SOI+CMOS总剂量辐射机理与模型研究.pdf

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1、硕士学位论文题目:SOICMOS总剂量辐射机理与模型研究研究生邵明宪专业电路与系统指导教师洪慧副教授完成日期2014年12月万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文SOICMOS总剂量辐射机理与模型研究研究生：邵明宪指导教师：洪慧副教授2014年12月万方数据DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterPhysicalPrinciplesandModelofTotalDoseRadiationforSOICMOSCandidat

2、e:ShaoMingXianSupervisor:AssociateProfessorHongHuiDecember,2014万方数据杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用

3、授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文摘要SOICMOS器件相比于传统体Si器件实现了单个器件

4、的全介质隔离，致使SOI器件拥有更好的抵抗单粒子效应和剂量率效应的能力，但它在总剂量辐射效应方面比体硅器件更为复杂，严重影响了SOI器件整体抗辐射能力。目前国内外针对SOICMOS器件总剂量效应进行了深入研究，致力于缓解总剂量效应影响；另一方面，由于SOI技术的长足发展，目前商用器件模拟TCAD软件难以较好的支持SOI器件总剂量效应仿真需求。针对目前SOICMOS器件总剂量效应模型应用以及CAD仿真过程中存在的不足，本论文开展了相应的改进工作。针对仿真与计算模型的不足，本文提出了一种可用于CAD仿真的改进型总剂量

5、辐射效应模型，并进行了总剂量辐射效应程序设计和模型验证。本论文主要开展的工作和成果如下：1.提出一种改进型的总剂量辐射效应模型。相比传统模型，改进模型将整体过程更加细化，以便后序研究与设计。同时，考虑了不同光子能量、属性对辐射效应的影响，以及能量在器件中的衰减因素，提出了光子衰减模型和剂量等价模型。考虑了器件氧化层中电场对电荷产额与俘获截面的影响，提出了初始电场模型。考虑了电荷累积过程中氧化层电场随时间不断变化过程，提出了变化电场模型。最终使用离散时间模型改进总剂量辐射效应计算模型，为后序程序开发打下基础。2.基

6、于改进型总剂量效应模型，开发了可用于计算总剂量辐射效应的EDA软件。该EDA程序软件采用离散时间累积迭代算法，实现了总剂量沉积空穴面密度计算，取代了原有的传统手工计算过程。同时，针对光与器件的其它属性，保留了可用于扩展的接口，方便了后续改进与扩充。3.对总剂量辐射效应模型与EDA软件进行了验证。将仿真程序和SentaurusTCAD仿真软件结合形成仿真平台，用于模拟SOICMOS器件在总剂量辐射情况下的电学特性定量退化。本文基于标准SOI工艺CMOS器件辐射前后实测数据，与仿真软件得到的SOICMOS器件电学特性

7、曲线数据，进行对比分析。通过多组数据对比和分析，表明该软件及仿真平台能很好的预测SOICMOS器件电学特性退化情况，仿真值和实测值的误差较小，验证了模型与程序的可行性与准确性。通过本文研究和分析，改进型总剂量效应模型和程序可以预测辐射后SOICMOS器件电学特性退化，提供SOI工艺抗辐射加固支持，从而大大提高SOI工艺、器件和电路的开发速度，降低研发成本。关键字：SOI；总剂量辐射机理；总剂量辐射模型；辐射过程分析I万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTSOICMOSdeviceimplements

8、ingledevicefulldielectricisolationcomparedtoconventionalbulkSidevices,makingthemhaveabetterresistancetosingleeventeffectanddoserateeffectcapability.Butitstotaldoseradiationeffectsaremorec