20世纪的两大发明集成电路和航天科技深深地改变了人们的生活。航天科技开启了人类的太空之旅，集成电路则使得人们步入“芯”时代。两者的发展相辅相成，集成电路的发展推动了航天科技的进步，反过来，航天科技的进步促进了集成电路的发展。应用于航天技术的集成电路面临着太空与恶劣环境下各种粒子与射线的威胁，研究太空中半导体器件与电路的辐照效应就显得尤为重要。在所有的辐照效应中，总剂量效应是最为重要的一种。随着器件尺寸的缩小，超深亚微米器件受到辐照效应的影响与大尺寸的有所不同。在本论文中，通过实验与模拟的手段对超深亚微米器件的总剂量效应进行了较为详细的研究。　　 针对超深亚微米的器件，通过实验的方法对NMOSFET和PMOSFET在总剂量辐照条件下的特性进行了比较系统的研究，包括最劣辐照偏置，直流特性退化，辐照引起的栅介质退化以及辐照效应随器件尺度的变化等。实验表明，在直流特性退化方面，辐照之后会导致NMOSFET具有比较大的源漏泄漏电流，在窄沟器件中还会有比较大的阈值电压漂移；PMOSFET则在辐照时加正向偏置会有最大的阈值电压漂移。在辐照引起的栅介质退化方面，NMOSFET辐照以后的栅电流增加主要是由RILC(Radiation Induced Leakage Current)电流引起，而PMOSFET在大剂量时则可能发生软击穿RSB(Radiation Soft Breakdown)。总剂量效应可以引起PMOSFET的软击穿现象属首次发现，这对于工作在辐照环境的CMOS电路是一个很严重的可靠性问题，针对这一现象，本文进行了理论解释与分析。　　 总剂量辐照引起的寄生管的边缘泄漏问题严重影响了超深亚微米器件的性能，对此，通过实验与模拟的方法进行了较为深入的研究。实验结果表明，广泛应用于射频/模拟的多叉指结构在辐照环境下将引起很大的泄漏电流与阈值电压漂移，需要特殊的加固措施。针对这一问题，本文对一种在超深亚微米尺度下很有潜力的新型器件结构—准SOI结构进行了辐照特性的研究，结果表明，尽管器件比传统的CMOS结构具备更多的氧化层区域，但是由于L型隔离区的存在，阻断了辐照产生的泄漏通道，所以相比传统的CMOS结构，这种结构可以有效改善边缘泄漏问题，更加适于辐照应用，是一种很有潜力的新型的抗辐照器件结构。　　 通过实验的方法，研究了总剂量效应与NBTI效应的共同作用。实验发现相对于单纯的NBTI效应，总剂量效应与NBTI效应的共同作用最终将引起阈值电压的双向漂移，这将严重影响处于辐照环境下的CMOS器件与电路的正常工作。经受单纯的NBTI应力后，发现器件出现了RTS(Random Telegram Signal）噪声与软击穿现象。而总剂量效应与NBTI效应的联合作用则可能引起硬击穿。