确定最坏偏置的内在机制.     

注氟加固PMOSFET的电离辐射响应与时间退火效应

研究了注F加固PMOSFET的总剂量辐照响应特性和辐照后由氧化物电荷、界面态变化引起的阈电压漂移与时间、温度、偏置等退火条件的关系，发现一定退火条件下注F加固PMOSFET由于界面态密度、特别是氧化物电荷密度继续增加，使得电路在电高辐照后继续损伤，探讨了加速MOS器件电离辐照感生界面态生长的方法。     

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。     

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.     

偏置对PMOS剂量计辐照响应的影响

研究了不同偏置条件对ＰＭＯＳ探头样品辐照响应的影响．在－１～１ＭＶ／ｃｍ的电场范围内,获得了偏置对ＰＭＯＳ剂量计辐照响应灵敏度和线性度的影响规律．利用“空穴陷阱薄层（ＨｏｌｅＴｒａｐｓＳｈｅｅｔ）”模型,结合辐射感生界面电荷的栅偏置电场相关性,分析了实验结果．