总剂量效应

摘要： 对总剂量辐射环境下不同偏置状态的碳化硅功率场效应管(SiC VDMOS)的动态特性进行了相关研究。在比较3种偏置状态下^(60)Coγ射线辐照对于SiC VDMOS器件阈值电压和开关特性影响的基础上,进行了室温退火试验。结果表明,随^(60)Coγ射线辐照剂量的增加,氧化层积累陷阱电荷,导致静态特性中阈值电压降低。同时器件动态特性中开启时间略微缩短,关断时间骤增,开关损耗增大。器件受辐照后耗尽层厚度和阈值电压发生的变化是其开启和关断响应差异性退化的主要原因。

摘要： 使用Silvaco TCAD软件建立PMOS器件模型,仿真模拟得到了PMOS器件γ射线总剂量效应,提取了氧化层及界面处陷阱电荷共同影响后器件的电学参数并验证了退化程度。仿真结果表明,PMOS器件沟道越短,有效沟道长度占比总沟道长度就越少,器件退化加剧。开展了宽长比为500 nm/30 nm的30 nm PMOS器件的总剂量效应实验。实验表明,γ射线的持续辐照会使器件发生退化,阈值电压负向漂移,亚阈摆幅变化量增大。仿真结果与实验数据均表明,浅沟槽隔离氧化层陷阱电荷是造成器件退化的主要影响因素。

摘要： 采用X射线作为辐射源开展总剂效应实验是一种可行有效的总剂量效应研究手段。本文首先简要介绍项目组搭建的一台基于10 keV X射线的总剂量效应实验平台的基本组成和各模块功能,并给出了10 keV X射线源辐射场的各项指标测量结果,包括剂量率、能谱特性和辐射场面积等信息。在此基础上,给出了该平台在晶圆级电参数测量时的性能指标,平台提供的探卡测试解决方案,可实现48通道的并行辐照加偏和效应测试,小电压测量时漏电流小于10 pA。最后,利用该平台对40 nm工艺MOSFET开展了总剂量效应研究,获得了该器件的效应规律和损伤机制。结果表明:搭建的10 keV X射线的总剂量效应实验平台对国产电子器件抗辐射加固技术研究具有重要意义。

摘要： 利用Silvaco TCAD软件,研究了电离总剂量(total ionizing dose,TID)效应对28 nm NMOSFET转移特性的影响。构建了28 nm NMOSFET 3维仿真模型,分3种情况探究了TID效应影响下,场氧化层和栅氧化层对NMOSFET的阈值电压、漏电流和跨导的影响。仿真结果表明,在TID效应影响下,28 nm NMOSFET场氧化层对器件阈值电压、漏电流和跨导的影响都明显大于栅氧化层,随着器件尺寸的减小,场氧化层在TID效应中对NMOSFET电学特性的影响较大。仿真结果为进一步探究NMOSFET的TID效应提供了参考。

摘要： 本文研究了300 V绝缘体上硅横向双扩散金属氧化物半导体场效应管在电离辐射总剂量效应下的线性电流退化机理,提出了一种具有超薄屏蔽层的抗辐射结构实现线性电流加固.超薄屏蔽层位于器件场氧化层的下方,旨在阻止P型掺杂层表面发生反型,从而截断表面电流路径,有效抑制线性电流的退化.对于横向双扩散金属氧化物半导体场效应管,漂移区上的场氧化层中引入的空穴对线性电流的退化起着主导作用.本文基于器件工艺仿真软件,研究器件在辐照前后的电学特性,对超薄屏蔽层的长度、注入能量、横向间距进行优化,给出相应的剂量窗口,在电离辐射总剂量为0—500 krad(Si)的条件下,将最大线性电流增量从传统结构的447%缩减至10%以内,且辐照前后击穿电压均维持在300 V以上.

摘要： 为实现航天器减重增效的目的,FinFET工艺制造的半导体器件因制程小、功耗低和性能佳等优势,成为宇航级集成电路内部功能单元的有力竞争者。空间辐射环境诱发的半导体器件总剂量和单粒子效应是限制航天器在轨寿命的关键因素,FinFET器件的抗辐射性能与工艺参数密切相关,文中从不同工艺参数下FinFET器件的辐射性能退化着手,比较了掺杂浓度、鳍尺寸和材料种类对总剂量和单粒子效应的影响,详细分析了FinFET器件的辐射损伤行为和性能演化规律,为FinFET器件的抗辐射加固提供了科学依据。

摘要： 总剂量效应是制约COTS器件空间应用的主要因素之一。为满足空间应用对电子系统高性能、小型化及抗辐射的需求,对一种基于COTS器件的SiP微系统的抗总剂量效应加固方案进行设计,采用模型分析与地面试验结合的方法对微系统的抗总剂量辐射能力进行评估。该评估方法将微系统作为设备与器件的一种结合体,先按照设备进行整体模型评估,后按照器件进行试验评估,提高了评估的效率,具有较强的工程实用价值。^(60)Co γ射线辐照试验结果表明:加固后SiP微系统的抗总剂量能力不低于150 krad(Si),可以满足相关任务应用需要。该微系统的抗总剂量效应加固设计和总剂量效应评估方法可为相关微系统研制提供参考。

摘要： 异质结带隙渐变使锗硅异质结双极晶体管(SiGeHBT)具有良好的温度特性,可承受-180~+200°C的极端温度,在空间极端环境领域具有诱人的应用前景。然而,SiGeHBT器件由于材料和工艺结构的新特征,其空间辐射效应表现出不同于体硅器件的复杂特征。本文详述了SiGeHBT的空间辐射效应研究现状,重点介绍了国产工艺SiGeHBT的单粒子效应、总剂量效应、低剂量率辐射损伤增强效应以及辐射协同效应的研究进展。研究表明,SiGeHBT作为双极晶体管的重要类型,普遍具有较好的抗总剂量和位移损伤效应的能力,但单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题。由于工艺的不同,国产SiGeHBT还表现出显著的低剂量率辐射损伤增强效应响应和辐射协同效应。

摘要： 为探索锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)总剂量效应的损伤机理,采用半导体器件三维模拟工具(TCAD),建立电离辐照总剂量效应损伤模型,分析比较电离辐射在SiGe HBT不同氧化层结构的不同位置引入陷阱电荷缺陷后,器件正向Gummel特性和反向Gummel特性的退化特征,获得SiGe HBT总剂量效应损伤规律,并与^(60)Coγ辐照实验进行对比.结果表明:总剂量辐照在SiGe HBT器件中引入的氧化物陷阱正电荷主要在pn结附近的Si/SiO_(2)界面处产生影响,引起pn结耗尽区的变化,带来载流子复合增加,最终导致基极电流增大、增益下降;其中EB Spacer氧化层中产生的陷阱电荷主要影响正向Gummel特性,而LOCOS隔离氧化层中的陷阱电荷则是造成反向Gummel特性退化的主要因素.通过数值模拟分析获得的SiGe HBT总剂量效应损伤规律与不同偏置下^(60)Coγ辐照实验的结论符合得较好.

摘要： 文章梳理了面向航天器总体设计的空间辐射效应分析技术现状,重点归纳了航天器空间辐射效应分析中需关注的总剂量效应、位移损伤效应、单粒子效应分析的要素、分析方法及软件工具,并结合近年来国际上空间辐射环境模型的最新进展,就辐射环境动态变化认知、在轨辐射风险表征、陌生轨道区域辐射环境影响分析等方面提出国内空间辐射效应分析技术的不足及后续发展建议。

摘要： 研究衬底偏置效应对超深亚微米SOI器件总剂量效应的影响.在TG偏置下,以不同剂量的60Co辐照130nm SOINMOSFET器件,监测辐照前后不同尺寸器件在不同衬底偏压下的电学参数.对于PD SOI NMOS器件而言,短沟道器件受到总剂量辐照影响更敏感,且对于短沟道器件,宽长比越大,辐射导致的器件损伤亦更大.掩埋氧化物中辐射导致的陷阱电荷将耗尽附近的中性体区,在辐射一定剂量后,部分耗尽器件将转变为全耗尽器件,并且可以观察到辐射诱导的耦合效应.对于10um/0.35um的器件,辐照后出现了明显的阈值电压漂移和大的漏电.辐照前衬底偏压为负时的转移特性曲线相比于衬底电压为零时发生了正向漂移.当衬底电压Vb=-1.1时正栅耗尽区已经增加到与顶层硅厚度相等,器件处于全耗尽状态,|Vb|的继续增加无法导致耗尽区的继续增加,转移特性曲线不随着|Vb|增加继续向右漂移,说明体区负偏压已经无法实现耗尽区宽度的调制,因此器件的转移特性曲线也没有出现类似辐照前的正向漂移.对于SOI NMOS器件,体区负偏压可以在一定程度上抑制辐射增强的寄生效应,从而改善器件辐照后的电学特性.

摘要： 本文首先分析了NAND型Flash存储器的总剂量效应失效模式,然后根据器件的失效模式和失效现象对测试系统的功能提出了要求,并对测试系统的实现方法进行了介绍.利用研制的测试系统,进行了NAND型Flash存储器总剂量辐照实验,研究了辐照偏置和工艺尺寸对器件总剂量效应的影响.

摘要： 在器件结构、辐照偏置相同的情况下,研究不同沟道长度的总剂量辐射响应.氧化层中辐射诱生陷阱正电荷是导致器件特性退化的关键.寄生侧壁晶体管会因浅沟槽隔离氧化层中的陷阱电荷沟道反型,产生大的关态漏电流.由于SOI器件绝缘埋层的存在,同样会存在陷阱正电荷,对器件特性产生影响.研究表明,沟道越短,泄漏电流越大,辐照会增强短沟道效应.

摘要： 在轨运行的空间探测仪器不可避免的受空间宇宙线和高能粒子的辐射.典型的空间辐射带来的影响有总剂量效应(TID)、单粒子锁定(SEL)和单粒子翻转(SEU).尽管星载探测器设计规范要求尽量采用高等级的元器件,但最近几年的空间探测仪器为了追求更好的性能(紧凑体积、低功耗、高速度),不得不筛选等级较低的工业级器件、专用集成电路(ASIC).即使高等级的电子器件,比如SRAM/FPGA也不可避免的受到SFU事件的影响.这些都需要在仪器研制中采取必要的措施.本文结合多个项目工程经验,介绍在空间探测仪器研制中为降低TID、SEL、SEU效应带来危害而采取各种电子学软硬件设计手段.

摘要： 本文将分析空间辐射效应的分类及作用机理,重点论述单粒子效应与总剂量效应对SAR ADC造成的影响以及目前针对这两类效应的加固方法.总体来讲，SAR ADC中数字电路部分的抗辐射加固技术相对来说比较成熟，但是模拟模块如DAC电容阵列、带隙基准的加固技术仍是难点，也将是抗辐射SAR ADC研究所面临的最艰巨的任务之一。近年来我国航天事业迅猛发展，在载人航天、探月等关键技术均有所突破，但关键宇航器件受制于人的局面并未得到根本扭转，高性能抗辐射FPGA、ABC及DAC等关键集成电路依然没有实现国产化。

摘要： 本文测量了SiGe HBT直流增益在60Coγ辐照过程中随剂量及电流注入水平的变化.实验结果显示在累计辐照剂量超过5000Gy(Si)后,器件增益变化与辐照剂量存在线行反比关系,且增益损伤系数与器件注入水平有关;器件在受到总剂量为2.78×104Gy(Si)辐照后,器件静态基极电流Ib、集电极电流Ic、静态直流增益及最大振荡频率fmax出现不同程度退化,但器件其它电参数如特征截止频率fT、交流增益|H21|及结电容(CCBO)与辐照前相比未出现显著退化.模拟分析了SiGe HBT参数退化机理.

摘要： 为了解国产0.18微米混合信号集成电路抗辐射性能，本文针对集成电路用MOS晶体管，研究了其直流及1/f噪声在60Coγ电离辐射环境下的变化规律.实验过程中，对实验样品辐照前后直流特征曲线、1/f噪声功率谱进行了测试。研究结果表明：辐照前后阈值电压、栅极电流变化均很小：在总剂量辐照下，NMOS晶体管漏电流增大,1/f噪声功率增大，而PMOS晶体管漏电流及1/f噪声功率则基本没有变化。分析表明NMOS晶体管漏电流和1/f噪声功率的变化均和器件的横向寄生晶体管有关.所以,相比较栅氧化层，隔离氧化层仍然是其电离辐射环境下的短板。最后结合器件结构、工艺等对辐照引起的晶体管电离损伤效应进行了初步分析和探讨。

摘要： 介绍了一种400V/3.1A抗总剂量效应的VDMOS产品的设计,包括纵向和横向结构设计,总剂量效应及加同技术.主要对栅氧化层进行加固,高质量和较薄的栅氧化层可以有效抗总剂量辐射.采用这种技术设计的VDMOS产品达到了抗总剂量100krad/Si的水平,辐照后产品阈值电压和漏源漏电流变化很小,满足使用要求.

摘要： 分析了高精度星敏感器的薄弱环节CCD探测器,介绍了其敏感的几种电离辐射效应及产生机理;提出了采用CCD受辐照后所成图像的平均灰度值和标准差来判断星敏感器CCD的抗总剂量辐射指标,并以KAI-4021CCD为样本进行了辐照试验,结果表明此款CCD的抗电离总剂量不低于110Krad(si).

摘要： 采用抗辐射设计加固技术，基于0.5微米CMOS双阱工艺，设计了抗辐射加固单片Boost型DC-DC转换器。从系统设计角度出发，综合采用了同步整流、高开关频率、动态斜坡补偿等技术提高DC-DC转换器性能和抗辐射能力；通过增大环路稳定裕度，有效的提高转换器反馈环路的抗辐射能力。电路级加固分别从模拟电路加固和数字电路加固着手；器件级采取的加固措施是输出功率MOS管采用环形栅设计，其它部分MOS管均采用H栅设计。辐射试验测试结果证明了抗辐射设计加固技术的有效性。

摘要： 本发明公开了一种热载流子效应和总剂量效应的一种耦合仿真方法，主要解决现有技术无法准确得到NMOS场效应管电学特性随时间变化的问题，其实现方案是：利用TCAD工具的Sentaurus软件进行建模得到NMOS器件结构；对该器件利用施加的热载流子应力提取出器件的栅氧化层电荷和界面态陷阱电荷浓度进行仿真，得到器件在热载流子应力下的电学特性；然后激活Radiation模型进行总剂量效应和热载流子效应的耦合仿真，得到器件在耦合应力下的退化特性。本发明相比现有技术采用加固定电荷的方法，能更加准确的反映出总剂量效应对热载流子效应的影响，可用于获得NMOS场效应晶体管的电学特性。

摘要： 本发明公开了一种抗总剂量效应的MOS场效应管，属于MOS场效应管的设计技术领域。该场效应管在源区和漏区的边缘使用多晶硅环绕源区和漏区两极，同时多晶硅覆盖有源区的边缘形成的蝴蝶柵形结构，因为P管不存在边缘寄生晶体管反型的问题，所以只对N管采用蝴蝶栅结构。该结构能够减少总剂量辐射下的MOS器件的SiO2中产生的辐射感生陷阱电荷和在Si/SiO2界面产生辐射感生界面态。从而减少MOS器件阈值电压漂移，防止沟道载流子迁移率降低，防止漏电流增加。该蝴蝶柵形结构能够完全消除辐射感生边缘寄生晶体管效应，并且与商用工艺相兼容，使用该方法设计的集成电路，能够在整体上具有抗总剂量效应的功能。

摘要： 本发明涉及一种多栅鳍式场效应晶体管电离总剂量效应的仿真方法，该方法利用TCAD仿真软件，依据器件实际的工艺和结构特性，建立三维仿真结构；通过调用基本物理模型，计算器件基本工作特性；将基本特性仿真结果与试验结果对比，修正仿真中的工艺参数和物理模型中的经验参数，使仿真结果最大程度与试验结果拟合；再增加电离总剂量辐射效应模型，并设置模型和材料参数，计算器件的总剂量辐射损伤特性；将器件辐射损伤特性仿真结果与试验结果对比，修正辐射效应模型参数和氧化层材料参数，使仿真结果最大程度与辐照试验结果拟合，获得器件电离总剂量辐照后基本电学特性和物理参数。本发明可准确揭示多栅鳍式场效应晶体管总剂量效应的损伤机制。

摘要： 本发明公开了一种热载流子效应和总剂量效应的一种耦合仿真方法，主要解决现有技术无法准确得到NMOS场效应管电学特性随时间变化的问题，其实现方案是：利用TCAD工具的Sentaurus软件进行建模得到NMOS器件结构；对该器件利用施加的热载流子应力提取出器件的栅氧化层电荷和界面态陷阱电荷浓度进行仿真，得到器件在热载流子应力下的电学特性；然后激活Radiation模型进行总剂量效应和热载流子效应的耦合仿真，得到器件在耦合应力下的退化特性。本发明相比现有技术采用加固定电荷的方法，能更加准确的反映出总剂量效应对热载流子效应的影响，可用于获得NMOS场效应晶体管的电学特性。

摘要： 本发明公开了一种抗总剂量效应的MOS场效应管，属于MOS场效应管的设计技术领域。该场效应管在源区和漏区的边缘使用多晶硅环绕源区和漏区两极，同时多晶硅覆盖有源区的边缘形成的蝴蝶柵形结构，因为P管不存在边缘寄生晶体管反型的问题，所以只对N管采用蝴蝶栅结构。该结构能够减少总剂量辐射下的MOS器件的SiO

摘要： 用于宇航级芯片总剂量效应防护的稀土‑高Z‑石墨烯‑复合涂层及其制备方法，属于辐射防护技术领域。本发明为了解决现有空间抗总剂量效应防护材料性能单一的技术问题。本发明是由功能填料和树脂基体组成的。所述的功能填料是由表面定向排布有稀土金属氧化物与高Z材料的石墨烯纳米卷组成，然后将其与树脂基体混合，利用超声辅助热喷涂装置将其涂覆于宇航级芯片表面，分段固化成型。本发明可有效提高复合涂层整体的总剂量效应辐照性能，有效防止辐照对涂层及基底产生降解和性能退化作用。

摘要： 本发明涉及一种SiC MOSFET器件总剂量效应试验方法，主要应用于SiC MOSFET总剂量效应试验。本发明可以解决SiC MOSFET的总剂量试验问题，实现了对SiC MOSFET复杂总剂量效应的验证，在试验过程中，对总剂量辐射诱生缺陷引起的阈值电压漂移和SiC MOSFET界面附近固有的近界面陷阱电荷引起的阈值电压漂移分别测量，对测试结果进行综合分析计算，可以给出SiC MOSFET器件抗总剂量效应能力，给用户进行应用抗辐射加固设计和生产厂家进行器件加固起到一定的指导作用。

摘要： 本发明涉及空间总剂量效应，具体涉及基于终点对齐辐照的空间电子系统总剂量效应试验方法，用于解决现有电子系统总剂量效应试验方法不能完全保证电子系统抗总剂量性能评价的可靠性及准确性的不足之处。该基于终点对齐辐照的空间电子系统总剂量效应试验方法，结合电子系统试验的特点设计了方法一至方法四，使本发明相较于基于始点对齐的总剂量效应试验方法符合实际情况，且易于操作，保证了空间电子系统抗总剂量性能评价的准确性，以及航天器在轨安全可靠运行。

摘要： 本发明公开了一种模拟MOSFET器件总剂量效应的高性能仿真方法，并给出了总剂量效应作用下MOSFET器件内部和外部的电信息。该方法首先通过自由六面体网格对MOSFET器件的几何模型进行剖分；然后，采用控制体积有限元法(CVFEM)离散漂移‑扩散方程组，其中漂移‑扩散方程组的通量项通过六面体矢量基函数、有限差分法以及Scharfetter‑Gummel(SG)方法进行插值计算；最后，采用牛顿迭代法求解离散后的漂移‑扩散方程组，得到MOSFET器件内部的电势和载流子浓度场信息，后处理得到MOSFET器件的电流‑电压曲线。本发明的仿真方法具有高置信度、高数值精度、高数值稳定性和可扩展性等优点。可用于高效、高精度数值模拟MOSFET器件的总剂量等多物理效应，进而提高集成电路的性能、稳健性和可靠性。

摘要： 本发明提出的一种锗硅异质结晶体管的电离总剂量效应的测试方法及装置，包括：检测多个锗硅异质结晶体管的电学性能，筛选出待测器件；将待测器件分组后与多个PCB板分别对应连接，得到多个待测器件组；将待测器件组固定在真空腔内部的无氧铜板上；对真空腔内进行抽真空；在预设条件下分别检测待测器件组的电学性能；对每个待测器件组的Gummel特性曲线进行对比分析，确定预设温度辐照下，锗硅异质结晶体管受到总剂量效应影响的Gummel特性变化。通过对不同条件下晶体管性能的检测及对比分析，得到极端低温下载流子冻析效应和电离总剂量效应的作用下晶体管的特性变化情况，为了解晶体管在空间极端环境下的可靠性以及提供相应的加固措施提供依据。