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文檔簡介
1、新型抗總劑量效應(yīng)版圖的加固器件新型抗總劑量效應(yīng)版圖的加固器件樸巍單嬋劉彥娟本文設(shè)計了一種新型的抗輻射Z柵MOS器件版圖結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)抗輻射結(jié)構(gòu)環(huán)柵MOS器件相比,具有較小的版圖面,較小的柵電阻,并且對于器件溝道寬長比設(shè)計不受限。通過與非抗輻射結(jié)構(gòu)條柵MOS器件和抗輻射結(jié)構(gòu)環(huán)柵MOS器件的IdVg曲線進行對比,驗證了Z柵MOS器件的抗輻射性能,可達到輻射劑量為500krad(Si)的加固水平,滿足大多數(shù)對器件加固水平的要求。此外,對比
2、了器件在輻射前后的閾值電壓,進一步驗證了Z柵MOS器件能夠有效減小由于總劑量(TID)效應(yīng)引起的器件特性變化。所有仿真結(jié)構(gòu)通過SentaurusTCAD對器件進行三維仿真得到?!娟P(guān)鍵詞】總劑量效應(yīng)NMOSFET版圖閾值電壓關(guān)態(tài)漏電流淺溝槽隔離總劑量效應(yīng)(TID效應(yīng))會導致在半導體器件中的引起異常,在氧化物中和界面處產(chǎn)生陷阱電荷和界面態(tài),導致MOS器件的關(guān)態(tài)漏電流增大,閾值電壓漂移。由于工藝的進步,工藝尺寸不斷減小,在厚度小于10nm的超
3、薄氧化物中,凈電荷很小因而可以忽略,并且在0.25μm及以下工藝中,即使在非常高的劑量下,輻射引起的閾值電壓的變化也可以忽略不計。因而,較厚的氧化物如淺溝槽隔離氧化物(STI)是TID效應(yīng)對器件性能的影響的主導因素。在條柵MOS器件中,TID效應(yīng)在溝道與STI交界面處產(chǎn)生寄生導電通路,如圖1中紅線所示,產(chǎn)生寄生漏電流,并且隨著劑量21.75,其他兩種結(jié)構(gòu)的寬長比為0.21μm0.13μm。本文通過器件仿真軟件SentaurusTCAD,
4、采用InsulatFixedge模型通過設(shè)置帶正電的固定電荷密度的方式,來模擬總劑量效應(yīng)在MOS器件中的作用。由于本文中的柵氧厚度為2nm,可忽略TID效應(yīng)對柵氧的影響,因而主要考慮TID效應(yīng)在STI中的影響,在STI與溝道交界面設(shè)置不同固定電荷密度來模擬不同輻射劑量。由文獻[6]可知,固定電荷密度為2.931012cm2的正固定電荷相當于輻射500krad(Si)劑量的γ射線;密度為3.261012cm2的正固定電荷相當于輻射500k
5、rad(Si)劑量的γ射線。本文設(shè)置了最高為3.51012cm2固定電荷密度,足夠仿真500krad(Si)的輻射劑量。2仿真結(jié)果與討論2.1輻射后的轉(zhuǎn)移特性曲線在本節(jié)中,對比了三種結(jié)構(gòu)在不同固定電荷密度下的IdVg曲線。其中設(shè)置大小為3.51010cm2的固定電荷密度來模擬輻射前的情況。由圖2可見,條形柵MOS器件的關(guān)態(tài)漏電流隨著固定電荷密度的增大而迅速增大,并且在固定電荷密度為3.51012cm2下的關(guān)態(tài)漏電流大小,與開態(tài)電流相當,
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