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绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管中辐射导致的寄生效应研究

彭超 恩云飞 李斌 雷志锋 张战刚 何玉娟 黄云

绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管中辐射导致的寄生效应研究

彭超, 恩云飞, 李斌, 雷志锋, 张战刚, 何玉娟, 黄云
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  • 基于60Co γ射线源研究了总剂量辐射对绝缘体上硅(silicon on insulator,SOI)金属氧化物半导体场效应晶体管器件的影响.通过对比不同尺寸器件的辐射响应,分析了导致辐照后器件性能退化的不同机制.实验表明:器件的性能退化来源于辐射增强的寄生效应;浅沟槽隔离(shallow trench isolation,STI)寄生晶体管的开启导致了关态漏电流随总剂量呈指数增加,直到达到饱和;STI氧化层的陷阱电荷共享导致了窄沟道器件的阈值电压漂移,而短沟道器件的阈值电压漂移则来自于背栅阈值耦合;在同一工艺下,尺寸较小的器件对总剂量效应更敏感.探讨了背栅和体区加负偏压对总剂量效应的影响,SOI器件背栅或体区的负偏压可以在一定程度上抑制辐射增强的寄生效应,从而改善辐照后器件的电学特性.
      通信作者: 彭超, 576167714@qq.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61704031)和博士后创新人才支持计划(批准号:BX201600037)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-16
  • 修回日期:  2018-08-20
  • 刊出日期:  2018-11-05

绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管中辐射导致的寄生效应研究

  • 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重点实验室, 广州 510610;
  • 2. 华南理工大学电子与信息学院, 广州 510006
  • 通信作者: 彭超, 576167714@qq.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61704031)和博士后创新人才支持计划(批准号:BX201600037)资助的课题.

摘要: 基于60Co γ射线源研究了总剂量辐射对绝缘体上硅(silicon on insulator,SOI)金属氧化物半导体场效应晶体管器件的影响.通过对比不同尺寸器件的辐射响应,分析了导致辐照后器件性能退化的不同机制.实验表明:器件的性能退化来源于辐射增强的寄生效应;浅沟槽隔离(shallow trench isolation,STI)寄生晶体管的开启导致了关态漏电流随总剂量呈指数增加,直到达到饱和;STI氧化层的陷阱电荷共享导致了窄沟道器件的阈值电压漂移,而短沟道器件的阈值电压漂移则来自于背栅阈值耦合;在同一工艺下,尺寸较小的器件对总剂量效应更敏感.探讨了背栅和体区加负偏压对总剂量效应的影响,SOI器件背栅或体区的负偏压可以在一定程度上抑制辐射增强的寄生效应,从而改善辐照后器件的电学特性.

English Abstract

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