注F CC4007电路的电离辐射效应

本文分析研究了用注Ｆ工艺制作的ＣＣ４００７电路Ｃｏ６０γ辐照响应结果．实验表明、把适量的Ｆ引入栅介质，能明显减少辐射感生氧化物电荷积累和界面态的增长，从而引起较小的阈电压漂移和Ｎ沟静态漏电流的增长．器件导电类型和辐照栅偏压不改变注Ｆ栅介质的抗辐照特性．注Ｆ栅介质辐照敏感性的降低可归结为Ｆ能减小Ｓｉ／ＳｉＯ２界面应力、并部分替换在辐照场中易成为电荷陷阱的应力键和弱健等的缘故．     

注FCC4007电路的电子和X射线辐照效应

分析研究了用注Ｆ工艺制作的ＣＣ４００７ 电路电子和Ｘ射线辐照响应结果。实验表明,把适量的Ｆ注入栅场介质,能明显抑制辐射所引起的ＰＭＯＳＦＥＴ 阈电压的负向漂移和ＮＭＯＳＦＥＴ阈电压的正向回漂及静态漏电流的增加。Ｉ－Ｖ特性表明,栅介质中的Ｆ能减小辐射感生氧化物电荷和界面态的增长积累。注Ｆ栅介质电子和Ｘ射线辐照敏感性的降低,是Ｓｉ－Ｆ结键释放了Ｓｉ／ＳｉＯ２ 界面应力,并部分替换在辐照场中易成为电荷陷阱的Ｓｉ－Ｈ弱键的缘故。     

两种注F层面的PMOSFET电离辐射响应特性

报道了栅氧化淀积多晶硅前后分别注入43keVF离子的Si栅P沟MOSFET电离辐射响应关系。结果发现,多晶硅面注F具有较强的抑制辐射感生阈电压漂移,控制氧化物电荷和界面态生长的能力。用多晶硅面注F带入栅介质较少注入缺陷和较多替代辐射敏感应力键的F离子模型对实验结果进行了讨论。     

MOSFET的热载流子损伤及其退火

对国内常规54HC工艺制作的PMOSFET进行了F-N热载流子注入损伤实验,研究了MOSFET跨导、阈电压等参数随热载流子注入的退化规律,特别是从微观氧化物电荷和界面态变化对阈电压影响角度,对国内外较少见报道的MOSFET热载流子损伤在室温和高温(100°C)下的退火特性进行了研究,并从该角度探讨了MOSFET热载流子注入产生氧化物电荷和界面态的特性。     

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.     

国产中高压抗辐照功率MOSFET单粒子效应

功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)空间使用时易遭受重离子轰击产生单粒子效应(单粒子烧毁和单粒子栅穿)。本文对国产新型中、高压(额定电压250 V,500 V)抗辐照功率MOSFET的单粒子辐射效应进行了研究,并采取了有针对性的加固措施,使器件的抗单粒子能力显著提升。结果表明：对250 V KW2型功率MOSFET器件进行Bi粒子辐照,在栅压等于0 V时,安全工作的漏极电压达到250 V;对500 V KW5型功率MOSFET器件进行Xe粒子辐照,在栅压等于0 V时,安全工作的漏极电压达到400 V,并且当栅压为-15 V时,安全工作的漏极电压也达到400 V,说明国产中、高压功率MOSFET器件有较好的抗单粒子能力。     

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。     

注F MOS器件的可靠性研究

对注FMOSFET和CC4007电路进行了60Co－γ辐照和退火行为的分析研究，结果表明：栅介质中F的引入，能明显减小CC4007电路辐射感生阈电压的漂移和静态漏电流的增长；抑制高温贮藏引起的CC4007电路漏电流的退化，减小辐射感生氧化物电荷和界面态在退火过程中的再生长速度．F－Si键的形成将减小MOS栅氧介质的电导率．     

槽栅功率MOSFET单粒子微剂量效应电荷沉积模型

重离子会在槽栅功率MOSFET器件中引起电压电流特性漂移,即单粒子微剂量效应。为表征该效应,本文提出了一个电荷沉积模型。该模型可用来计算重离子轰击氧化层后引起的电荷沉积及电荷输运过程。应用本模型计算了单个Xe离子在二氧化硅/硅界面沉积的空穴正电荷。通过将该计算结果导入Sentaurus仿真软件中,模拟了单个Xe离子轰击槽栅MOSFET后引起的电压电流曲线漂移。模拟结果与相关实验结果一致。最后,应用本模型研究了不同参数对槽栅功率MOSFET单粒子微剂量效应的影响。     

FinFET器件的集约阈电压模型

对FinFET器件(或称三栅MOSFET器件)的二维截面做了解析静电学分析以得出阈电压的计算公式.结果显示,由于三栅结构在高度方向的限制作用,需要引入一个H系数来修正栅电容,随着高度不断变大,它渐近于双栅MOSFET器件的情况.由该解析模型得出的电势分布与数值模拟结果吻合.提出了一个包含量子效应的Fin-FET器件的集约阈电压模型,结果表明,当高度或者顶栅的氧化层厚度变小时,栅电容及阈电压都会上升,这与FinFET设计时发现的趋势是相符合的.     

PMOS剂量计的稳定性研究

在室温条件下 ,研究了辐照偏置、总剂量和剂量率对 PMOS剂量计辐照剂量记录 -阈电压的稳定性影响 ,观察了辐照后阈电压在不同栅偏条件下的变化趋势和幅度。分析认为慢界面陷阱中电荷的“充放电”是造成不稳定的首要原因。结果表明 ,该种由慢界面态造成的阈电压变化在每次开机测量下具有重复性。讨论了在 PMOS剂量计中提高稳定性的办法。     

背栅偏置对掩埋氧化层辐射感生陷阱电荷调控规律及机理

研究了辐照过程中施加背栅偏置对掩埋氧化层(BOX)辐射感生陷阱电荷的调控规律及机理。测试了130 nm部分耗尽绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管在不同背栅偏置条件下辐射损伤规律,试验结果显示辐照过程中施加正向背栅偏置可以显著增强辐射陷阱电荷产生,而施加负向背栅偏置并不能明显抑制氧化物陷阱电荷的产生,甚至在进一步提高负向偏置时会使氧化物陷阱电荷的数量上升。通过TCAD器件模拟仿真研究了背栅调控机理,研究结果表明:尽管负向背栅偏置可使辐射感生陷阱电荷远离沟道界面,但随着BOX层厚度减薄该区域电荷仍可导致器件电参数退化,且提高负向偏置电压可进一步增强陷阱电荷产生,加剧辐射损伤。     

栅氧化层及界面电荷对SiC MOSFET阈值电压稳定性的影响

阈值电压不稳定是SiC MOSFET的一个主要问题，而栅氧化层及界面电荷是引起器件阈值电压不稳定的关键因素。结合三角波电压扫描法和中带电压法提取了SiC MOSFET中的栅氧化层陷阱电荷面密度、界面陷阱电荷面密度和可动电荷面密度随应力时间的变化量，总结了三种电荷面密度变化量在不同应力时间下的变化规律，分析了其对器件阈值电压不稳定性的影响，同时推测了长时间偏压作用下SiC MOSFET阈值电压稳定性的劣化机制。测试结果表明，栅氧化层陷阱电荷面密度、界面陷阱电荷面密度和可动电荷面密度在不同偏压温度下随应力时间的变化规律不同，常温应力下器件阈值电压稳定性劣化主要与栅氧化层陷阱电荷有关，而高温下，则主要与界面陷阱电荷有关。     

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。     

超低比导通电阻SOI双栅槽型MOSFET

本文提出了超低比导通电阻(Ron,sp) SOI双栅槽型MOSFET(DG Trench MOSFET)。此MOSFET的特点是拥有双栅和一个氧化物槽：氧化物槽位于漂移区,一个槽栅嵌入氧化物槽,另一个槽栅延伸到埋氧层。首先,双栅依靠形成双导电沟道来减小Ron,sp;其次,氧化物槽不仅折叠漂移区,而且调制电场,从而减小元胞尺寸,增大击穿电压。当DG Trench MOSFET的半个元胞尺寸为3μm时,它的击穿电压为93V,Ron,sp为51.8mΩ?mm2。与SOI单栅MOSFET(SG MOSFET)和SOI单栅槽型MOSFET(SG Trench MOSFET)相比,在相同的BV下,DG Trench MOSFET的Ron,sp分别地降低了63.3%和33.8%。     

多晶硅栅光刻前后注F对MOS器件辐射特性的影响

分析研究了Ｈ２＋Ｏ２合成栅氧化、多晶硅栅光刻前后注Ｆ和Ｐ的沟和Ｎ沟ＮＯＳＦＥＴ，在最劣γ辐照偏置下的阈电压和Ｉｄｓ－Ｖｇｓ亚阈特性的辐射影响应。结果表明，多晶硅栅光刻前注Ｆ比光刻后注Ｆ和未注Ｆ，具有更强的抑制辐射感生氧化物电荷积累和界面态生长的能力。其辐射敏感性的降低可能归结为ＳｉＯ２栅介质和Ｓｉ／ＳｉＯ２界面附近Ｆ的浓度相对较大以及栅场介质中Ｆ注入缺陷相对较少所致。     

高功率条件下MOSFET栅电荷特性的测量方法

提出了一种高功率条件下MOSFET栅电荷特性的有效测量方法。在半桥电路的下管开启过程中,沟道出现高电流和高电压同时存在的情况,产生很高的瞬态功率。对于传统栅电荷测试方案,这不仅要求直流电源具备相当的功率输出,而且会在高功率区产生严重的自热效应,无法得到准确的栅电荷特性曲线。文章基于栅电荷测试的基本物理过程和关系,通过测量大电压-小电流与大电流-小电压下的栅电荷特性,获得了高功率条件下MOSFET的栅电荷特性。结果表明,该方法得到的栅电荷特性曲线及参数值与标准规格书的结果非常接近,具有很好的工业应用价值。     

注氮工艺对SIMOX器件电特性的影响

研究了氮离子注入对SIMOX器件电特性的影响． 氮注入SIMOX的埋氧层并退火后，将减小前栅MOSFET/SIMOX的阈电压，提高其漏源击穿电压但对栅击穿电压影响较小.氮注入方式对SIMOX器件的I-V特性有重要影响．     

多晶硅栅光刻前后注F对MOS器件辐照特性的影响

分析研究了Ｈ２＋Ｏ２合成栅氧化、多晶硅栅光刻前后注Ｆ和Ｐ的沟和Ｎ沟ＮＯＳＦＥＴ，在最劣γ辐照偏置下的阈电压和Ｉ（ｄｓ）－Ｖ（ｇｓ）亚阈特性的辐射影响应．结果表明，多晶硅栅光刻前注Ｆ比光刻后注Ｆ和未注Ｆ，具有更强的抑制辐射感生氧化物电荷积累和界面态生长的能力．其辐射敏感性的降低可能归结为ＳｉＯ２栅介质和Ｓｉ／ＳｉＯ２界面附近Ｆ的浓度相对较大以及栅场介质中Ｆ注入缺陷相对较少所致．     

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。