SOI器件的总剂量辐照特性与加固电路设计技术研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文SOI器件的总剂量辐照特性与加固电路设计技术研究作者：彭里导师：刘红侠教授学科：集成电路系统设计中国西安2013年1月ResearchforTotalIonizingDoseEffectofSOIDevicesandRadiationHardenedbyCircuitDesignADissertationSubmittedtoXidianUniversityinCandidacyforTheDegreeofMasterinIntegratedCircuitandSystemDesign

2、ByPengLiXi’an，PR．ChinaJanuary2013㈣6舢0㈥瑚．㈣Y西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本入声明所呈交的论文是我个入在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承

3、担一切的法律责任。本人签名：望望日期yI；．；．g关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关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西安电子科技大学。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。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本人签名：导师签名：壑翌日期型，鲁日期五搏j善摘要绝缘体上硅(soi)技术

4、因为具有良好的抗辐照性能而得以长期应用在抗辐照领域。特别是自上世纪九十年代以来，随着SOI材料制造成本的降低及质量的大幅度提高，SOl技术在辐照环境下的应用更为广泛。但是其特殊的结构使得SOl器件的总剂量效应更加复杂，如何提高其抗总剂量辐照性能成为研究重点。本文首先对PDSOlNMOS器件进行了60Co丫射线总剂量辐照的实验测试，分析了器件辐照前后正栅和背栅晶体管的转移特性曲线及正栅输出特性曲线，研究了不同栅长及偏置状态对器件辐射效应的影响。结果表明，辐照后辐照感生界面态对短沟道器件的影响更大，最大跨导随辐照剂量

5、而退化。受局部浮体效应的影响，短沟道SOl器件的寄生双极晶体管更容易被触发，输出特性的击穿电压更低。栅长影响S01器件辐射效应还与辐照时的偏置状态有关。关态偏置下，短沟道S01器件的背栅晶体管受电场影响其辐射效应更加严重。其次，通过ISE．TCAD器件模拟软件建立起二维SOlMOS器件，使用软件中的混合模式对常规反相器以及经过抗辐照加固改良后的反相器电路进行辐照仿真。仿真结果表明，经过上拉结构设计的反相器辐照后可以很好的保持反相器的输出逻辑高电平，二极管连接反相器则能够很好的保持开关阈值点的稳定。而两种结构级联组

6、成的三级缓存反相器对这两种特性的退化都有很好的抑制作用，具有良好的抗总剂量辐照性能。关键词：S01NMOS总剂量效应反相器抗辐照加固iiSOl器件的总剂量辐照特性与加固电路设计技术研究AbstractiSilicononinsulator(S01)technologyhasbeendevelopedforradiation。hardenedapplicationsformanyyearsduetoitsuniqueadvantagesofrad·hardenability．Especiallysincethe19

7、90s，alongwiththecostofSOlmaterialreducedandqualitygreatlyimproved，SOltechnologiesarewidelyusedinradiationenvironment．However，theburiedoxide(BOX)makeshardeningSOldevicestototaldoseionizingradiationmorechallenging．Howtoimprovetheperformanceofanti。radiationbecom

8、esanimportanttopic．InthispapeLthetotalionizingdose(TID)effectsonPDSOlNMOSdevicesareexperimentallyresearched．ThegatelengthandbiasconfigurationsdependenceofPDSOlNMOSdevicesonTIDeffectsarein