SOI器件總劑量輻射效應(yīng)及其背柵加固技術(shù)研究.pdf

1、在先進(jìn)CMOS ICs工藝中，與傳統(tǒng)體硅技術(shù)相比，絕緣體上的硅(Silicon-on-Insulator,SOI)技術(shù)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，諸如高速、低功耗、高集成度等優(yōu)點(diǎn)。這是由于SOI器件實(shí)現(xiàn)了全介質(zhì)隔離，減小了結(jié)電容，并徹底消除了體硅CMOS技術(shù)中的閂鎖效應(yīng)。此外，隱埋氧化層(Buried Oxide,BOX)的存在有效地減小了單粒子效應(yīng)中的電荷收集體積，從而很大程度上提高了器件抗單粒子翻轉(zhuǎn)和抗單粒子閂鎖能力。然而，輻射在埋氧層和淺

2、溝槽隔離氧化物(Shallow Trench Isolation,STI)中誘生的陷阱電荷使得SOI器件的總劑量輻射效應(yīng)更為復(fù)雜。因此，對SOI器件的總劑量輻射效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，從而找到一種對SOI器件進(jìn)行輻射加固的方法顯得尤為必要。
　　本論文主要研究了0.2μm部分耗盡(Partially-Depleted,PD)SOI器件的總劑量輻射效應(yīng)。然后探討了采用硅離子注入技術(shù)在SOI晶圓層級對埋氧層進(jìn)行加固改性的方法，并應(yīng)用Pse

3、udo-MOS方法表征SOI材料輻射前后的電學(xué)性能，以此評估背柵加固效果。論文具體內(nèi)容和主要結(jié)論如下：
　　(1)研究了0.2μm PD SOI器件在ON、OFF和TG三種輻照偏置條件下的總劑量輻射響應(yīng)。結(jié)果表明，無論對于器件的前柵還是背柵，ON偏置均為最劣偏置。此外，還系統(tǒng)的研究了短溝道SOI器件和窄溝道SOI器件隨總的輻照劑量增加其Id-Vg曲線變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，短溝道器件和窄溝道器件隨著總的輻照劑量的增加，器件性能退化

4、嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為關(guān)態(tài)漏電流大幅度增加。我們對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，認(rèn)為輻射誘生的陷阱正電荷在STI側(cè)壁累積是造成器件性能退化的主要原因。
　　(2)介紹了Pseudo-MOS樣品的制備工藝以及Pseudo-MOS測試原理。同時(shí)也對影響Pseudo-MOS測試的各方面參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)地探討。
　　(3)研究了三種埋氧層加固工藝：硅離子直接注入工藝、多次注入多次退火工藝及鍵合注入工藝。結(jié)果表明，采用硅離子注入加固工藝能夠有效地增強(qiáng)S