PDSOI MOS器件的射频特性及其电离辐照加固技术研究

来源 :中国科学院微电子研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:q258007
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于SOI技术可显著降低减器件的寄生电容和衬底射频功率损耗,有效的避免短沟道效应并获得更高的跨导,消除衬底带来的串扰和闩锁效应,并且在SOI衬底上制造LDMOS功率器件可以获得更高的增益和带宽,同时基于SOI衬底可以更容易的实现高阻衬底,从而制造出具有高品质因子的无源器件,其广泛应用于高集成度、高性能、低功耗射频领域。另外,SOI器件和电路对高能粒子入射引起的单粒子翻转效应和高剂量率瞬态辐照效应具有天然的免疫力。但由于其本身存在的固有缺陷,如易受到浮体效应、自加热效应以及电离总剂量辐照的影响,限制了SOI技术在射频领域内更广泛的应用。本文研究了部分耗尽SOIMOS器件的射频特性及其电离辐照加固技术,取得的主要研究成果如下:   1)研究了PDSOI MOSFET的电离总剂量辐照效应机理。结果表明,电离辐照可在PDSOI MOSFET的氧化物中产生显正电性的氧化物陷阱电荷和在Si/SiO2界面产生显正电性或负电性的界面态陷阱电荷及边缘陷阱电荷,这些缺陷的引入会使MOSFET的电学性能明显退化,主要包括:阈值电压漂移、跨导降低、亚阈值泄漏电流增大以及1/f噪声增大等;此外,还从材料、制造工艺、器件结构及电路设计等方面探讨了针对PDSOI MOSFET的电离总剂量加固技术;   2)针对PDSOI RF MOS器件在电离辐照环境内的应用,研究了不同结构的PDSOI RF NMOS和PDSOI N型LDMOS器件的电离总剂量辐照特性,试验结果表明各种器件的在经历总剂量为1Mrad(Si)的γ射线辐照后,器件的静态和射频特性均表现出不同程度的衰退,其中以LBBC型体接触结构器件受电离总剂量辐照影响最小;   3)利用ISE TCAD软件对PDSOI RF LDMOS的关键工艺条件和器件特性进行了仿真和优化,设计出与0.35μm PDSOI CMOS工艺兼容的PDSOI RFLDMOS器件版图及工艺流程,并分析了主要结构和工艺参数对器件性能的影响;   4)基于抗辐照加固0.35μm PDSOI CMOS工艺具体实现了RF NMOSFET和RFN型LDMOS功率器件,研究了不同体接触结构、不同沟道长度的PDSOI RFNMOS器件的电离总剂量辐照和退火后的静态和射频特性。试验结果表明各类型器件均表现出优异的抗辐照性能,其中以LBBC和LTS型体接触器件受电离总剂量辐照影响最小,并且可获得22.39GHz的截止频率和29.9GHz的最高振荡频率;   5)研究了半导体电离辐照探测基本原理和物理机制,探讨了利用SOI背栅作为电离辐照剂量计的可行性,并设计了一种基于SOI技术的可完成不同量级范围测量的新型双探头PMOS电离辐照剂量计,开发出与之相配套的远程在线实时监测系统,经验证可满足空间电离辐照探测需求。此外还探讨了针对此类剂量计的可调整量程的堆叠测量电路结构,及通过对PMOS剂量计的退火过程及偏置条件、退火温度和时间调节的控制,可保证该剂量计的再生利用。   6)研制了一种基于2μm PDSOI CMOS工艺的电离总剂量辐照加固的3线-8线译码器电路,并对其辐照和退火及追加辐照剂量后的电学特性如晶体管的阈值电压漂移、电路的静态电源泄漏电流、传输延迟以及电流电压特性曲线进行了研究。试验表明,该译码器的抗电离辐照总剂量能力达3x105rad(Si),NMOS管和PMOS管的最坏情况下前栅沟道阈值漂移分别小于20mV和70mV,并且在辐照、退火以及后续追加辐照过程中没发现明显的泄漏电流和传输延迟增加,电路的功能并未退化。
其他文献
随着半导体工艺的发展,在单一芯片上集成多个处理器核已成为可能,在高端应用需求的驱动下,片上多核系统为高度并行的计算和通信提供了一种可行的解决方案。从上世纪90年代开始,多
学位
Meiklejohn和Bean于1956年首先发现了交换各向异性现象,这个现象源于铁磁材料和反铁磁材料的相互作用,反铁磁材料的自旋电子将对铁磁材料的自旋电子施加一个力矩,这个力矩倾向于
刚毛柽柳(Tamarix hispida Willd)属于柽柳科柽柳属,耐盐碱、强固沙、抗旱、耐高温,生命力极强,研究刚毛柽柳抗旱特征和生理机制对于我国针对沙漠化治理、防风固沙选择节水耐
青霉菌灭活菌丝体(DMP,Dry mycilium of penicillium chrysogenum)是一种医药工业废弃物,通常经过高温灭活干燥、粉碎制得,不含任何活的生物体和抗生素,化学分析表明DMP含有90%的
减数分裂是真核生物有性生殖过程中的关键步骤,在过去的十多年里,借助于分子生物学和遗传学技术,通过对模式植物拟南芥的研究,在减数分裂的染色体相互作用、周期调控等方面取得了
摘要:小学数学教学要追求真实与实效,在提倡素质教育的今天,每一位小学教师都在深深地思考:在教学中如何进行有创造性的教学设计,运用恰当的教学方法,使学生能生动活泼地进行学习。  关键词:小学数学;教学质量;方法  中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2016)05-0050  现在的小学数学教学中,人们已经能够看到很多新课改理念的“闪光点”,然而新课程改革也实施多
直立叶片株型和密植相结合是目前获得水稻增产的新策略。水稻对油菜素内酯响应的一个重要形态特征就是产生直立叶片的表型。分离水稻油菜素内酯信号元件,不仅完善了水稻油菜素
近年来,GaN基半导体材料和器件取得了很大的进展,但是由于缺乏合适的衬底材料,限制了器件性能的进一步提高。分析GaN外延层中位错密度及类型是评估外延质量的一个重要方面。本论
学位
聚集体的非平衡演化普遍存在于自然界和人类社会中。聚集体演化过程具有复杂的动力学行为,近几十年来一直是许多领域的学者关注和研究的热点之一。本文采用速率方程方法解析地