辐射效应对半导体器件的影响及加固技术

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------辐射效应对半导体器件的影响及加固技术赵　力，杨晓花（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡214035）摘　要：与其他半导体器件相比，CMOS集成电路具有功耗小、噪声容限大等优点，对于对重量、体积、能源消耗都有严格要求的卫星和宇宙飞船来说，CMOS集成电路是优先选择的器件种类。随着半导体器件的等比例缩小，辐射效应对器件的

2、影响也在跟着变化。这些影响包括：栅氧化层厚度、栅长的减小、横向非均匀损伤、栅感应漏电流等方面。对于微电子器件的抗辐射加固，文章就微电子器件的应用场合、辐射环境的辐射因素和强度等，从微电子器件的制作材料、电路设计、器件结构、工艺等多方面进行加固考虑，针对各种应用环境提出加固方案。关键词：微电子器件；辐射效应；抗辐射加固；MOS器件等比例缩小中图分类号：TN492　文献标识码：A　　　文章编号：1681-1070（2010）08-0031-06TheRadiationEffectsandHardenedTechnol

3、ogiesofSemiconductorDeviceZHAOLi,YANGXiao-hua（ChinaElectronicsTechnologyGroupCorporationNo.58ResearchInstitute,Wuxi214035,China）Abstract:Tocontrastwithotherdevice,CMOShasadvantagesonlesspower,noisemartin.Tosatellitesand——————————————————————————————————————--

4、----------------------------------------------------------------------------------------------spaceshipareconcerned,CMOSisthefirstchoice.Theradiationeffectforsemiconductorscalingwasdescribed.Itisincluded:thicknessofoxideofgate,scalingofgate,GIDL.Then,theradia

5、tionhard-enedofdeviceswasintroduced,indetail.Fordifferenceapplication,wegivethedifferencewaystohardened.Keywords:microelectronicdevice;radiationeffect;radiationhardened;scalingofMOSdevice另一方面更需要提高微电子器件的抗恶劣环境能力1引言随着信息技术及其产业的迅速发展，当今社会正从传统的工业化时代向一个崭新的信息化时代发展。信息技

6、术为现代军事战争提供了新的战争手段，使未来的军事战争由传统战争形式转化为高科技、电子化、信息化战争。而微电子技术作为未来战争的核心技术，则已经成为未来战争的重要发展目标。微电子技术要满足现代军事武器和装备的需要，一方面必须提高微电子器件的常规性能水平，收稿日期：2010-07-20和可靠性。对于未来可能要面对的太空、核辐射环境而言，微电子器件的抗辐射加固和高可靠技术成为军用微电子器件的重要研究课题。与其他半导体集成电路相比，CMOS集成电路具有功耗小、噪声容限大等优点，对于对重量、体积、能源消耗都有严格要求的卫星

7、和——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------宇宙飞船来说，CMOS集成电路是优先选择的器件种类。但是采用常规CMOS工艺技术制造的集成电路又难以满足航天技术的需要。在航空航天应用中，由于宇宙辐射的影响，CMOS器件的性能会产生一系列的变化，导致电路的失效。本文对CMOS器件尺寸缩小-　31-

8、第10卷第8期电子与封装的总剂量效应进行了分析，然后针对分微电子器件抗辐射加固进行了分析。2辐射效应对器件等比例缩小的影响2.1栅氧化层厚度变化对阈值电压的影响无论是硅栅还是金属栅器件，在栅与衬底间均有一层50nm~200nm的SiO2介质层，在辐射条件下，在SiO2介质中电离产生一定数量的电子-空穴对，其比例值为1Gy的吸收剂量在每立方厘米SiO2体积中产生7.8×10