浮栅晶体管不同射线剂量响应特性研究

针对浮栅晶体管在不同射线下的响应差异问题,进行了⁶⁰Co-γ射线、25 MeV质子和1 MeV电子的辐照试验,研究了不同射线下浮栅晶体管的剂量响应差异。采用蒙特卡罗方法对器件灵敏区的吸收剂量进行了修正。通过中带电压分离出界面陷阱电荷,分析了不同射线下电离辐射响应差异的微观机理。研究结果表明,在等效剂量下,质子辐照后电离响应特性与⁶⁰Co-γ射线较为接近,电子辐照后响应程度略低于质子和⁶⁰Co-γ射线。对器件灵敏区的吸收剂量进行修正后,三种射线下的剂量响应特性差异降低。质子辐照后界面陷阱电荷数量多于⁶⁰Co-γ射线和电子射线。试验研究为浮栅晶体管辐照传感器的研制提供参考。     

浮栅技术及其应用

介绍了浮栅技术的基本原理及应用情况。井对2种应用了浮栅技术的典型器件-浮栅MOS晶体管和神MOS晶体管做了详细介绍，分析了他们的基本结构和工作原理，以及建立浮栅MOS晶体管的等效模型，并说明了他们的应用情况及存在的不足。     

MOS晶体管中辐照引起的陷阱正电荷的强压退火

电离辐射在 MOS结构的 Si O2 层中建立正陷阱电荷 ,这些正陷阱电荷在正强栅偏压( + 2 0 V)下迅速减少 ,这是由于正栅压引起硅衬底中的电子向 Si O2 层隧道注入 ,从而与陷阱正电荷复合 .正栅压退火不仅对 N沟 MOS结构非常有效 ,对 P沟 MOS结构也有一定的影响 .给出了辐照后的 NMOS和 PMOS晶体管在强正栅压下退火的实验结果 ,阐明了正栅压下的“隧道退火”机理 .     

MOS晶体管中辐照引起的陷阱正电荷的强压退火

电离辐射在MOS结构的SiO2层中建立正陷阱电荷,这些正陷阱电荷在正强栅偏压(+20V)下迅速减少,这是由于正栅压引起硅衬底中的电子向SiO2层隧道注入,从而与陷阱正电荷复合.正栅压退火不仅对N沟MOS结构非常有效,对P沟MOS结构也有一定的影响.给出了辐照后的NMOS和PMOS晶体管在强正栅压下退火的实验结果,阐明了正栅压下的“隧道退火”机理     

0.18μm浮栅Flash存储器件的总剂量辐射效应试验研究

针对自主设计的4 Mbit基于0.18μm商用CMOS flash工艺的浮栅flash存储器件进行了钴-60γ射线辐射效应试验研究.该存储器为FPGA的配置存储器.通过对被测器件分组,在加电配置和未加电配置条件下分别进行了钴-60γ射线辐射效应试验.试验实时监测了被测器件的工作电流以及其配置FPGA功能随总剂量变化的特...     

NMOS晶体管高剂量率下总剂量辐照特性研究

采用商用标准0.6μm体硅CMOS工艺设计了不同宽长比、不同沟道长度及不同版图结构的非加固型NMOS晶体管作为测试样品.经高剂量60Coγ射线的总剂量辐照实验,讨论其在不同栅源偏置电压下的总剂量辐照特性.研究表明NMOS总剂量效应对辐照时栅源偏置电压敏感;辐照引起阈值电压的漂移随W/L的变化不明显;沟道长度及版图结构对NMOS管辐照后的源漏极间泄漏电流的影响显著.     

含N薄栅介质的电离辐照及退火特性

对含Ｎ薄栅ＭＯＳ电容进行了６０Ｃｏγ辐照和１００℃恒温退火行为的分析研究,结果表明：栅介质中Ｎ的引入,能明显抑制辐射感生Ｓｉ／ＳｉＯ２界面态的产生,减少初始固定正电荷和界面态,减小辐照后界面陷阱的退火速率．用一定模型解释了实验结果．     

电子辐照晶体管的研究

本文提供了利用5MeV电子辐照把硅外延晶体管改造成为开关晶体管的一种新方法,经各种例行工艺实验证明这种方法完全可以取代传统的掺金工艺.本文还利用深能级瞬息谱(DLTS)等方法研究了电子辐照引入该晶体管中缺陷的性质,发现了H(0.35)和H(0.41)能级.晶体管的等时退火特性表明这些缺陷在420℃以上的温度才能消失,这足以证明这些缺陷具有很好的热稳定性.     

深亚微米MOS晶体管匹配特性总剂量辐照效应研究

Based on 0.18 μm MOS transistors, for the first time, the total dose effects on the matching properties of deep submicron MOS transistors are studied. The experimental results show that the total dose radiation magnifies the mismatch among identically designed MOS transistors. In our experiments, as the radiation total dose rises to 200 krad, the threshold voltage and drain current mismatch percentages of NMOS transistors increase from 0.55% and 1.4% before radiation to 17.4% and 13.5% after radiation, respectively. PMOS transistors seem to be resistant to radiation damage. For all the range of radiation total dose, the threshold voltage and drain current mismatch percentages of PMOS transistors keep under 0.5% and 2.72%, respectively.     

电离总剂量效应对HfO2栅介质经时击穿特性影响

针对纳米金属-氧化物-半导体(MOS)器件中采用的高介电常数Hf栅介质,开展电离总剂量效应对栅介质经时击穿特性影响的研究。以HfO₂栅介质MOS电容为研究对象,进行不同栅极偏置条件下⁶⁰Co-γ射线的电离总剂量辐照试验,对比辐照前后MOS电容的电流-电压、电容-电压以及经时击穿特性的测试结果。结果显示,不同的辐照偏置条件下,MOS电容的损伤特性不同。正偏辐照下,低栅压下的栅电流显著增大,电容电压特性的斜率降低;零偏辐照下,正向高栅压时栅电流和电容均显著增大;负偏辐照下,栅电流均有增大,正向高栅压下电容增大,且电容斜率降低。3种偏置下,电容的经时击穿电压均显著减小。该研究为纳米MOS器件在辐射环境下的长期可靠性研究提供了参考。     

EEPROM中浮栅MOS晶体管阈值电压的研究

重点讨论了在斜波脉冲条件下，EEPROM中fiotox管在浮栅充电放电过程中阈值电压的变化，对原有模型进行了补充，修正，所得结果与实验相符。     

浮栅隧道氧化层EEPROM中浮栅上电荷泄漏研究

本文从研究不同单元尺寸浮栅隧道氧化层EEPROM在不同状态、不同温度保存下阈值电压的变化入手,论述了浮栅隧道氧化层EEPROM中浮栅上电荷的泄漏机理,并提出了改进EEPROM保持特性的措施.     

电子辐照深亚微米MOS晶体管的总剂量效应

为了研究电子辐照导致CCD参数退化的损伤机理,以及CCD内不同沟道宽长比的NMOSFET的辐射效应,将与CCD同时流片的两种不同沟道宽长比的深亚微米NMOSFET进行电子辐照实验。分析了电子辐照导致NMOSFET阈值电压和饱和电流退化的情况,以及器件的辐射损伤敏感性。实验结果表明,电子辐照导致两种NMOSFET器件的参数退化情况以及辐射损伤敏感性类似。导致器件参数退化的主要原因是界面陷阱电荷,同时氧化物陷阱电荷表现出了一定的竞争关系。实验结果为研究CCD电子辐照导致的辐射效应提供了基础数据支持。     

不同钝化结构开关晶体管的电子辐照退火特性

在11 MeV电子束辐照能量、不同辐照剂量和辐照退火条件下,研究了聚酰亚胺膜和氮化硅膜、二氧化硅膜、PSG膜以及它们组合形成的不同二次钝化结构的npn型开关晶体管参数(ts,hFE和两个不同电路下hFE的比值K)的差异,并分析了不同二次钝化结构电参数的差异的原因.结果表明,在降低辐照诱导的表面复合电流、提高晶体管的综合电学性能方面,纯氮化硅膜的二次钝化结构为最优选择.这种结构在存贮时间ts满足器件要求的同时,电流增益hFE和K值衰减幅度最小.这个结论有助于开关晶体管结构设计优化.     

新型浮栅MOS单管动态比较器设计

提出一种新型浮栅MOS单管动态比较器的电路结构。以浮栅MOS单管为核心,根据浮栅电荷的保持特性,在时钟控制下,两个电压分时地输入浮栅MOS管从而引起浮栅电位变化,相对变化后的浮栅电位决定着比较管的再通断,使预充电的输出电容与源极电容重新分配电荷,通过输出电容上电压是否发生变化来反映比较结果。单管比较避免差分对管由于工艺偏差所引起的输入失调问题,而且以浮栅偏置抵消MOS管的阈值。采用charted0.35μmCMOS工艺设计电路,面积约为0.003mm2,经前、后仿真和流片测试,结果表明,电路功能正确。并且在3.3V电源电压下、比较时间为0.4μs时,平均功耗为2.8mW。     

三栅FET的总剂量辐射效应研究

通过对赝MOS进行不同剂量的辐射,得到不同辐射条件下赝MOS器件的I-V特性曲线,并通过中带电压法进行分析,得出在不同辐射下SOI材料的埋氧层中产生的陷阱电荷密度和界面态电荷密度参数。采用这些参数并结合Altal三维器件模拟软件模拟了硅鳍(FIN)宽度不同的三栅FET器件的总剂量辐射效应,分析陷阱电荷在埋氧层的积累和鳍宽对器件电学特性的影响。     

电子辐照对槽栅IGBT器件参数影响分析

功率器件IGBT由于其优异特性而广泛应用于电机、电焊机和功率开关等领域,是功率器件的主流产品之一。本文首先介绍了电子辐照技术在改善IGBT关断时间的应用,以及该技术在槽栅IGBT应用中出现的异常现象,并提出了改善此类异常现象的器件制造方法。