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电离辐射对部分耗尽绝缘体上硅器件低频噪声特性的影响

刘远 陈海波 何玉娟 王信 岳龙 恩云飞 刘默寒

电离辐射对部分耗尽绝缘体上硅器件低频噪声特性的影响

刘远, 陈海波, 何玉娟, 王信, 岳龙, 恩云飞, 刘默寒
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  • 本文针对辐射前后部分耗尽结构绝缘体上硅(SOI)器件的电学特性与低频噪声特性开展试验研究. 受辐射诱生埋氧化层固定电荷与界面态的影响, 当辐射总剂量达到1 M rad(Si) (1 rad = 10-2 Gy)条件下, SOI器件背栅阈值电压从44.72 V 减小至12.88 V、表面电子有效迁移率从473.7 cm2/V·s降低至419.8 cm2/V· s、亚阈斜率从2.47 V/dec增加至3.93 V/dec; 基于辐射前后亚阈斜率及阈值电压的变化, 可提取得到辐射诱生界面态与氧化层固定电荷密度分别为5.33×1011 cm- 2与2.36×1012 cm-2. 受辐射在埋氧化层-硅界面处诱生边界陷阱、氧化层固定电荷与界面态的影响, 辐射后埋氧化层-硅界面处电子被陷阱俘获/释放的行为加剧, 造成SOI 器件背栅平带电压噪声功率谱密度由7×10- 10 V2·Hz-1增加至1.8×10-9 V2 ·Hz-1; 基于载流子数随机涨落模型可提取得到辐射前后SOI器件埋氧化层界面附近缺陷态密度之和约为1.42×1017 cm-3·eV-1和3.66×1017 cm-3·eV-1. 考虑隧穿削弱因子、隧穿距离与时间常数之间关系, 本文计算得到辐射前后埋氧化层内陷阱电荷密度随空间分布的变化.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61204112, 61204116)、中国博士后科学基金(批准号: 2012M521628) 和SOI 研发中心基金(批准号:62401110320) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-23
  • 修回日期:  2014-11-09
  • 刊出日期:  2015-04-05

电离辐射对部分耗尽绝缘体上硅器件低频噪声特性的影响

  • 1. 工业和信息化部电子第五研究所, 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;
  • 2. 中国电子科技集团公司第五十八研究所, 无锡 214035;
  • 3. 中国科学院新疆理化技术研究所, 乌鲁木齐 830011
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61204112, 61204116)、中国博士后科学基金(批准号: 2012M521628) 和SOI 研发中心基金(批准号:62401110320) 资助的课题.

摘要: 本文针对辐射前后部分耗尽结构绝缘体上硅(SOI)器件的电学特性与低频噪声特性开展试验研究. 受辐射诱生埋氧化层固定电荷与界面态的影响, 当辐射总剂量达到1 M rad(Si) (1 rad = 10-2 Gy)条件下, SOI器件背栅阈值电压从44.72 V 减小至12.88 V、表面电子有效迁移率从473.7 cm2/V·s降低至419.8 cm2/V· s、亚阈斜率从2.47 V/dec增加至3.93 V/dec; 基于辐射前后亚阈斜率及阈值电压的变化, 可提取得到辐射诱生界面态与氧化层固定电荷密度分别为5.33×1011 cm- 2与2.36×1012 cm-2. 受辐射在埋氧化层-硅界面处诱生边界陷阱、氧化层固定电荷与界面态的影响, 辐射后埋氧化层-硅界面处电子被陷阱俘获/释放的行为加剧, 造成SOI 器件背栅平带电压噪声功率谱密度由7×10- 10 V2·Hz-1增加至1.8×10-9 V2 ·Hz-1; 基于载流子数随机涨落模型可提取得到辐射前后SOI器件埋氧化层界面附近缺陷态密度之和约为1.42×1017 cm-3·eV-1和3.66×1017 cm-3·eV-1. 考虑隧穿削弱因子、隧穿距离与时间常数之间关系, 本文计算得到辐射前后埋氧化层内陷阱电荷密度随空间分布的变化.

English Abstract

参考文献 (18)

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