星用微电子器件辐射效应及加固途径分析

在介绍卫星天然辐射环境和人工核爆辐射环境的基础上，着重分析应用于卫星电子系统中的微电子器件的辐射效应，包括电离辐射效应，瞬态辐射效应和中子辐射效应，并归纳出各种器件抗辐射加固的主要途径和具体方法，涉及的器件包括：ＣＭＯＳ／体硅电路，ＣＭＯＳ／ＳＯＳ电路，ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ及其电路，电荷耦合器件等。     

CMOS／SOI电路模拟与参数提取

ＳＯＩ－ＭＯＳＦＥＴ主要模型参数得一致的提取，因而该模型嵌入ＳＰＩＣＥ后能保证ＣＭＯＳ／ＳＯＩ电路的正确模拟工作，从ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件和环振电路的模拟结果和实验结果看，两者符合得较好，说明我们所采用的ＳＯＩ ＭＯＳＦＥＴ器件模型及其参数提取都是成功的。     

自对准硅化物SOI／CMOS技术研究

在ＳＯＩ／ＣＭＯＳ电路制作中引入了自对准钴硅化物（ＳＡＬＩＣＩＤＥ）技术，研究了ＳＡＬＩＣＩＤＥ工艺对ＳＯＩ／ＭＯＳＦＥＴ单管特性和ＳＯＩ／ＣＭＯＳ电路速度性能的影响。实验表明，ＳＡＬＩＣＩＤＥ技术能有效地减小ＭＯＳＦＥＴ栅、源、漏电极的寄生接触电阻和薄层电阻，改善单管的输出特性，降低ＳＯＩ／ＣＭＯＳ环振电路门延迟时间，提高ＳＯＩ／ＣＭＯＳ电路的速度特性。     

自对准硅化物CMOS／SOI技术研究

在ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸＳＯＩ电路制作中引入了自对准钴（Ｃｏ）硅化物（ＳＡＬＩＣＩＤＥ）技术，研究了ＳＡＬＩＣＩＤＥ工艺对ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ单管特性和ＣＭＯＳ／ＳＯＩ电路速度性能的影响．实验表明，采用ＳＡＬＩＣＩＤＥ技术能有效地减小ＭＯＳＦＥＴ栅、源、漏电极的寄生接触电阻和方块电阻，改善单管的输出特性，降低ＣＭＯＳ／ＳＯＩ环振电路门延迟时间，提高ＣＭＯＳ／ＳＯＩ电路的速度特性．     

双固相外延技术及高性能1μmCMOS／SOS器件的研究

本文较为详细地介绍了能有效地改善ＳＯＳ材料结晶质量的双固相外延ＤＳＰＥ工艺，给出了优化的工艺条件．通过比较用ＤＳＰＥ及普通ＳＯＳ材料制作的ＣＭＯＳ／ＳＯＳ器件和电路的特性可以看出，采用ＤＳＰＥ工艺能显著改善ＳＯＳ材料的表面结晶质量，应用ＤＳＰＥ工艺在硅层厚度为３５０ｎｍ的ＳＯＳ材料上成功地研制出了沟道长度为１μｍ的高性能ＣＭＯＳ／ＳＯＳ器件和电路，其巾ＮＭＯＳＦＥＴ及ＰＭＯＳＦＥＴ的泄漏电流分别为２．５ｐＡ和１．５ｐＡ，１９级ＣＭＯＳ／ＳＯＳ环形振荡器的单级门延迟时间为３２０ｐｓ．     

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。     

薄膜SOI／CMOS的SPICE电路模拟

鉴于ＳＰＩＣＥ是目前世界上广泛采用的通用电路模拟程序，具具有可扩展模型的灵活性，我们通过修改ＳＰＩＣＥ源程序把新器件模型－－ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ模型移植入ＳＰＩＣＥ中，通过我们的模拟工作，证实了我们模型的正确性和电路实用性，分析了器件参数对ＳＯＩ／ＣＭＯＳ电路速率的影响，这些结论可以很好地指导电路设计和工艺实践。     

薄膜亚微米CMOS／SOS工艺的开发及其器件的研制

本文较为详细地介绍了薄膜亚微米ＣＭＯＳ／ＳＯＳ工艺技术的开发过程，薄膜亚微米ＣＭＯＳ／ＳＯＳ工艺主要包括双固相外延，双层胶光刻形成亚微米细线条硅栅、Ｈ２－Ｏ２合成氧化薄栅氧化层以及快速退火等新的工艺技术，利用这套工艺成功地研制出了高性能薄膜来微米ＣＭＯＳ／ＳＯＳ器件和门延迟时间仅为１７７ｐｓ的１９级ＣＭＯＳ／ＳＯＳ环形振荡器，与厚膜器件相比，薄膜全耗尺器件和电路的性能得到了明显的提高。     

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。     

优化双极器件的改善BiCMOS电路延迟的CAD方法

优化双极器件的改善ＢｉＣＭＯＳ电路延迟的ＣＡＤ方法＝ＡＣＡＤｐｒｏｃｅｄｕｒｅｆｏｒｏｐｔｉｍｌｚｉｎｇｂｉｐｏｌａｒｄｅｖｉｃｅｓｒｅｌａｔｉｖｅｔｏＢｉＣＭＯＳｃｉｒｃｕｉｔｄｅｌａｙ［刊．英］／Ｄｅｓ－ｏｕｋｌ．Ａ，Ｓ．…ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｃ...     

CMOS器件及其结构缺陷的显微红外发光现象研究

CMOS器件结构依靠其较低的功耗和高集成度而广泛应用于集成电路中,它在正常工作和发生失效时均存在微弱的显微红外发光现象。对CMOS结构的显微红外发光现象产生机制进行了研究和实际观察,将对深入了解CMOS器件中各种红外发光效应和分析其可靠性具有实际意义。     

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。     

辐射效应对半导体器件的影响及加固技术

与其他半导体器件相比,CMOS集成电路具有功耗小、噪声容限大等优点,对于对重量、体积、能源消耗都有严格要求的卫星和宇宙飞船来说,CMOS集成电路是优先选择的器件种类。随着半导体器件的等比例缩小,辐射效应对器件的影响也在跟着变化。这些影响包括:栅氧化层厚度、栅长的减小、横向非均匀损伤、栅感应漏电流等方面。对于微电子器件的抗辐射加固,文章就微电子器件的应用场合、辐射环境的辐射因素和强度等,从微电子器件的制作材料、电路设计、器件结构、工艺等多方面进行加固考虑,针对各种应用环境提出加固方案。     

Considerations for the development of radiation resistant devices and VLSI circuits

The impact of radiation on Very Large Scale Integration (VLSI) silicon technology is discussed with a focus on Complimentary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS). Effects of total dose, transient radiation, single event phenomena, and neutron fluence on devices and circuits are presented. General approaches to mitigating radiation effects are put forth. With proper considerations, VLSI CMOS can be enhanced to achieve several orders-of-magnitude increase in radiation tolerance.     

微电子器件的抗辐射加固技术

对各类微电子材料的抗辐射特性进行了分析 ,对 Si双极器件和 Si CMOS器件、 Ga As微波功率器件、新兴光电器件—— VCSEL、 LED以及 MEMS的抗辐射加固技术进行了探讨 ,对几种空间单粒子效应 (SEE)进行了研究     

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.     

X-ray lithography induced radiation damage in CMOS and bipolar devices

Radiation effects from a synchroton x-ray lithography source on the performance degradation and long term reliability of high performance self-aligned bipolar devices and deep sub-micron CMOS devices are studied. The hot-carrier properties of the x-ray induced damage in CMOS devices, such as interface states, positive oxide charges and neutral traps have been examined. The effect of these radiation induced defects and their impact on the DRAM circuits in terms of the performance and reliability are discussed. In the self-aligned, double polysilicon bipolar transistor structure interface states and trapped charges can be generated by the radiation source in the sidewall oxide near the emitter-base junction such damage can increase the emitter-base leakage current. This increase of base current can substantially degrade the device current gain at low bias.     

一种辐照加固的航空总线收发器电路设计

文章分析了电子元器件在空间辐照影响下的一些性能变化,考虑实际使用环境,设计了一种辐照加固的航空总线收发器电路。该电路主要实现在航空总线与协议处理电路之间信号转化的功能。与以往的双极工艺不同,文中所述的电路采用CMOS工艺结构,在实现高驱动能力、低噪声等性能的同时,降低了功耗。此外,还对电路结构进行改进,综合考虑了芯片面积等指标,选择采用体硅加固方式,有效提高了电路抗辐照的能力。收发器电路采用中微晶园单多晶双铝1．0μm工艺流片,面积约为6．45mm×6．55mm,经实验测试表明,电路抗辐照总剂量能力达到300kRad（Si）．     

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。