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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

范雪 李威 李平 张斌 谢小东 王刚 胡滨 翟亚红

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

范雪, 李威, 李平, 张斌, 谢小东, 王刚, 胡滨, 翟亚红
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  • 在商用0.35 m互补金属氧化物半导体工艺上制备了两种栅氧化层厚度(tox)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tox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tox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tox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.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-03-30
  • 修回日期:  2011-04-16
  • 刊出日期:  2012-01-05

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

  • 1. 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

摘要: 在商用0.35 m互补金属氧化物半导体工艺上制备了两种栅氧化层厚度(tox)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tox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tox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tox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.

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