NMOS晶體管總劑量輻照效應的電流模型研究.pdf

1、隨著航空航天技術的飛速發(fā)展，越來越多的由CMOS器件和CMOS集成電路構成的電子設備運用于航天技術當中，但在空間環(huán)境當中，存在著大量的空間粒子和射線，會增加電子設備失效的風險。為提高電子設備的使用壽命和可靠性能，對抗輻照技術進行更加深入的研究變得異常的重要。
　　本文以NMOS晶體管在電離輻照總劑量效應（Total Ionizing Dose, TID）下的輻照缺陷和電流模型為研究課題，具體研究了輻照缺陷（固定電荷和界面態(tài)陷阱）和

2、電流模型的建立方法，并對模型進行了驗證與分析。
　　本文基于總劑量輻照理論，分析了總劑量輻照效應對NMOS晶體管電學特性的影響。根據電路的實際應用情況，對柵極零偏置電壓條件下晶體管的輻照性能模型進行研究，設計出了零偏置條件下的輻照實驗方案。
　　實驗分別采用環(huán)形柵和普通柵結構以及不同柵寬的NMOS管進行總劑量輻照。通過對實驗結果的深入分析，得出總劑量、柵極結構、寬長比對晶體管的亞閾值特性和輸出特性曲線的影響。并采用 McWh

3、orter-Winokur的方法對輻照產生的缺陷進行了提取，而此方法提取不同寬度的NMOS晶體管的輻照缺陷時，其結果與寬度存在相關性，通過對提取原理的分析，本文提出了選取基本寬度作為提取的標準以方便輻照電流模型的建立。
　　本文首先采用了總劑量輻照效應下，MIS(Mental-Insulator-Semiconductor)結構的輻照缺陷的建模方法，并對模型中電勢的邊界條件進行了詳細的討論，即使柵極處在零偏置條件下，由于不同材料之

4、間存在功函數(shù)差，仍然會在氧化層中產生附加電場，并影響到整個輻照缺陷的形成，并在模型中加以考慮。然后通過MATLAB程序對模型進行數(shù)值求解，并討論了不同柵極偏壓，總劑量，氧化層厚度對固定電荷面密度和界面態(tài)密度以及閾值電壓的影響。另外，實驗所采用的LOCOS（Local Oxidation of Silicon）工藝普通柵NMOS管，輻照后主要關態(tài)泄漏電流存在于鳥嘴區(qū)，而此處氧化層的厚度在不斷變化，將給輻照電流的計算帶來一定的復雜度?；诖?/p>