本文研究了0.8μm SOI NMOS晶体管,经剂量率为50rad(Si)/s的60Coγ射线辐照之后的总剂量效应,分析了器件在不同辐照条件和测量偏置下的辐照响应特性.研究结果表明:器件辐照时的栅偏置电压越高,辐照后栅氧化层中积累的空穴陷阱电荷越多,引起的漏极泄漏电流越大.对于漏偏置为5V的器件,当栅电压大于阈值电压时,前栅ID-VG特性曲线中的漏极电流因碰撞电离而突然增大,体电极的电流曲线呈现倒立的钟形.
本文提出了一个新型的SOI埋层结构SOANN(silicon on aluminum nitride with nothing),用AIN代替传统的SiO2材料,并在SOI埋氧化层中引入空洞散热通道.分析了新结构SOI器件的自加热效应.研究结果表明:用AIN做为SOI埋氧化层的材料,降低了晶格温度,有效抑制了自加热效应.埋氧化层中的空洞,可以进一步提供散热通道,使埋氧化层的介电常数下降,减小了电力线从漏端通过埋氧到源端的耦合,有效抑制了漏致势垒降低DIBL(drain Induced barrier lowering)效应.因此,本文提出的新型SOANN结构可以提高SOI器件的整体性能,具有优良的可靠性.
本文研究了原子层化学气相淀积ALCVD(atom layer chemical vapor deposition)方法淀积的HfO2/SiO2/p-SiMOS电容的电特性.高频时,积累电容出现了频率色散现象.针对双频C-V法测量超薄HfO2/SiO2堆栈栅MOS电容中制备工艺和测量设备引入的寄生效应,给出了改进的等效电路模型,消除了频率色散.研究发现,高k介质中存在的缺陷和SiO2/Si处的界面态,使高频C-V特性发生漂移.对禁带中界面态的分布进行归纳,得到C-V曲线形变的规律.研究了形变的C-V曲线与理想C-V特性的偏离,给出了界面态电荷密度的分布,得到了相对于实测C-V曲线的矫正线.通过比较理想C-V曲线和矫正线,提取了平带电压、栅氧化层电荷、SiO2/Si界面的界面态密度等典型的电学参数.
本文对PD SOI NMOS器件进行了60Coγ射线总剂量辐照的实验测试,分析了不同的栅长对器件辐射效应的影响及其物理机理.研究结果表明,短沟道器件辐照后感生的界面态密度更大,使器件跨导出现退化.PD SOI器件的局部浮体效应是造成不同栅长器件辐照后输出特性变化不一致的主要原因.短沟道器件输出特性的击穿电压更低.在关态偏置条件下,由于背栅晶体管更严重的辐射效应,短沟道SOI器件的电离辐射效应比同样偏置条件下长沟道器件严重.
