SiO,2介质材料辐射损伤噪声灵敏表征技术研究

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1、摘要摘要随着航空航天技术的发展，越来越多的电子器件用于辐射环境，辐射会影响电子器件的性能和可靠性。现有的电子器件抗辐射能力评价方法存在一定的局限性，因此为了保证电子器件在辐射环境下的可靠性，迫切需要一种快速、灵敏、简便易行的方法，评价电子材料．、工艺和器件的抗辐射能力。器件性能参数的退化往往来源于材料中缺陷的积累。本文研究了半导体器件和集成电路中广泛应用的Si02介质材料的辐射损伤机理，通过分析辐照期间材料中缺陷形成的微观机制和物理运动过程，得到Si02介质材料辐射损伤统一物理模型。之后在材料与器件相结合的辐射效应研究方法

2、的指导下，分析了MOS工艺中两种氧化层介质材料辐射损伤对器件性能影响的差异，提出Si02介质材料辐射损伤的测试结构的设计思想，并完成了封闭栅、多栅等测试结构的版图设计和投片制备。本文还设计辐照实验，根据实验结果验证了测试结构和Si02介质材料辐射损伤模型，并对比电学参数和噪声参数辐照前后的变化规律，优选了1／f噪声幅值召和频率指数因子y值为噪声灵敏表征参量。在1／f噪声统一模型中引入了反型层载流子密度对散射因子的影响，讨论了1／f噪声幅值召与源．漏电压和有效栅压的关系，并尝试从理论上建立MOS器件1／f噪声和1序噪声的联系

3、。使用封闭栅结构MoSFET的测试结果分析了噪声频率指数因子y与栅极电压之间的关系，利用模型得到的方法对辐照前后测试结构Si02介质材料缺陷的能量分布因子f和空间分布因子，7分别进行了提取，发现孝随辐照有增大趋势，刀有减小的趋势。最后基于修正的1／f噪声模型提出了Si02介质材料辐射损伤噪声灵敏表征技术，包括参数提取方法、失效判据的确定和测试程序等。本文通过建立Si02介质材料的辐射损伤模型，设计辐射损伤．参量测试的实验样品以及研究噪声表征模型和方法等几方面的工作，提出了Si02介质材料辐射损伤噪声灵敏表征技术，为运用噪声

4、表征电子材料、工艺和器件的抗辐射能力提供了一种表征方法。关键词：Si02介质材料辐射损伤噪声灵敏表征技术AbstractiiiWithtlledevelOpmentofthemicroelec仃oIlicstechnologya11daerospacetecllIlology，也eperfbmanceofelectI。omcdevicesmcreases舒eatly，bmradiationraysillspace、航Ubeaserious让m：attotllereliabilitVofdevice．Theevaluatio

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7、恤ou曲tllea11alysisofthemicroscopicmechallismandthephysicalprocessd证ngin．adiatio玛也atismebuildupofoxide乜appedchargea11dinterf．acetrapcharge．Underthegui妇lceoftheradiatione虢ctsresearchmetllodsWmchcombinesmaterialswimdevices，meradiation妇nagepropertiesofSi02dielectricmat

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