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不同应力下碳化硅场效应晶体管器件总剂量效应及退火特性

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物理学报 2021年第16期70卷 198-206页

作者：顾朝桥郭红霞潘霄宇雷志峰张凤祁张鸿琚安安柳奕天湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 西北核技术研究所西安710024 工业和信息化部第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家重点实验室广州510610

以碳化硅场效应晶体管器件作为研究对象,对其开展了不同电压、不同温度下的钴源辐照实验以及辐照后的退火实验.使用半导体参数分析仪测试了器件的直流参数,研究了器件辐照敏感参数在辐照和退火过程中的变化规律,分析了电压、温度对器件... 详细信息

以碳化硅场效应晶体管器件作为研究对象,对其开展了不同电压、不同温度下的钴源辐照实验以及辐照后的退火实验.使用半导体参数分析仪测试了器件的直流参数,研究了器件辐照敏感参数在辐照和退火过程中的变化规律,分析了电压、温度对器件辐照退化产生影响的原因,也探索了退火恢复的机理.结果表明:辐照感生的氧化物陷阱电荷是造成碳化硅场效应晶体管器件电学参数退化的主要原因,电压和温度条件会影响氧化物陷阱电荷的最终产额,从而导致器件在不同电压、不同温度下辐照后的退化程度存在差异;退火过程中由于氧化物陷阱电荷发生了隧穿退火,导致器件电学性能得到了部分恢复.

关键词：碳化硅场效应晶体管总剂量电压温度退火效应

γ射线总剂量辐照对单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管栅隧穿电流的影响

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物理学报 2017年第7期66卷 361-369页

作者：郝敏如胡辉勇廖晨光王斌赵小红康海燕苏汉张鹤鸣西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

基于γ射线辐照条件下单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)载流子的微观输运机制,揭示了单轴应变Si纳米NMOSFET器件电学特性随总剂量辐照的变化规律,同时基于量子机制建立了小尺寸单轴应变Si NMOSFET在γ射线辐照... 详细信息

基于γ射线辐照条件下单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)载流子的微观输运机制,揭示了单轴应变Si纳米NMOSFET器件电学特性随总剂量辐照的变化规律,同时基于量子机制建立了小尺寸单轴应变Si NMOSFET在γ射线辐照条件下的栅隧穿电流模型,应用Matlab对该模型进行了数值模拟仿真,探究了总剂量、器件几何结构参数、材料物理参数等对栅隧穿电流的影响.此外,通过实验进行对比,该模型仿真结果和总剂量辐照实验测试结果基本符合,从而验证了模型的可行性.本文所建模型为研究纳米级单轴应变Si NMOSFET应变集成器件可靠性及电路的应用提供了有价值的理论指导与实践基础.

关键词：单轴应变Si 纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管总剂量栅隧穿电流

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微纳卫星总剂量评估优化

北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 985-993页

作者：佘璇楼海君宋仁庭李琪聪金仲和浙江大学航空航天学院杭州310013 杭州电子科技大学电子信息学院杭州310018 西安卫星测控中心西安710043 浙江大学浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310013

针对微纳卫星在空间环境中遇到的总剂量(TID)效应,为更加准确地评估卫星内敏感点的剂量值,基于正二十面体的几何划分方法改进了传统的空间网格划分,宏观计算并验证了粒子透过材料的衰减,实现扇形角等效评估优化。围绕计算准确度和效率,... 详细信息

针对微纳卫星在空间环境中遇到的总剂量(TID)效应,为更加准确地评估卫星内敏感点的剂量值,基于正二十面体的几何划分方法改进了传统的空间网格划分,宏观计算并验证了粒子透过材料的衰减,实现扇形角等效评估优化。围绕计算准确度和效率,构建形状模型进行比较验证,通过与优化等立体角划分法、正八面体划分法的比较,表明该方法更加稳定高效,计算速度可提高6.4%,更适合评估复杂形状模型。基于改进的三维总剂量评估方法,对形状模型进行针对性总剂量防护,防护效果相较于无差别防护可提高255.1%。研究成果可有效提高微纳卫星总剂量评估效率,保障星内敏感器件在任务周期内的可靠运行,为微纳卫星总剂量防护提供重要参考。

关键词：微纳卫星空间辐射辐射防护总剂量网格划分法

基于环形栅和半环形栅N沟道金属氧化物半导体晶体管的总剂量辐射效应研究

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物理学报 2012年第1期61卷 318-323页

作者：范雪李威李平张斌谢小东王刚胡滨翟亚红电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054

在商用0.35μm互补金属氧化物半导体工艺上制备了两种栅氧化层厚度(t_(ox))的条形栅、环形栅和半环形栅N沟道金属氧化物半导体(n-channel metal oxide semiconductor,简记为NMOS)晶体管,并进行了2000 Gy(Si)的总剂量辐射效应实验.实验... 详细信息

在商用0.35μm互补金属氧化物半导体工艺上制备了两种栅氧化层厚度(t_(ox))的条形栅、环形栅和半环形栅N沟道金属氧化物半导体(n-channel metal oxide semiconductor,简记为NMOS)晶体管,并进行了2000 Gy(Si)的总剂量辐射效应实验.实验结果显示,栅氧厚度对阈值电压漂移的影响大于栅氧厚度的3次方.对于t_(ox)为11 nm的低压NMOS晶体管,通过环形栅或半环形栅的加固方式能将其抗总剂量辐射能力从300 Gy(Si)提高到2000 Gy(Si)以上;而对于t_(ox)为26 nm的高压NMOS晶体管,通过环栅或半环栅的加固方式,则只能在低于1000 Gy(Si)的总剂量下,一定程度地抑制截止漏电流的增加.作为两种不同的版图加固方式,环形栅和半环形栅对同一t_(ox)的NMOS器件加固效果类似,环形栅的加固效果略优于半环形栅.对于上述实验结果,进行了理论分析并阐释了产生这些现象的原因.

关键词：环形栅半环形栅总剂量辐射效应

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不同设计参数MOS器件的γ射线总剂量效应

原子能科学技术 2007年第5期41卷 522-526页

作者：李冬梅皇甫丽英王志华勾秋静清华大学电子工程系北京100084 清华大学微电子学研究所北京100084

采用非加固工艺,通过设计加固手段实现具有辐射容忍性能的器件,可使器件抗辐射加固成本大为降低。本工作研究商用标准0.6,μm体硅CMOS工艺下不同设计参数的MOS晶体管的γ射线总剂量辐照特性。通过对MOS器件在不同偏置情况下的总剂量辐... 详细信息

采用非加固工艺,通过设计加固手段实现具有辐射容忍性能的器件,可使器件抗辐射加固成本大为降低。本工作研究商用标准0.6,μm体硅CMOS工艺下不同设计参数的MOS晶体管的γ射线总剂量辐照特性。通过对MOS器件在不同偏置情况下的总剂量辐照实验,分别对比了不同宽长比(W/L) NMOS管和PMOS管的总剂量辐照特性。研究表明,总剂量辐照引起阈值电压的漂移量对NMOS及PMOS管的W/L均不敏感;总剂量辐照引起亚阈区漏电流的增加随NMOS管W/L的减小而增加。研究结果可为抗辐射CMOS集成电路设计中晶体管参数的选择提供参考。

关键词： MOS晶体管宽长比辐射效应总剂量

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木星辐射环境不确定性对总剂量风险的影响

宇航学报 2019年第1期40卷 118-126页

作者：王建昭张庆祥郑玉展田岱北京空间飞行器总体设计部北京100094

以木星探测任务为背景,针对木星辐射带粒子能量高、通量大的强辐射特点,基于器件总剂量辐照试验数据、木星辐射带模型、太阳质子通量模型,将器件失效点剂量不确定性与辐射环境不确定性应用到总剂量设计中,可定量评估特定任务一定屏蔽下... 详细信息

以木星探测任务为背景,针对木星辐射带粒子能量高、通量大的强辐射特点,基于器件总剂量辐照试验数据、木星辐射带模型、太阳质子通量模型,将器件失效点剂量不确定性与辐射环境不确定性应用到总剂量设计中,可定量评估特定任务一定屏蔽下的器件失效概率、辐射设计余量(RDM)的置信度及影响因素,可实现木星任务中器件指标、屏蔽厚度和失效概率之间的权衡和优化。首先,根据商业器件TL084辐照试验数据,发现其失效概率分布符合威布尔分布。对于10个木星半径的赤道面轨道,辐射带质子通量比太阳质子大3个数量级,随着屏蔽厚度的增加和任务期的减小,TL084器件所受剂量和失效概率减小。当屏蔽厚度为10 mm铝时,器件平均寿命小于2星期。另外,定义并考察了器件的失效速率,失效速率随屏蔽厚度的减小和在轨时间的增加而增加。对于传统的RDM为2的设计方法,1 mm铝屏蔽下对应的置信度为89%。

关键词：木星总剂量不确定性

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CMOS器件实验室总剂量辐照评估方法研究

核电子学与探测技术 2006年第5期26卷 656-659,586页

作者：何宝平张凤祁姚志斌罗尹虹西北核技术研究所陕西西安710024

主要研究了LH4007RH—CMOS器件与^60Coγ射线辐照总剂量、剂量率以及辐照后退火时间和温度的响应关系。试验研究表明，按照美军标1019．4试验步骤，如果器件经0．5～3Gy／s高剂量率辐照后再附加25℃的室温退火，评估氧化物陷阱电荷效应... 详细信息

主要研究了LH4007RH—CMOS器件与^60Coγ射线辐照总剂量、剂量率以及辐照后退火时间和温度的响应关系。试验研究表明，按照美军标1019．4试验步骤，如果器件经0．5～3Gy／s高剂量率辐照后再附加25℃的室温退火，评估氧化物陷阱电荷效应就显得不太保守。对于评估器件空间界面态效应，建议仍使用一星期100℃的高温退火。

关键词：退火辐照评估总剂量低剂量率

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超深亚微米器件总剂量辐射效应三维数值模拟

物理学报 2011年第5期60卷 538-544页

作者：何宝平丁李利姚志斌肖志刚黄绍燕王祖军西北核技术研究所西安710613

本文分析了浅槽隔离(STI)结构辐射诱导电荷的分布情况,给出一种模拟超深亚微米器件总剂量辐射效应的新方法.研究结果表明,如果在栅附近沿着STI侧墙不加辐照缺陷,仿真出的0.18μm超深亚微米晶体管亚阈区I-V特性没有反常的隆起,并且能够... 详细信息

本文分析了浅槽隔离(STI)结构辐射诱导电荷的分布情况,给出一种模拟超深亚微米器件总剂量辐射效应的新方法.研究结果表明,如果在栅附近沿着STI侧墙不加辐照缺陷,仿真出的0.18μm超深亚微米晶体管亚阈区I-V特性没有反常的隆起,并且能够很好地反映试验结果.在研究总剂量辐照特性改善方面,在剂量不是很大的情况下,采用超陡倒掺杂相对于均匀掺杂能有效地减小辐照所引起的泄漏电流.如果采用峰值(Halo)掺杂,不仅有利于提高超深亚微米器件的抗辐照能力,而且在大剂量的情况下,可以得到明显的效果.

关键词：总剂量超陡倒掺杂 Halo掺杂辐射效应

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剂量率对MOS器件总剂量辐射性能的影响

核电子学与探测技术 2005年第3期25卷 322-325页

作者：朱小锋周开明徐曦中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900

对3种MOS器件在不同模拟源的两种辐照剂量率下进行辐照实验,研究了MOSFET阈值电压随辐射剂量及剂量率的变化关系。对实验结果进行了分析讨论。试验表明:在相同辐射剂量下,低剂量率辐照损伤比高剂量率大。

关键词： MOS器件辐射性能总剂量 MOSFET 辐射剂量辐照剂量率辐照实验变化关系阈值电压分析讨论辐照损伤低剂量率模拟源