基于SOI工艺MOS器件的辐照效应研究硕士论

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1、代号10701学号1017422039分类号TN4密级公开题(中、英文)目基于SOI工艺MOS器件的辐照效应研究StudyonRadiationEffectsofMOSEFETsBasedonSOIProcess作者姓名商怀超指导教师姓名、职务刘红侠教授学科门类工学学科、专业微电子学与固体电子学提交论文日期二○一三年一月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，本人声明所呈交的论文是我个人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

2、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已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，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学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

3、文在解密后遵守此规定)本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要随着空间技术和集成电路技术的不断发展，辐照环境中的集成电路可靠性越来越受到重视。SOI器件由于采用了全介质隔离，完全消除了体硅器件的闩锁效应，在抗辐照方面也有很好的特性。本论文主要进行了SOI器件的总剂量辐照效应实验研究和单粒子效应的仿真分析。本文首先研究了SOI器件低剂量率γ射线的总剂量效应，分析了剂量率和偏置条件等对器件转移特性曲线的影响，辐照对SOI器件kink效应的影响以及界面态对PMOS亚阈值斜率和跨导的影响。实验结果表明，相同总剂量下，低剂量率的辐射效应严重；在沟道长度为0.8μm的器件中出现了亚阈值的kink现

4、象，这是由于背栅晶体管的开启引起的；关态偏置的阈值电压漂移大于开态偏置，并且这种差别随着沟道长度的减小而逐渐加大。在输出特性中，辐照引起了NMOS器件发生kink效应时的漏极电压升高。界面态对PMOS亚阈值斜率和跨导的影响大小不同，主要是由于偏置条件的变化引起了界面态状态的变化引起的。在单粒子效应方面，建立了SOI器件的2D和3D模型，给出了单粒子辐照后的电势分布，验证了漏斗模型；然后分析了不同的因素对收集电流和收集电荷的影响，包括漏极电压、LET、入射位置和入射角度等；最后对比了2D和3D模型的收集电流，指出2D模型的收集电荷与3D模型相差较大，在条件允许的情况下，应该尽量采用3

5、D仿真。关键词：SOI辐照效应陷阱电荷界面态AbstractAbstractWiththedevelopmentofspacetechnologyandintegratedcircuit,moreattentionsarepaidonthereliabilityofintegratedcircuitsintheirradiationenvironment.Asaresultoffulldielectricisolation,SOIdeviceseliminatethelatch-upandplayagoodroleintheanti-irradiationtechnology.Ex

6、perimentalinvestigationoftotaldoseradiationeffectsandsimulationanalysisofsingleeventeffectaboutSOIdeviceswereconductedinthispaper.TotalirradiationdoseeffectaboutSOIdevicesisstudied,whichareexposedto60Coγ-rayatlowdoserate.Thetransformcharacteristicsofdifferentdoserateandbiasconditionsarepresent

7、ed.AlsothekinkeffectofSOIdevicesafterradiationisanalyzed,aswellastheinfluenceofradiation-inducedinterfacetrapsonthePMOSsub-thresholdslopeandtransconductance.Theresultshowsthattheirradiationeffectismoreseriousatlowdoserateforthesametotal