基于SOI工艺MOS器件的辐照效应研究

摘要

随着空间技术和集成电路技术的不断发展，辐照环境中的集成电路可靠性越来越受到重视。SOI器件由于采用了全介质隔离，完全消除了体硅器件的闩锁效应，在抗辐照方面也有很好的特性。本文主要进行了SOI器件的总剂量辐照效应实验研究和单粒子效应的仿真分析。
　　本文首先研究了SOI器件低剂量率γ射线的总剂量效应，分析了剂量率和偏置条件等对器件转移特性曲线的影响，辐照对SOI器件 kink效应的影响以及界面态对PMOS亚阈值斜率和跨导的影响。实验结果表明，相同总剂量下，低剂量率的辐射效应严重；在沟道长度为0.8μm的器件中出现了亚阈值的kink现象，这是由于背栅晶体管的开启引起的；关态偏置的阈值电压漂移大于开态偏置，并且这种差别随着沟道长度的减小而逐渐加大。在输出特性中，辐照引起了NMOS器件发生 kink效应时的漏极电压升高。界面态对 PMOS亚阈值斜率和跨导的影响大小不同，主要是由于偏置条件的变化引起了界面态状态的变化引起的。在单粒子效应方面，建立了SOI器件的2D和3D模型，给出了单粒子辐照后的电势分布，验证了漏斗模型；然后分析了不同的因素对收集电流和收集电荷的影响，包括漏极电压、LET、入射位置和入射角度等；最后对比了2D和3D模型的收集电流，指出2D模型的收集电荷与3D模型相差较大，在条件允许的情况下，应该尽量采用3D仿真。