三维H形栅SOINMOS器件总剂量条件下的单粒子效应

卓青青; 刘红侠; 王志

doi:10.7498/aps.62.176106

摘要

本文通过数值模拟研究了H形栅SOI NMOS器件在总剂量条件下的单粒子效应. 首先通过分析仿真程序中影响迁移率的物理模型, 发现通过修改了的由于表面散射造成迁移率退化的Lombardi模型, 仿真的SOI晶体管转移特性和实测数据非常符合. 然后使用该模型, 仿真研究了处于截止态 (VD=5V) 的 H形栅SOI NMOS器件在总剂量条件下的单粒子效应. 结果表明: 随着总剂量水平的增加, 器件在同等条件的重离子注入下, 产生的最大漏极电流脉冲只是稍有增大, 但是漏极收集电荷随总剂量水平大幅增加.

关键词:

Abstract

The single event effect of H-gate SOI NMOS devices in total dose ionizing are studied by means of numerical simulation. By analyzing the mobility degradation in the simulation process, the corrected mobility Lombardi model due to degradation at interfaces is obtained. As the simulated transfer characteristic curves of SOI transistor agree well with the experimental data, the single event effect of H-gate SOI NMOS devices in total dose ionizing is simulated by this corrected model. Results shows that the maximum drain currents of devices under the same conditions are slight increasing, but the transistors get a significant increase in the drain collected charge with increasing total dose level.

Keywords:

作者及机构信息

1.
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

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61076097, 60936005)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: 200110203110012)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Key Laboratory for Wide Band Gap Semiconductor Materials and Devices of Ministry of Education, School of Microelectronics, Xidian, University, Xi’an 710071, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61076097, 60936005), and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (Grant No. 200110203110012).

参考文献

[1]	Dodd P E 2005 IEEE Trans. Dev. Mater. Rel. 5 343
[2]	Dodd P E, Massengill L W 2003 IEEE Trans. Nucl. Sci. 50 583
[3]	Tao W, Li C, Dinh A Bhuva B 2009 IEEE Trans. Nucl. Sci. 56 3556
[4]	Gouker P, Brandt J, Wyatt P, Tyrrell B, Soares A, Knecht J, Keast C, McMorrow D, Narasimham B, Gadlage M, Bhuva B 2008 IEEE Trans. Nucl. Sci. 55 2854
[5]	Gadlage M J, Gouker P, Bhuva B L, Narasimham B, Schrimpf R D 2009 IEEE Trans. Nucl. Sci. 56 3483
[6]	Kobayashi D, Saito H, Hirose K 2007 IEEE Trans. Nucl. Sci. 54 1037
[7]	Zhuo Q Q, Liu H X, Hao Y 2012 ActaPhys. Sin. 61 218502 (in Chinese) [卓青青, 刘红侠, 郝跃 2012 61 218502]
[8]	Liu Z, Chen S, Liang B, Liu B W, Zhao Z Y 2010 ActaPhys. Sin. 58 649 (in Chinese) [刘征, 陈书明, 梁斌, 刘必慰, 赵振宇 2010 58 649]
[9]	Sentaurus Device User Guide 2010 Synopsys Inc.

施引文献

[1]	Dodd P E 2005 IEEE Trans. Dev. Mater. Rel. 5 343
[2]	Dodd P E, Massengill L W 2003 IEEE Trans. Nucl. Sci. 50 583
[3]	Tao W, Li C, Dinh A Bhuva B 2009 IEEE Trans. Nucl. Sci. 56 3556
[4]	Gouker P, Brandt J, Wyatt P, Tyrrell B, Soares A, Knecht J, Keast C, McMorrow D, Narasimham B, Gadlage M, Bhuva B 2008 IEEE Trans. Nucl. Sci. 55 2854
[5]	Gadlage M J, Gouker P, Bhuva B L, Narasimham B, Schrimpf R D 2009 IEEE Trans. Nucl. Sci. 56 3483
[6]	Kobayashi D, Saito H, Hirose K 2007 IEEE Trans. Nucl. Sci. 54 1037
[7]	Zhuo Q Q, Liu H X, Hao Y 2012 ActaPhys. Sin. 61 218502 (in Chinese) [卓青青, 刘红侠, 郝跃 2012 61 218502]
[8]	Liu Z, Chen S, Liang B, Liu B W, Zhao Z Y 2010 ActaPhys. Sin. 58 649 (in Chinese) [刘征, 陈书明, 梁斌, 刘必慰, 赵振宇 2010 58 649]
[9]	Sentaurus Device User Guide 2010 Synopsys Inc.

[1]	李济芳, 郭红霞, 马武英, 宋宏甲, 钟向丽, 李洋帆, 白如雪, 卢小杰, 张凤祁. 石墨烯场效应晶体管的X射线总剂量效应. , 2024, 73(5): 058501. doi: 10.7498/aps.73.20231829
[2]	张书豪, 袁章亦安, 乔明, 张波. 超薄屏蔽层300 V SOI LDMOS抗电离辐射总剂量仿真研究. , 2022, 71(10): 107301. doi: 10.7498/aps.71.20220041
[3]	张晋新, 王信, 郭红霞, 冯娟, 吕玲, 李培, 闫允一, 吴宪祥, 王辉. 三维数值仿真研究锗硅异质结双极晶体管总剂量效应. , 2022, 71(5): 058502. doi: 10.7498/aps.71.20211795
[4]	张晋新, 王信, 郭红霞, 冯娟. 基于三维数值仿真的SiGe HBT总剂量效应关键影响因素机理研究. , 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211795
[5]	陈睿, 梁亚楠, 韩建伟, 王璇, 杨涵, 陈钱, 袁润杰, 马英起, 上官士鹏. 氮化镓基高电子迁移率晶体管单粒子和总剂量效应的实验研究. , 2021, 70(11): 116102. doi: 10.7498/aps.70.20202028
[6]	李顺, 宋宇, 周航, 代刚, 张健. 双极型晶体管总剂量效应的统计特性. , 2021, 70(13): 136102. doi: 10.7498/aps.70.20201835
[7]	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. , 2018, 67(21): 216102. doi: 10.7498/aps.67.20181372
[8]	秦丽, 郭红霞, 张凤祁, 盛江坤, 欧阳晓平, 钟向丽, 丁李利, 罗尹虹, 张阳, 琚安安. 铁电存储器60Co γ射线及电子总剂量效应研究. , 2018, 67(16): 166101. doi: 10.7498/aps.67.20180829
[9]	王信, 陆妩, 吴雪, 马武英, 崔江维, 刘默寒, 姜柯. 深亚微米金属氧化物场效应晶体管及寄生双极晶体管的总剂量效应研究. , 2014, 63(22): 226101. doi: 10.7498/aps.63.226101
[10]	卓青青, 刘红侠, 彭里, 杨兆年, 蔡惠民. 总剂量辐照条件下部分耗尽半导体氧化物绝缘层N沟道金属氧化物半导体器件的三种kink效应. , 2013, 62(3): 036105. doi: 10.7498/aps.62.036105
[11]	商怀超, 刘红侠, 卓青青. 低剂量率60Co γ 射线辐照下SOI MOS器件的退化机理. , 2012, 61(24): 246101. doi: 10.7498/aps.61.246101
[12]	李明, 余学峰, 薛耀国, 卢健, 崔江维, 高博. 部分耗尽绝缘层附着硅静态随机存储器总剂量辐射损伤效应的研究. , 2012, 61(10): 106103. doi: 10.7498/aps.61.106103
[13]	胡志远, 刘张李, 邵华, 张正选, 宁冰旭, 毕大炜, 陈明, 邹世昌. 深亚微米器件沟道长度对总剂量辐照效应的影响. , 2012, 61(5): 050702. doi: 10.7498/aps.61.050702
[14]	刘张李, 胡志远, 张正选, 邵华, 宁冰旭, 毕大炜, 陈明, 邹世昌. 0.18 m MOSFET器件的总剂量辐照效应. , 2011, 60(11): 116103. doi: 10.7498/aps.60.116103
[15]	王义元, 陆妩, 任迪远, 郭旗, 余学峰, 何承发, 高博. 双极线性稳压器电离辐射剂量率效应及其损伤分析. , 2011, 60(9): 096104. doi: 10.7498/aps.60.096104
[16]	王思浩, 鲁庆, 王文华, 安霞, 黄如. 超陡倒掺杂分布对超深亚微米金属-氧化物-半导体器件总剂量辐照特性的改善. , 2010, 59(3): 1970-1976. doi: 10.7498/aps.59.1970
[17]	贺朝会, 耿斌, 何宝平, 姚育娟, 李永宏, 彭宏论, 林东生, 周辉, 陈雨生. 大规模集成电路总剂量效应测试方法初探. , 2004, 53(1): 194-199. doi: 10.7498/aps.53.194
[18]	贺朝会, 耿斌, 杨海亮, 陈晓华, 李国政, 王燕萍. 浮栅ROM器件辐射效应机理分析. , 2003, 52(9): 2235-2238. doi: 10.7498/aps.52.2235
[19]	贺朝会, 耿斌, 杨海亮, 陈晓华, 王燕萍, 李国政. 浮栅ROM器件的辐射效应实验研究. , 2003, 52(1): 180-187. doi: 10.7498/aps.52.180
[20]	郭红霞, 陈雨生, 张义门, 周辉, 龚建成, 韩福斌, 关颖, 吴国荣. 稳态、瞬态X射线辐照引起的互补性金属-氧化物-半导体器件剂量增强效应研究. , 2001, 50(12): 2279-2283. doi: 10.7498/aps.50.2279

计量

文章访问数: 5988
PDF下载量: 529
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板