电离辐射对部分耗尽SOI器件关态电流的影响

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1、2013年5月第39卷第5期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMav2013V01．39No．5电离辐射对部分耗尽S01器件关态电流的影响恩云飞刘远何玉娟(西安电子科技大学微电子学院，西安710071)(电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室，广州510610)摘要：针对辐射前后环栅与条栅结构部分耗尽绝缘体上硅(SOI，SiliconOnInsula-tor)器件关态电流的变化展开实验，研究结果表明辐射诱使关态电流增加

2、主要取决于侧壁泄漏电流、背栅寄生晶体管导通、带一带隧穿与背栅泄漏电流的耦合效应．在条栅结构器件中，辐射诱生场氧化层固定电荷将使得器件侧壁泄漏电流增加，器件前、背栅关态电流随总剂量变化明显；在环栅结构器件中，辐射诱使背栅晶体管开启将使得前栅器件关态电流变大，而带一带隧穿与背栅泄漏电流的耦合效应将使得器件关态电流随前栅电压减小丙迅速增加．基于以上结果，可通过改良版图结构以提高SOI器件的抗总剂量电离辐射能力．关键词：绝缘体上硅；部分耗尽；关态电流；电离辐射中图分类号：TN386文献标识码：A文章编号：1001—5965

3、(2013)05-0683-05TotaIdosedependenceofoffcurrentsintheirradiatedPD—SOIdevicesEnYunfei(SchoolofMicroelectronic，XidianUniversity，Xi’an710071，China)LiuYuanHeYujuan(ScienceandTechnologyonReliabilityPhysicsandApplicationofElectricComponentLaboratory，Guangzhou510610，

4、China)Abstract：TotaldosedependenceofoffcurrentsinthepartiallydepletedSOldeviceswithstandardandenclosedgatestructureswaspresented．Theexperimentalresultsshowthatincreasesintheradiationinducedoffcurrentareresultfromtheeffectoftrenchsidewallleakage．theconductionof

5、backgateparasitictransistorandthecouplingeffectofband—to-bandtunnelingandbackgateleakagecurrents．Inthestandardstructures，trenchsidewallleakagesareincreasedbythepositivechargetrappinginthefieldoxide，thustheoffcurrentsinthefrontandbackgateisincreasedsignificantl

6、y．Intheenclosedgatestructures，increasesintheoffcur—rentaremorecausedbytheconductionofbackgateparasitictransistorsandthedraincurrentdependenceontotaldoseatnegativegate··sourcevoltagearecausedbythecouplingeffectsofband—·to-·bandtunnelingandbackgateleakagecurrent

7、s．Theseresultscanbeusedforhardnessassurancebyimprovingofdevicelayoutstruc—tures．Keywords：Silicononinsulator；partiallydepleted；offcurrent；ionizingradiation绝缘体上硅(SOI，SiliconOnInsulator)器件具有功耗低、抗干扰能力强、集成度高、抗单粒子效应强等优点，并彻底消除体硅器件的寄生闩锁效应．部分耗尽(PD，PartiallyDepleted)SOI

8、器件耗尽区宽度不受硅膜厚度影响，因而其阈值电压受工艺波动影响较小，其阈值电压调整、沟道效应控制方法与体硅器件较相似，所以在空间电子学系统和武器装备中得到广泛应用‘“．由于SOl器件采用厚埋氧化层作为介质隔离，总剂量电离辐射将在其埋氧化层内诱生较多收稿日期：2013-01-17；网络出版时间：2013-05-0711：38网络出版地址：WWW．cnki．net