輻射效應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體器件的影響及加固技術(shù)

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------輻射效應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體器件的影響及加固技術(shù)趙　力，楊曉花（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇無(wú)錫214035）摘　要：與其他半導(dǎo)體器件相比，CMOS集成電路具有功耗小、噪聲容限大等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于對(duì)重量、體積、能源消耗都有嚴(yán)格要求的衛(wèi)星和宇宙飛船來(lái)說(shuō)，CMOS集成電路是優(yōu)先選擇的器件種類。隨著半導(dǎo)體器件的等比例縮小，輻射效應(yīng)對(duì)器件的

2、影響也在跟著變化。這些影響包括：柵氧化層厚度、柵長(zhǎng)的減小、橫向非均勻損傷、柵感應(yīng)漏電流等方面。對(duì)于微電子器件的抗輻射加固，文章就微電子器件的應(yīng)用場(chǎng)合、輻射環(huán)境的輻射因素和強(qiáng)度等，從微電子器件的制作材料、電路設(shè)計(jì)、器件結(jié)構(gòu)、工藝等多方面進(jìn)行加固考慮，針對(duì)各種應(yīng)用環(huán)境提出加固方案。關(guān)鍵詞：微電子器件；輻射效應(yīng)；抗輻射加固；MOS器件等比例縮小中圖分類號(hào)：TN492　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　　　文章編號(hào)：1681-1070（2010）08-0031-06TheRadiationEffectsandHardenedTechnol

3、ogiesofSemiconductorDeviceZHAOLi,YANGXiao-hua（ChinaElectronicsTechnologyGroupCorporationNo.58ResearchInstitute,Wuxi214035,China）Abstract:Tocontrastwithotherdevice,CMOShasadvantagesonlesspower,noisemartin.Tosatellitesand——————————————————————————————————————--

4、----------------------------------------------------------------------------------------------spaceshipareconcerned,CMOSisthefirstchoice.Theradiationeffectforsemiconductorscalingwasdescribed.Itisincluded:thicknessofoxideofgate,scalingofgate,GIDL.Then,theradia

5、tionhard-enedofdeviceswasintroduced,indetail.Fordifferenceapplication,wegivethedifferencewaystohardened.Keywords:microelectronicdevice;radiationeffect;radiationhardened;scalingofMOSdevice另一方面更需要提高微電子器件的抗惡劣環(huán)境能力1引言隨著信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)正從傳統(tǒng)的工業(yè)化時(shí)代向一個(gè)嶄新的信息化時(shí)代發(fā)展。信息技

6、術(shù)為現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭(zhēng)提供了新的戰(zhàn)爭(zhēng)手段，使未來(lái)的軍事戰(zhàn)爭(zhēng)由傳統(tǒng)戰(zhàn)爭(zhēng)形式轉(zhuǎn)化為高科技、電子化、信息化戰(zhàn)爭(zhēng)。而微電子技術(shù)作為未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的核心技術(shù)，則已經(jīng)成為未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的重要發(fā)展目標(biāo)。微電子技術(shù)要滿足現(xiàn)代軍事武器和裝備的需要，一方面必須提高微電子器件的常規(guī)性能水平，收稿日期：2010-07-20和可靠性。對(duì)于未來(lái)可能要面對(duì)的太空、核輻射環(huán)境而言，微電子器件的抗輻射加固和高可靠技術(shù)成為軍用微電子器件的重要研究課題。與其他半導(dǎo)體集成電路相比，CMOS集成電路具有功耗小、噪聲容限大等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于對(duì)重量、體積、能源消耗都有嚴(yán)格要求的衛(wèi)星

7、和——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------宇宙飛船來(lái)說(shuō)，CMOS集成電路是優(yōu)先選擇的器件種類。但是采用常規(guī)CMOS工藝技術(shù)制造的集成電路又難以滿足航天技術(shù)的需要。在航空航天應(yīng)用中，由于宇宙輻射的影響，CMOS器件的性能會(huì)產(chǎn)生一系列的變化，導(dǎo)致電路的失效。本文對(duì)CMOS器件尺寸縮小-　31-

8、第10卷第8期電子與封裝的總劑量效應(yīng)進(jìn)行了分析，然后針對(duì)分微電子器件抗輻射加固進(jìn)行了分析。2輻射效應(yīng)對(duì)器件等比例縮小的影響2.1柵氧化層厚度變化對(duì)閾值電壓的影響無(wú)論是硅柵還是金屬柵器件，在柵與襯底間均有一層50nm~200nm的SiO2介質(zhì)層，在輻射條件下，在SiO2介質(zhì)中電離產(chǎn)生一定數(shù)量的電子-空穴對(duì)，其比例值為1Gy的吸收劑量在每立方厘米SiO2體積中產(chǎn)生7.8×10