微弱電流信號讀出電路的MOS晶體管輻射加固研究.pdf

1、高性能的微弱信號讀出電路因紅外焦平面陣列的廣泛應(yīng)用愈凸顯出其重要性，其由于常常工作于總劑量輻射環(huán)境下受到總劑量輻射的影響而不能正常工作，因此需要對其進(jìn)行抗總劑量輻射加固。為了大幅度節(jié)約成本，常常需要在標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)生產(chǎn)線上進(jìn)行抗輻射加固，而從版圖設(shè)計(jì)角度采取抗輻射加固措施可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。本文基于此研究了如何采取版圖設(shè)計(jì)加固措施來實(shí)現(xiàn)微弱電流信號讀出電路的抗總劑量輻射的加固。
　　本文首先總結(jié)分析了MOS管的總劑量輻射效應(yīng)以及MOS管的主

2、要性能參數(shù)受到總劑量輻射后的變化，指出開關(guān)管在受到總劑量輻射后關(guān)態(tài)電流的增大使其成為了CTIA型讀出電路中對總劑量輻射敏感的MOS管。
　　其次，本文研究了幾種已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用的版圖設(shè)計(jì)加固措施，討論了它們的加固原理，并基于此提出了針對開關(guān)管的三種抗總劑量輻射加固結(jié)構(gòu)：環(huán)柵-P柵切割結(jié)構(gòu)、―+‖柵結(jié)構(gòu)和I柵結(jié)構(gòu)。
　　然后，根據(jù)總劑量輻射對MOS管的實(shí)際影響結(jié)果，本文提出了利用TCAD提供的Insulator Fixed C

3、harges模型實(shí)現(xiàn)對MOS管總劑量輻射效應(yīng)的仿真，并利用實(shí)際仿真驗(yàn)證了所選模型的適用性。
　　最后，利用TCAD軟件對所提出的三種加固結(jié)構(gòu)的MOS管進(jìn)行了輻射前后的仿真，由仿真結(jié)果可以看出三種版圖加固結(jié)構(gòu)MOS管的泄漏電流和閾值電壓在輻射前后的變化均明顯小于未加固結(jié)構(gòu) MOS管對應(yīng)參數(shù)的變化(環(huán)柵-P柵切割結(jié)構(gòu)MOS管在輻射后閾值電壓發(fā)生正向漂移更加有利于抑制泄漏電流)。這證明了本文提出的環(huán)柵-P柵切割結(jié)構(gòu)、―+‖柵結(jié)構(gòu)和I柵結(jié)