应用于辐射环境下的半导体芯片受到空间射线的影响,将出现电路特性退化、错误率升高、功耗增大等问题,使芯片可靠性降低甚至出现功能失效,给整个设备造成严重影响。器件尺寸进入超深亚微米领域后,总剂量辐射效应将更加复杂。本文针对超深亚微米器件(体硅及SOI)的总剂量辐射效应进行了研究,分析辐射导致小尺寸器件性能退化的机理及辐射对器件栅泄漏电流的影响,并通过模拟得到了沟道调制掺杂结构参数的优化区间。本文的研究对于全面理解超深亚微米器件的总剂量辐射效应具有重要的意义。　　 本文首先通过实验对体硅直栅、环栅及全耗尽SOI器件进行研究,分析了辐射前后器件特性的退化与器件结构、尺寸的关系,同时对总剂量辐射引起的器件超薄栅氧化层泄漏电流增大进行了研究,并对两种技术的总剂量效应进行了对比。机理分析方面,本文分析了器件进入超深亚微米领域后出现的新型工艺如超浅源漏区电阻、STI隔离等的辐射效应。此外,对于辐射引起超深亚微米器件短沟及窄沟效应的变化进行了说明。　　 针对实验观察到的总剂量辐射导致超薄栅氧化层泄漏电流出现的增大现象,本文从陷阱的微观机理出发,对陷阱中心的形成及其参与载流子隧穿的过程进行了论述,解释了实验中PMOS器件在辐射后栅电流急剧增大的现象,提出了总剂量辐射导致PMOS栅氧化层软击穿机制,并通过栅电流的采样特性进行了验证。本研究为理解超薄栅氧化层可靠性及设计相应加固措施提供了重要参考。　　 针对应用于辐射环境下超深亚微米器件的沟道工程,本文对超陡倒掺杂及Halo掺杂结构在抑制寄生泄漏电流方面的作用进行了分析,并结合模拟分析了掺杂结构参数对器件抗辐射能力的影响,首次得到了应用于辐射环境下器件调制掺杂结构参数的优化。优化结果为设计抗辐射能力强的超深亚微米器件掺杂结构提供了指导。