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带有n+深阱的三阱CMOS工艺中寄生NPN双极效应及其对电荷共享的影响

刘必慰 陈建军 陈书明 池雅庆

带有n+深阱的三阱CMOS工艺中寄生NPN双极效应及其对电荷共享的影响

刘必慰, 陈建军, 陈书明, 池雅庆
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  • 基于三维TCAD器件模拟, 研究了带有n+深阱的90 nm三阱CMOS器件在重离子辐照下产生的电荷共享效应. 研究结果表明在重离子辐照时, n+深阱会导致寄生的NPN双极型晶体管触发, 显著增强NMOS间的电荷共享, 其放大因子达到双阱工艺中寄生PNP晶体管放大因子的24倍. 进而分别研究了n阱接触和p阱接触对寄生NPN双极放大的影响, 结果表明增大p阱接触的面积和减小n阱接触的距离将抑制NPN晶体管的放大作用, 而增大n阱接触的面积将增强NPN的放大作用.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号: 60836004), 国家自然科学基金(批准号: 61006070, 60906014)和教育部博士点基金(批准号: 20104307120006)资助的课题.
    [1]

    Zoutendyk J A, Schwartz H R, Nevill L R 1988 IEEE Trans. Nucl Sci 35 1644

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    Olson B D, Ball D R, Warren K M, Massengill L W, Haddad N F, Doyle S E, McMorrow D 2005 IEEE Trans. Nucl. Sci. 52 2132

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    Olson B D, Amusan O A, Sandeepan Dasgupta, Massengill L W, Witulski A F, Bhuva B L, Alles M L, Warren K M, Ball D R 2007 IEEE Trans. Nucl Sci 54 894

    [4]

    Amusan O A, Witulski A F, Massengill L W, Bhuva B L, Fleming P R, Alles M L, Sternberg A L, Black J D, Schrimpf R D 2006 IEEE Trans. Nucl. Sci. 53 3253

    [5]

    Amusan O A, Massengill L W, Baze M P, Bhuva B L, Witulski A F, Black J D, Balasubramanian A, Casey M C, Black D A, Ahlbin J R, Reed R A, McCurdy M W 2009 IEEE Trans. Dev. Mat. Rel. 9 311

    [6]

    Nelson J Gaspard III 2010 Ma. Dissertation (Tennessee, Nashvile: Vanderbilt University)

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    Liu F Y, Liu H Z, Liu B W, Liang B, Chen J J 2011 Acta Phys. Sin. 60 046106 (in Chinese) [刘凡宇, 刘衡竹, 刘必慰, 梁斌, 陈建军 2011 物理学报 60 046106]

    [8]

    Amusan O A, Casey M C, Bhuva B L, McMorrow D, Gadlage M J, Melinger J S, Massengill L W 2009 IEEE Trans. Nucl. Sci. 56 3065

    [9]

    Liu B W, Chen S M, Liang B, Liu Z, Zhao Z Y 2009 IEEE Trans. Nucl. Sci. 56 2473

    [10]

    Gasiot G, Giot D, Roche P 2007 IEEE Trans. Nucl. Sci. 54 2468

    [11]

    Giot D, Philippe Roche, Gilles Gasiot, Reno Harboe-Sorensen 200 IEEE Trans. Nucl. Sci. 54 904

    [12]

    Giot D, Philippe Roche, Gilles Gasiot, Jean-Luc Autran, Reno Harboe-Sorensen 2008 IEEE Trans. Nucl. Sci. 55 2408

    [13]

    Ahlbin J R, Bhuva B L, Gadlage M J, Massengill L W, Narasimham B, Eaton P H 2009 IEEE Trans. Nucl. Sci. 56 3050

    [14]

    Liu Z, Chen S M, Liang B, Liu B W, Zhao Z Y 2010 Acta Phys. Sin. 60 649 (in Chinese) [刘征, 陈书明, 梁斌, 刘必慰, 赵振宇 2010 物理学报 2010 59 649]

    [15]

    Ahlbin J R, Gadlage M J, Ball D R, Witulski A W, Bhuva B L, Reed R A, Vizkelethy G, Massengill L W 2010 IEEE Trans. Nucl. Sci. 57 3380

  • [1]

    Zoutendyk J A, Schwartz H R, Nevill L R 1988 IEEE Trans. Nucl Sci 35 1644

    [2]

    Olson B D, Ball D R, Warren K M, Massengill L W, Haddad N F, Doyle S E, McMorrow D 2005 IEEE Trans. Nucl. Sci. 52 2132

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    Nelson J Gaspard III 2010 Ma. Dissertation (Tennessee, Nashvile: Vanderbilt University)

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    Ahlbin J R, Bhuva B L, Gadlage M J, Massengill L W, Narasimham B, Eaton P H 2009 IEEE Trans. Nucl. Sci. 56 3050

    [14]

    Liu Z, Chen S M, Liang B, Liu B W, Zhao Z Y 2010 Acta Phys. Sin. 60 649 (in Chinese) [刘征, 陈书明, 梁斌, 刘必慰, 赵振宇 2010 物理学报 2010 59 649]

    [15]

    Ahlbin J R, Gadlage M J, Ball D R, Witulski A W, Bhuva B L, Reed R A, Vizkelethy G, Massengill L W 2010 IEEE Trans. Nucl. Sci. 57 3380

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-29
  • 修回日期:  2012-05-10
  • 刊出日期:  2012-05-05

带有n+深阱的三阱CMOS工艺中寄生NPN双极效应及其对电荷共享的影响

  • 1. 国防科技大学计算机院微电子与微处理器研究所, 长沙 410073
    基金项目: 

    国家自然科学基金重点项目(批准号: 60836004), 国家自然科学基金(批准号: 61006070, 60906014)和教育部博士点基金(批准号: 20104307120006)资助的课题.

摘要: 基于三维TCAD器件模拟, 研究了带有n+深阱的90 nm三阱CMOS器件在重离子辐照下产生的电荷共享效应. 研究结果表明在重离子辐照时, n+深阱会导致寄生的NPN双极型晶体管触发, 显著增强NMOS间的电荷共享, 其放大因子达到双阱工艺中寄生PNP晶体管放大因子的24倍. 进而分别研究了n阱接触和p阱接触对寄生NPN双极放大的影响, 结果表明增大p阱接触的面积和减小n阱接触的距离将抑制NPN晶体管的放大作用, 而增大n阱接触的面积将增强NPN的放大作用.

English Abstract

参考文献 (15)

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