总剂量辐照下沟道长度对部分耗尽绝缘体上硅p型场效应晶体管电特性的影响.pdfVIP

物理 学报 ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．1(2014) 016102 总剂量辐照下沟道长度对部分耗尽绝缘体上硅p型 场效应晶体管电特性的影响术 刘红侠十 王志 卓青青 王倩琼 (西安电子科技大学微电子学院，宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室，西安 710071) (2013年7月14日收到；2013年9月29日收到修改稿) 本文通过实验研究了0．8pm PD (PartiallyDepleted)SOI(Silicon—On-Insulator)P型Metal-oxide— semiconductor．field—effect—Transistor(MOSFET)经过剂量率为50rad(Si)／s的 。co 射线辐照后的总剂量 效应，分析了沟道长度对器件辐照效应的影响．研究结果表明：辐照总剂量相同时，短沟道器件的阈值 电压负 向漂移量 比长沟道器件大，最大跨导退化的更加明显．通过亚阈值分离技术分析得到，氧化物陷阱电荷是引 起阈值 电压漂移的主要因素．与长沟道器件相 比，短沟道器件辐照感生的界面陷阱电荷更多． 关键词：总剂量辐照，阈值电压漂移，跨导退化，界面陷阱电荷 PACS：61．80．Ed，73．40．Qv，61．80．一x DOI：10．7498／aps．63．016102 短沟道效应增加．国内外主要针对n型SOI器件 1 弓I言 进行研究，专门针对P型器件抗辐照特性的论文相 对比较少．辐照后P型SOI器件一些特性的退化不 基于SOI的MOS器件本身 自带 良好的介质隔 如NMOS器件严重，但随着器件尺寸的减小，SOI 离，彻底地消除了体硅MOS器件中的寄生闩锁效 PMOS器件受到总剂量辐照的影响越来越严重 Is】． 应，具有 良好的抗辐射特性，这些优点使得SOI技 本文以PDSOIPMOS器件为研究对象，测试 术广泛地应用于空间、军事等领域．然而辐射在埋 得到了不同沟道长度的器件辐照前后的特性曲线， 氧层中产生氧化层陷阱，使得SOI器件的总剂量辐 研究了辐照对S0IPMOSFET的影响．研究结果 射效应比体硅器件的更复杂．近年来，国内外学者 表 明：辐照后沟道长度为0．8um器件 的阈值 电压 对SOI器件 的总剂量辐照进行了深入地研究 [1--4】， 漂移量与8 m器件的相差不大，但跨导却 比8 m 主要涉及总剂量辐照引起的S0I器件性能退化与 器件退化的更严重． 物理机理．迄今为止，对短沟道 的辐照效应退化 机理还没有统一的认识．随着器件尺寸减小，沟 2 辐照实验和测试 道长度减小给 SOI器件带来了一系列的短沟道效 应．文献 认为器件沟道长度 的变化主要影响辐 实验样 品为0．8 m工艺的部分耗尽SOIP— 照感生界面态的形成，会导致短沟道器件辐照后产 MOS器件，所有样品均为陶瓷封装，工作电压为5 生更多的界面态．文献 6『1认为辐照后，短沟道器 V．图1是实验器件 的版 图示意图．从器件的版图可 件辐照感生的氧化层陷阱电荷增加，界面态保持不 以看出，实验器件采用带两个N+体引出端的H形 变．Huang等 7【]提出的电荷分享模型认为当器件 栅结构，该结构可以有效地抑制边缘晶体管效应． 的沟长比源漏耗尽区的宽度大很多时，阈值 电压的 实验样 品的栅氧厚度为12．5nm．样品宽长比 ／ 变化 同长度没有关系．当沟道长度很小时，器件 的 分别为8 m／8 m和8 m／0．8p．m．SOI器件的埋 国家自然科学基金(批准号11235008