绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)技术由于全介质隔离、寄生电容小等特点，在高速度、低功耗、高集成度等性能方面具有显著的优势。与体硅技术相比，SOI技术具有优越的抗瞬时辐射和抗单粒子能力，因而在许多领域特别是航天及空间技术领域得到广泛的应用。然而由于绝缘埋层(BOX)的存在，SOI材料对总剂量辐射较为敏感。辐射在绝缘埋层中引入的净正电荷，会导致SOI器件、电路电学性能的退化，严重影响其工作的可靠性。　　为了提高SOI器件和电路的抗辐射性能，满足超深亚微米抗辐射SOI CMOS集成电路的研制需求，本论文针对抗总剂量辐射加固的特种SOI晶圆制备技术及其总剂量辐射性能进行了系统而全面的研究，主要包括以下几部分内容:　　（一）注氢层转移技术制备抗总剂量辐射加固SOI晶圆。创新性地将注氢层转移技术和硅离子注入改性技术相结合，在键合前完成BOX改性，避免了改性离子直接通过顶层硅注入所导致的顶层硅晶格损伤以及注入所造成的金属杂质沾污问题。论文研究了加固SOI晶圆的制备工艺及其关键技术，通过关键技术优化获得满足工程化应用的加固SOI晶圆;采用TEM、XPS、PL、SIMS等材料分析手段，对加固晶圆的顶层硅和绝缘埋层进行了表征分析，探讨了注入能量和注入剂量与硅纳米晶的关系，开发、确定了相关的工艺参数。制备出的加固SOI晶圆，顶层硅和绝缘埋层膜厚均匀、界面清晰陡直，顶层硅中晶格排列整齐、不存在任何缺陷。　　（二）利用Pseudo-MOS技术评估加固SOI晶圆的抗总剂量辐射能力。利用高效的Pseudo-MOS技术初步评估加固SOI晶圆抗总剂量辐射能力，用来指导材料制备工艺的优化。辐照前后的转移特性曲线说明，采用改性离子注入加固工艺有效地增强了SOI晶圆的抗总剂量辐射能力;通过器件级的评估验证了改性离子注入的抗辐射机理;系统分析了硅纳米晶尺寸、密度、分布等对加固晶圆的抗总剂量辐射能力的作用，结果说明硅纳米晶距离器件界面越近、分布范围越宽，器件抗辐射能力越强。本研究工作发明了一种使硅纳米晶在距离上可调（包括不限逼近器件界面），同时又不损伤顶层硅的技术，通过调整注入能量和剂量能够对晶圆的抗总剂量辐射水平进行有效调控。　　（三）利用NMOS器件验证加固SOI晶圆的抗总剂量辐射能力。在研究了不同辐照偏置模式下器件的总剂量辐射响应后，证明PG偏置对于绝缘埋层是最恶劣偏置。探讨了漏端电压、沟道长度对加固SOI晶圆总剂量辐射效应的影响。对比分析了最劣偏置下加固和未加固SOI NMOS器件的辐射诱生漏电及阈值电压漂移情况，研究表明离子注入能够有效抑制关态漏电流的增加，加固SOI晶圆的抗辐射性能得到显著改善。讨论分析了输入输出器件及核心器件在PG偏置下的总剂量辐射响应，结果显示加固器件无辐射漏电、且背栅阈值电压漂移较小，满足器件设计的要求。　　采用本方法制备的加固SOI晶圆抗辐射性能优越，其顶层硅厚度、均匀性、位错密度等常规技术指标与国际最先进的SOI晶圆制造公司的未加固产品指标相当，能够满足超大规模超深亚微米抗辐射SOI集成电路的研制需求。