NMOS晶体管沟道边缘电离辐射寄生漏电.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第1期文章编号：1006—1630(2013)01—0064—04NMOS晶体管沟道边缘电离辐射寄生漏电楼建设1、2，宣明2，刘伟鑫2，吾勤之2(1．上海交通大学微电子学院，上海200240；2．上海航天技术基础研究所，上海201109)摘要：对典型MOS器件的沟道边缘电离辐射寄生漏电进行了研究。给出了电离辐射条件下不同辐照剂量、辐照偏置、栅结构、沟道尺寸的典型NMOS晶体管电流一电压(I-V)特性曲线，并对试验现象进行了数值模拟分析。研究结果表明：NMOS晶体管的沟道边缘寄生漏电主要是由电

2、离辐射感生氧化物陷阱电荷在场氧化层中积累造成的；截止辐照偏置下的寄生漏电明显小于导通偏置；与梳形栅和蛇形栅相比，环形栅结构未出现寄生漏电；NMOS晶体管沟道长度越小，寄生漏电就越严重。关键词：NMOS晶体管；电离辐射效应；寄生漏电中图分类号：TN45；TN712文献标志码：AParasiticLeakageofChannelEdgeInducedbyIonizingRadiationinNMOSTransistorLOUJian—shel～，XUANMin92，LIUWei—xin2，WUQin—zhi2(1．SchoolofMicroelectro

3、nic，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China；2．ShanghaiInstituteofSpaceflightTechnology，Shanghai20109，China)Abstract：TheparasiticleakageofchanneledgeinducedbyionizingradiationinMOSdevicewasstudiedinthispaper．The}VcharacteristicsofNMOStransistorundervariousirradiationdose

4、，irradiationbias，gatestructureandchannelsizeweregivenout．Thenumericalsimulationfortheexperimentresultswasanalyzed．TheresultsshowedthattheparasiticleakageofchanneledgeinMOSdevicewasinducedbyoxidetrappedchargeaccumulationinfieldoxidelayerwhichinducedbyionizingradiation．Theparasit

5、icleakageunderoffirradiationbiaswaslessthantheparasiticleakageunderonirradiationbias．Comparedtocombandsnakestructuregate，theNMOStransistorhavingringstructuregatewouldnotappearparasiticleakage．WhenthechannellengthofNMOStransistorgotsmaller，theparasiticleakagewouldbemoreserious．K

6、eywords：NMOStransistor；Ionizingradiationeffects；Parasiticleakage0引言研究中小规模CMOS集成电路的电离辐射效应时，因沟道边缘寄生漏电不明显，故一般通过测量器件内部单管的阈值电压、}V特性曲线与辐照剂量、辐照条件间的关系，对电离辐射引起的器件失效进行分析口。]。现阶段，随着器件集成度不断提高，特征尺寸越来越小，其内部最基本结构——MOS晶体管的特性与大尺寸器件不尽相同，即晶体管出现沟道边缘寄生漏电[4]。对大规模和超大规模集成电收稿日期：2012—11-15；修回日期：201212-12

7、作者简介：楼建设(1982一)，男，硕士生，主要从事卫星用电子器件可靠性保证技术研究。路来说，若其内部单个晶体管出现沟道边缘寄生漏电，则整个器件的漏电也相当可观[5-6]。MOS器件的沟道边缘寄生漏电及其理论模型研究对大规模和超大规模集成电路的抗辐射加固设计有重要意义。为此，本文对对辐照试验中NMOS晶体管的沟道边缘寄生漏电进行了研究。1MOSFET沟道边缘电离辐射寄生漏电对不同结构和尺寸的NMOS晶体管进行了电离辐射效应模拟试验，分析不同辐照剂量、辐照偏置、栅结构、器件尺寸的NMOS晶体管FV特性曲线。其中：同辐照偏置(导通偏置、截止偏置)时不第3

8、0卷2013年第1期楼建设，等：NMOS晶体管沟道边缘电离辐射寄生漏电同辐照剂量下同种结构NMOS晶体管的卜