資源描述：
《基于1f噪聲的mosfet抗輻照能力無損表征方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要隨著大量商用高性能半導(dǎo)體器件用于宇航、核能等領(lǐng)域，越來越多的未加固MOSFET需要在核輻射條件下工作，為了在保證使用的可靠性的同時盡可能的降低成本，人們迫切需要一種可靠，快速，成本低廉的無損傷輻照效應(yīng)預(yù)測方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輻射退火曬選方法。本文介紹了MOS器件電離輻照效應(yīng)及l(fā)／f噪聲物理機制，在此基礎(chǔ)上，進行了噪聲與電離輻照相關(guān)性的試驗，獲取了大量輻照前后MOS器件的電參數(shù)及噪聲參數(shù)數(shù)據(jù)，并對MOS器件抗輻照能力的1／f噪聲表征進行了深入研究，取得了以下研究成果：l、對不同溝道類型和溝道尺寸的MOSFET進行了”Cog輻照實驗，發(fā)現(xiàn)輻照前1／f噪聲與輻照引起閾值電壓漂移、跨導(dǎo)退化及柵
2、泄漏電流增加之問有明顯的相關(guān)性。理論分析表明，電離輻照在MOS器件柵氧化層中激發(fā)的電荷會被Si／Si02系統(tǒng)中缺陷所俘獲形成陷阱電荷，這些陷阱電荷的存在導(dǎo)致器件電參數(shù)發(fā)生改變，嚴重的還引起器件的實效。由于l／f噪聲反應(yīng)了柵中缺陷數(shù)目的多少，也就是反映了柵氧質(zhì)量的好壞，因此輻照前的l／f噪聲與輻照后器件的電參數(shù)變化體現(xiàn)出相關(guān)性。2、基于界面陷阱形成的氫離子運動兩步模型和反應(yīng)過程的熱力學(xué)平衡假設(shè)，推導(dǎo)了MOSFET經(jīng)歷電離輻照后氧化層空穴俘獲與界面陷阱形成間關(guān)系的表達式。利用初始l，f噪聲功率譜幅值與氧化層空穴俘獲之間的聯(lián)系，建立了輻照前的l／f噪聲幅值與輻照誘生界面陷阱數(shù)量之間的半經(jīng)驗公
3、式，并通過實驗予以驗證。本文研究結(jié)果表明，由于輻照誘生的氧化層內(nèi)陷阱通過與分子氫作用而直接參與到界面陷阱的建立過程中，從而使界面陷阱生成數(shù)量正比于這種陷阱增加的數(shù)量，因此輻照前的1／f噪聲功率譜幅值正比于輻照誘生的界面陷阱數(shù)量。本文結(jié)果為l，f噪聲用作MOSFET輻照損傷機理研究的新工具，對其抗輻照性能進行無損評估提供了理論依據(jù)與數(shù)學(xué)模型，并且通過實驗給予驗證。關(guān)鍵詞：MOSFET電離輻照效應(yīng)1／f噪聲無損評估ABSTRACTMOSdeviceshavetosufferfromionizingradiationastheyarewidelyusedintheenvironmentofs
4、pace，nuclearenergyandnuclearweapon．Theparameterdefradation，halfand／orfullpermanentdamageevenfailureinfunctionofMOSdeviceswillOC圮arduetothegenerationofradiation-inducextoxidetrappedchargesandinterfacetraps．Inordertoke印thedevicesworkwellintheenvironmentofionizingradiation,radiation—annealtechnique
5、sofionizingradiationaregenerallyused．Themoreimportantthingisthatthismethodwillinducesomenewlatentdefectsinthedeviceundertest,letalonethismethodisexpensive，time-wasteanddestructive．Itisthereforeusefultoconsiderwhetherasimple，fastandnondestructivemethodcallbedefinedtocharacterizetheabilityofMOSdev
6、icestorestrainradiation．’Themethodofcharacterizingahili哆ofMOSdevicestorestrainradiationisthoroughlystudiedbyanalyzingtherelationshipbetween1／fnoiseandradiationeffects．1、TheradiationexperimentsofMOSFETs，withdifferentchannelareaandtype，havebeenmadeusing”Coy"asradiationsource．Theresultsdemonstratet
7、hatthereareobviousrelationshipsbetween1／fnoiseofpre-radiationandthechangesofthresholdvoltageandtransconductanceafterradiation．Theresultsalsotellthatthemagnitudeofl／fnoisebecomeslargewitllthedoseofradiationadding．whichpredica
