NMOS晶體管電離輻照總劑量效應(yīng)研究.pdf

1、隨著航天工業(yè)與核工業(yè)的發(fā)展,各種電子設(shè)備在運(yùn)行過程中受到的輻照影響也越來越大,其核心部分集成電路芯片首當(dāng)其沖。為了保證芯片的性能與可靠性,抗輻照研究變得日益重要。
　　本文以N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(NMOS)電離輻照總劑量效應(yīng)為研究課題,主要就零偏壓下NMOS總劑量輻照原理和總劑量輻照電荷建模等問題進(jìn)行了討論。
　　文章基于總劑量輻照的基本物理過程,分析了不同偏壓對(duì)輻照過程的影響。研究發(fā)現(xiàn)零偏壓下產(chǎn)生的氧化層固

2、定電荷與界面陷阱電荷濃度比正負(fù)偏壓情況低,而且兩種電荷比例也不同。原因是零偏壓下載流子的初始復(fù)合率高,而且由于電場較低,載流子在被俘獲和退火過程中的復(fù)合率也較高。
　　接著本文利用Sentaurus TCAD進(jìn)行仿真,對(duì)改進(jìn)柵極結(jié)構(gòu)與材料的抗輻照措施進(jìn)行了分析,從中提出了零偏壓下的抗總劑量輻照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。結(jié)合仿真結(jié)果與實(shí)際工藝限制,本文采取環(huán)柵結(jié)構(gòu)與普通柵結(jié)構(gòu)作對(duì)比,研究零偏壓下不同寬長比的NMOS晶體管在不同總劑量輻照下的情況。<

3、br>　　接著按照實(shí)驗(yàn)方案,流片制備器件,完成輻照實(shí)驗(yàn)。輻照后,測試了輻照前后各個(gè)晶體管的電學(xué)特性曲線。對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出偏壓、總劑量、寬長比對(duì)各管參數(shù)退化的影響。
　　從測試數(shù)據(jù)中,計(jì)算得出了輻照誘生氧化層固定電荷與界面陷阱電荷。最后對(duì)氧化層固定電荷建模,考慮了零偏壓條件對(duì)總劑量輻照過程的影響,提出了一維連續(xù)性方程組來描述在固定厚度的氧化層中空穴的產(chǎn)生、初始復(fù)合、輸運(yùn)、被俘獲與退火的過程。提出了等效電荷模型,解決了厚度不均