場效應晶體管的單粒子瞬態(tài)效應及加固方法研究.pdf

1、航空航天設備所處的空間環(huán)境中充斥著各類高能粒子。當單個高能粒子入射到航空航天設備當中的半導體器件后，就會引起半導體材料發(fā)生電離效應，從而可能引起該半導體器件甚至該器件所處系統(tǒng)的單粒子瞬態(tài)效應，導致航空航天設備的功能失效或者損毀?，F(xiàn)代半導體工業(yè)已進入成熟的納米級工藝時代。器件特征尺寸的縮減、閾值電壓的降低以及器件間距的縮短等諸多影響，都使得航空航天設備的單粒子瞬態(tài)效應越來越顯著。因此，對單粒子瞬態(tài)效應以及其加固方法的研究很有必要?；谏鲜?/p>

2、事實，本文就場效應晶體管分立器件不同加固結構對單粒子瞬態(tài)效應的影響做了相關研究。本文研究了單粒子瞬態(tài)效應在單個場效應晶體管中的作用機理，在理論基礎之上予以推導擴展，通過計算機輔助技術，數(shù)值模擬仿真了場效應晶體管的基本特性和不同單粒子入射情況下半導體器件中的單粒子瞬態(tài)效應。同時，結合仿真結果與結構創(chuàng)新，提出新型的抗單粒子瞬態(tài)效應加固結構，并從多維角度測試加固結構的電學基本特性及抗單粒子瞬態(tài)性能，在確保加固半導體器件擁有合理電學參數(shù)的前提之

3、下整體提高了場效應晶體管單粒子瞬態(tài)效應加固能力。
　　本研究主要內容包括：⑴利用計算機輔助技術對45nm特征尺寸的NMOS管和經典保護漏加固結構進行了不同單粒子入射情況下的三維單器件數(shù)值模擬仿真和混合模擬仿真，分別從單個半導體器件和電路級兩個角度研究了兩種結構的單粒子瞬態(tài)效應。仿真結果表明，經典保護漏加固結構因為其附加電極所產生電勢對漏極的影響，在45 nm及以下特征尺寸當中不再具有單粒子瞬態(tài)效應加固的能力。⑵通過對保護漏加固結構

4、的擴展與延伸，設計出基于45nm特征尺寸的漏墻加固結構。不同單粒子入射情況下的三維單器件數(shù)值模擬仿真和混合模擬仿真結果表明，漏墻加固結構的附加電極所產生電勢不會對漏極產生任何影響，確保了場效應晶體管的正常工作能力，且附加電極能夠有效地降低單粒子瞬態(tài)效應對場效應晶體管的影響。⑶構建出基于45nm特征尺寸的絕緣體上漏源加固結構三維數(shù)值模型。通過對單器件數(shù)值模擬仿真和混合模擬仿真的數(shù)據(jù)分析，得出絕緣體上漏源加固結構同樣具有優(yōu)異的抗單粒子瞬態(tài)效