CMOS／SOS器件亚阈区的总剂量电离辐照特性

采用Ｉ－Ｖ亚阈测量技术，分析了封闭栅和条形栅结构ＣＭＯＳ／ＳＯＳ器件的ｌｏｇＩ－Ｖ曲线亚阈斜率和阈电压的总剂量电离辐照特性，以及不同的辐照偏置条件对上述两个电参数的影响。结果表明，在总剂量辐照下，封闭栅和条形栅ＣＭＯＳ／ＳＯＳ器件的阈电压及ｌｏｇＩ－Ｖ曲线亚阈斜率的变化趋势。     

伽马射线辐照总剂量对CMOS／SIMOX器件的影响

我们把用SIMOX工艺所形成的纵向隔离结构和新开发的横向隔离结构结合起来,研制出抗辐照CMOS/SIMOX器件。 n沟MOSFET的纵向隔离由多层高浓度氧掺杂多晶硅和埋层二氧化硅组成,横向隔离由多层薄的侧壁二氧化硅、侧壁多晶硅和厚的场二氧化硅组成。p沟MOSFET的纵向隔离结构与n沟MOSFET相同,但其横向隔离中没有侧壁多晶硅层,而是使用厚的场二氧化硅层。高浓度氧掺杂多晶硅和侧壁多晶硅层用来屏蔽被俘获在埋层二氧化硅和场二氧化硅中的辐照感生正电荷。利用这些隔离结构和薄栅二氧化硅层开发的CMOS/SIMOX器件,即使在经受2Mrad(Si)的~(60)Co伽马射线辐照之后,仍具有良好的工作特性。     

CMOS／SIMOX例相器的抗总剂量辐照特性

对条栅ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ例相器在不同偏置条件下进行了６０Ｃｏγ射线的总剂量辐照试验，比较研究了ＰＭＯＳ、ＮＭＯＳ对倒相器功能的影响，发现ＮＭＯＳ抗总剂量辐照性能比ＰＭＯＳ差，主要是ＮＭＯＳ引起器件功能的失效。     

CMOS／SIMOX倒相器的抗总剂量辐照特性

对条栅ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ倒相器在不同偏置条件下进行了＾６０Ｃｏγ射线的总剂量辐照试验，比较研究了ＰＭＯＳ、ＮＭＯＳ对倒相器功能的影响，发现ＮＭＯＳ抗总剂量副照性能比ＰＭＯＳ差，主要是ＮＭＯＳ引起器件功能的失效。     

短沟道CMOS／SIMOX器件及电路的辐照特性研究

利用薄膜全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＯＩ工艺成功地研制了沟道长度为１．０μｍ的薄膜抗辐照ＳＩＭＯＸＭＯＳＦＥＴ、ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ反相器和环振电路，Ｎ和ＰＭＯＳＦＥＴ在辐照剂量分别为３ｘ１０５ｒａｄ（Ｓｉ）和７ｘ１０５ｒａｄ（Ｓｉ）时的阈值电压漂移均小于１Ｖ，１９级ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ环振经过５ｘ１０５ｒａｄ（Ｓｉ）剂量的电离辐照后仍能正常工作，其门延迟时间由辐照前的２３７ｐｓ变为３２８ｐｓ。     

SIMOX技术及CMOS／SIMOX器件的研究与发展

SIMOX技术是最具有发展前途的SOI技术之一。在发展薄硅层、深亚微米OMOS/SOI集成电路中,SIMOX技术占有极其重要的地位。本文综述了SIMOX基片的形成、高质量SIMOX基片的制备方法。阐述了薄硅层OMOS/SIMOX器件的工艺特点以及器件的性能特点。本文也就SIMOX技术及GMOS/SIMOX器件的研究现状及发展趋势进行了讨论。     

不同类型双极晶体管抗辐照性能的研究

时于制作工艺相同的NPN和LPNP两种类型的双极型晶体管进行了辐照实验,研究了不同类型双极晶体管的电离总剂量辐射损伤机理和退火效应。实验结果表明：在相同的辐照总剂量下．LPNP型双极晶体管的归一化电流增益的下降比NPN型双极晶体管的下降多．说明LPNP型双极晶体管的辐照敏感性更强。这与NPN和LPNP这两种类型的双极晶体管的辐射损伤机理的不同有关。对于NPN型双极晶体管,电离辐照总剂照效应主要是造成氧化物正电荷的积累：而对于LPNP型双极晶体管．电离辐照总剂量效应主要是造成界面态密度的增加。     

全耗尽CMOS／SIMOX器件研制

在表层硅厚度为１８０ｕｍ的ＳＩＭＯＸ材料上，用局部增强氧化隔离等工艺研制了沟道长度为２．５μｍ的全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ器件。该工艺对边缘漏电的抑制及全耗尽结构对背沟漏电的抑制降低了器件的整体漏电水平，使ＰＭＣＯＳ和ＮＭＯＳ的漏电分别达到３．Ｏ×１０－１１Ａ／μｍ和２．２×１０－１０Ａ／μｍ。５Ｖ时，例相器的平均延迟时间达６ｎｓ。     

辐射感生场氧漏电流对CMOS运算放大器特性的影响

介绍了不同版图结构制作的 CMOS运放电路的电离辐照实验结果 ,分析比较了在常规版图及采用了保护环措施后制作的运放电路辐照响应之间的差异。结果显示 ,常规版图制作的运放电路 ,由于存在不易消除的场氧漏电 ,其电路的辐射敏感性会明显增大。而加入保护环后 ,能明显消除这一不利影响 ,从而使电路的抗辐照特性得到改善。     

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。     

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。     

PMOS辐照检测传感器总剂量效应模型研究

根据PMOS辐照检测传感器在辐照时所产生的氧化层电荷(Qot)的两个不同模型,模拟计算了不同剂量条件下的亚阈值特性。结果表明,在满足一阶动力学方程下建立的Qot模型与实验结果较为吻合,并适用于更大范围的辐照剂量。此外,还讨论和计算了栅氧化层厚度、沟道掺杂浓度等参数对PMOS辐照检测传感器特性的影响。结果表明,栅氧化层厚度是影响阈值电压漂移量的主要因素。     

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。     

COMS器件总剂量效应长线传输在线测试系统

主要介绍了长线在线测试系统在^60Co源辐场中的应用,实验中,解决了辐射场低能散射对小电流测量带来的影响问题,在线测量减少了移位测量中的操作繁琐及退火效应带来的差异。该系统具有操作简单、测量方便、测量数据可靠的特点。     

短沟道薄硅膜CMOS/SIMOX电路的研究

通过大剂量氧离子注入(150key,2×10~(18)O~+/cm~2)及高温退火(1100℃,8h)便可形成质量较好的SIMOX结构。本文报道了制备在硅膜厚度为160nm的SIMOX结构上的短沟道CMOS/SIMOX电路特性。实验结果表明:薄硅膜器件有抑制短沟道效应(如阈值电压下降)、改善电路的速度性能等优点,因而薄硅膜SIMOX技术更适合亚微米CMOS IC的发展。     

退火工艺对注F MOSFET辐照特性的影响

比较了注F后900℃ N_2退火30分钟和950℃ N_2退火10分钟两种退火方式制作的P沟MOSFET和N沟MOSFET的电离辐照行为。结果发现,注F后900℃ N_2退火30分钟具有较强的抑制辐射感生氧化物电荷和界面态增长的能力。用退火工艺影响栅介质中缺陷的消除模型对实验结果进行了讨论。     

CMOS运算放大器电离辐照的后损伤效应

介绍了CMOS运算放大器经60CoY辐照及辐照后在不同温度下随时间变化的实验结果，并通过对差分对单管特性和电路内部各单元电路损伤退化的分析，探讨了引起电路“后损伤”效应的原因。结果表明，由辐照感生的氧化物电荷和界面态的消长及差分对管的不匹配，是造成电路继续损伤劣化的根本原因。对于CMOS运算放大器电路，在抑制辐照感生的氧化物电荷和界面态增长的同时，改善电路间的对称性和匹配性，对提高电路的抗辐射能力是至关重要的。