近年来航天航空事业的高速发展,对电路性能的需求不断增加,而且面临的空间辐射效应不断严重,迫切需要技术的的发展与革新。FDSOI作为一种新型半导体工艺结构,在抗辐射能力、功耗、器件缩比特性方面具有显著优势,越来越受到业界的关注。随着FDSOI技术的不断发展,器件尺寸已步入纳米量级。小尺寸器件由于工作电压较低,电路节点临界翻转电荷也较小,电路对单粒子效应越来越敏感。FDSOI器件尺寸变化对单粒子效应的影响机制尚不是很明确,需要对纳米尺度下的FDSOI器件单粒子效应进行深入研究。主要研究内容和结果如下:(1)利用器件级TCAD仿真软件分析了UTBB FDSOI NMOS器件单粒子瞬态电流的主要特点,即较小的脉冲幅度、短拖尾形状、轻掺杂漏区入射和外加偏压敏感。通过与同尺寸的体硅器件的对比,对FDSOI器件的单粒子瞬态进行了分析研究。得出,FDSOI器件电荷收集能力远低于体硅器件,单粒子瞬态脉冲电流幅度比传统体硅器件小20倍,和体硅器件相比脉冲宽度缩小2.5倍。基于不同入射位置处的单粒子仿真结果得出,FDSOI器件单粒子效应最敏感的区域位于漏区轻掺杂一侧。同时,研究了外加偏压对单粒子瞬态脉冲的影响。得出,在相同的LET值条件下,瞬态电流大小受到背栅偏压以及漏端偏压的影响,电压增大,脉冲电流增大。且漏端电压对瞬态电流的影响更显著。随着背栅偏压的增大,脉冲电流增长幅度为5.5μA/V,随着漏端偏压的增大,脉冲电流增长幅度为8.6μA/V。(2)基于沟道中的非平衡载流子产生、运动过程仿真分析,解释了寄生双极放大机制在UTBB FDSOI器件单粒子效应中的作用,探讨了工艺、结构、工作条件等参数对寄生双极放大效应的影响。通过改变器件栅氧化层厚度Tox、背栅偏置电压、源端掺杂浓度、顶层硅膜厚度Tsi等条件对寄生双极放大效应机理进行了深层次的研究。得出,Tox厚度增大会导致体区电势升高,从而使寄生双极放大效应有所增强。背栅偏置电压的增大,会提升体区电势,寄生晶体管更早的开启,从而增强寄生双极放大效应。源端掺杂浓度的降低会减小源体势垒从而增强寄生双极放大效应。但是,当源端掺杂浓度较低时,从源向漏注入的电子浓度降低,寄生双极放大效应较弱。顶层硅膜厚度Tsi的增大会增大源体结横截面积,从而展宽载流子输运通道,降低载流子之间的SRH复合作用,最终对寄生双极放大效应起到增强的作用。Tsi厚度的增大,会增大载流子扩散运动范围,使脉冲宽度有所增大。(3)通过入射粒子射程对比分析方法研究了UTBB FDSOI器件背栅中的辐射效应对器件单粒子效应的影响作用机理,指出背栅中的辐射效应引起沟道中载流子浓度变化,进而导致漏极瞬态电流的变化。通过对比AB两种入射模型的漏端收集电荷以及瞬态电流,对FDSOI器件的背栅辐射效应进行了分析讨论。得出,常规器件的背栅辐射效应会使漏端收集电荷以及瞬态电流减小。研究了BOX厚度对背栅辐射效应的影响,BOX厚度越大,沟道中空穴浓度的变化越小,背栅辐射效应对漏端收集电荷以及瞬态电流的影响越小。讨论了HVT器件以及LVT器件的背栅辐射效应,得出HVT器件的背栅辐射效应和常规器件一样,都会使收集电荷以及瞬态电流减小,但HVT器件的背栅辐射效应更强,对漏端收集电荷以及瞬态电流的影响更大。LVT器件的背栅辐射效应会使漏端收集电荷以及瞬态电流增大。讨论了背栅辐射效应和寄生双极放大效应之间的耦合关系。随着LET值的增大,背栅辐射效应以及寄生双极放大效应都呈现出增强趋势,但寄生双极放大效应的增长幅度更大。