【摘要】：隨著集成電路在航空航天的應(yīng)用,半導(dǎo)體器件和電路的總劑量輻照效應(yīng)越來越受到關(guān)注。器件尺寸進入到納米級后,器件的總劑量輻照效應(yīng)表現(xiàn)出一些新的特性。本文主要針對65nm工藝下MOSFET的總劑量輻照效應(yīng)進行研究,首先通過實驗研究證實了65nm工藝下的高κ柵氧化層具有很好的抗輻照性能,接著基于ISE軟件針對STI區(qū)俘獲的陷阱電荷對MOSFET特性的影響及MOSFET的輻照加固進行仿真研究。仿真得到了不同輻照劑量下的nMOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線,發(fā)現(xiàn)隨著輻照劑量的增加器件的關(guān)態(tài)漏電流增大和亞閾特性變差。STI側(cè)墻的輻照致陷阱電荷增加了附近襯底的電勢,使得導(dǎo)帶和價帶向下彎曲。在低的輻照劑量下STI側(cè)墻附近的襯底表面處于類似弱反型狀態(tài),高的輻照劑量下附近的襯底深處可以反型。總結(jié)了晶體管特性參數(shù)閾值電壓、遷移率、跨導(dǎo)隨輻照劑量的變化,根據(jù)閾值電壓隨輻照劑量的變化關(guān)系針對輻照劑量對器件閾值電壓的影響建模,并提出了一種估算載流子遷移率隨輻照劑量變化的方法,觀察到了輻照增強的DIBL效應(yīng)、溝道長度調(diào)制效應(yīng)和窄溝效應(yīng),分析得出了三者增強的原因。DIBL和溝道長度調(diào)制效應(yīng)的增強是由于STI側(cè)墻的輻照致陷阱電荷增加了附近的電場和襯底的電勢,窄溝效應(yīng)增強是由于兩個STI側(cè)墻的輻照陷阱正電荷在晶體管寬度較小時會產(chǎn)生的電場。本文對pMOSFET總劑量輻照效應(yīng)進行仿真,從pMOSFET和nMOSFET總劑量輻照效應(yīng)差異和靜態(tài)功耗兩方面得出了對nMOSFET輻照加固的必要性。為了對nMOSFET進行輻照加固,提出了一種根據(jù)半導(dǎo)體表面費米能級與本征費米能級重合時的空間電荷區(qū)位置以及源漏區(qū)的最大深度確定超陡倒摻雜位置的方法,證實了這種摻雜的晶體管具有很好的抗輻照特性。對上述的超陡倒摻雜再加上閾值調(diào)整注入摻雜的nMOSFET的輻照特性進行了研究,結(jié)果顯示抗輻照特性更佳。研究了采用H型柵和環(huán)形柵進行輻照加固的晶體管的總劑量輻照特性,分析了H型柵和環(huán)形柵能進行輻照加固的原因和其加固的性能,H型柵的輻照加固是基于其對稱部分將主溝道區(qū)和STI側(cè)墻分開,環(huán)形柵不僅將溝道區(qū)和STI區(qū)分開,而且使得STI區(qū)上沒有加電的柵電極通過,得出了環(huán)形柵器件的抗輻照特性更好些。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN386

【參考文獻】

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本文編號：2531123