【摘要】：絕緣體上硅(SOI)技術(shù)是一種在硅材料與硅集成電路巨大成功的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,有獨(dú)特優(yōu)勢的并且能夠突破傳統(tǒng)硅集成電路限制的新技術(shù).絕緣埋層(BOX)的存在使得SOI技術(shù)從根本上消除了體硅CMOS中的閂鎖效應(yīng).在同等工藝節(jié)點下其單粒子翻轉(zhuǎn)截面較體硅CMOS技術(shù)小了1~2個數(shù)量級,抗瞬時劑量率的能力也提高了2個數(shù)量級以上.這些固有優(yōu)勢使得SOI技術(shù)在軍事和空間應(yīng)用中具有舉足輕重的地位.然而,在空間和核爆等電離輻射環(huán)境下,輻射將會在BOX層中引入大量的陷阱電荷.這些輻射感生的陷阱電荷會導(dǎo)致SOI器件和電路性能的退化,從而嚴(yán)重阻礙和制約了SOI技術(shù)在抗輻射加固中的應(yīng)用.另一方面,SOI器件的寄生三極管放大效應(yīng)會削弱SOI技術(shù)在抗單粒子輻射和瞬態(tài)輻射方面的優(yōu)勢,這使得抗輻射SOI器件與電路的加固設(shè)計面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn).本文介紹了SOI器件中3種主要的電離輻射效應(yīng)并對比了體硅器件和SOI器件輻射效應(yīng)的差異.針對寄生雙極晶體管導(dǎo)致SOI器件單粒子效應(yīng)和劑量率效應(yīng)敏感性增強(qiáng)的問題,提出了相應(yīng)地減弱寄生雙極晶體管效應(yīng)的加固方法.針對SOI器件抗總劑量效應(yīng)差的問題,分別從材料工藝和器件結(jié)構(gòu)兩個層次介紹了SOI器件的總劑量加固技術(shù).
[Abstract]:Silicon (SOI) technology on insulator is a new technology which is developed on the basis of the great success of silicon material and silicon integrated circuit. It has unique advantages and can break through the limitation of traditional silicon integrated circuit. Because of the existence of (BOX) in the insulating layer, the latch effect in bulk silicon CMOS is eliminated by SOI technology. Under the same process node, the single particle flip cross section is 1 ~ 2 orders of magnitude smaller than that of bulk silicon CMOS technology, and the ability to resist instantaneous dose rate is improved by more than 2 orders of magnitude. These inherent advantages make SOI technology play an important role in military and space applications. However, in the environment of ionizing radiation such as space and nuclear explosion, radiation will introduce a large number of trap charges in the BOX layer. These radiation-induced trap charges will lead to the degradation of the performance of SOI devices and circuits, which seriously hinder and restrict the application of SOI technology in radiation hardening. On the other hand, the parasitic transistor amplification effect of SOI devices will weaken the advantages of SOI technology in the protection of single particle radiation and transient radiation, which makes the strengthening design of radiation resistant SOI devices and circuits face a severe challenge. In this paper, three main ionizing radiation effects in SOI devices are introduced and the differences between bulk silicon devices and SOI devices are compared. Aiming at the problem that parasitic bipolar transistors enhance the sensitivity of single particle effect and dose rate effect of SOI devices, a reinforcement method is proposed to weaken the parasitic bipolar transistor effect. Aiming at the problem of low total dose effect (TDE) of SOI devices, the total dose strengthening technology of SOI devices is introduced from two aspects: material process and device structure.
【作者單位】： 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國家重點實驗室;
【分類號】：TN386

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本文編號：2296497