深亞微米nMOSFET器件的總劑量電離輻射效應研究.pdf

1、隨著數(shù)字集成電路的廣泛應用，金屬—氧化物—半導體場效應（MOSFET）器件和MOS集成電路在軍事，航天，核技術等特殊環(huán)境下的應用越來越多，其可靠性要求也越來越高。而在輻射的環(huán)境中，MOS結(jié)構(gòu)器件上所加偏置條件是影響總劑量輻射效應的重要因素。本文圍繞MOS器件X射線輻射條件下的可靠性問題，通過ISE仿真和0．25μm標準工藝實驗討論了在不同輻射偏置條件下，深亞微米nMOSFET器件電學參數(shù)與輻射總劑量的關系。 首先，本文介紹了輻射

2、在氧化層中產(chǎn)生物理和化學變化的基本機理，分析輻射感生電荷（氧化物陷阱電荷與界面態(tài)電荷）的產(chǎn)生和電學性質(zhì)，提出了中帶電壓法、電荷泵法、雙晶體管法對這兩種電荷進行分離的方法。 對深亞微米體硅nMOSFET器件在靜態(tài)偏置（五種數(shù)字IC中常用的偏置條件）方式下進行X射線總劑量輻射ISE TCAD軟件仿真，并對結(jié)果進行分析，得出了最劣偏置條件為ON偏置（柵壓為正電壓，其余電極為0電壓），最優(yōu)偏置條件為No Power偏置（所有電極都為0電

3、壓）； 最后對0．25μm標準工藝下選取的兩組器件進行輻射總劑量效應實驗，比對了關態(tài)泄漏電流，跨導和柵電流等電特性參數(shù)，得出如下結(jié)論： 實驗和仿真結(jié)果表明：對于靜態(tài)偏置而言，X射線對深亞微米體硅nMOSFET輻射時最劣偏置條件為ON偏置（柵壓為正電壓，其余電極為0電壓），最優(yōu)偏置條件為No Power偏置（所有電極都為0電壓）；其輻射感生關態(tài)泄漏電流隨著輻射總劑量的增加而增大，在ON偏置條件下，關態(tài)泄漏電流迅速增長。到深