随着晶体管特征尺寸的缩减,集成电路对软错误的敏感性增加,为辐射环境下的集成电路(IC)带来了挑战,单粒子效应(SEE)已成为军用和商用电子系统共同面对的可靠性问题,而单粒子瞬态(SET)是深亚微米尺寸以下SEE软错误发生的主要来源。应变Si技术作为摩尔定律的延续,在提升器件性能方面有着优异的表现,随着应变集成技术在辐照条件下的应用,研究应变集成器件的辐照特性及加固技术显得尤为重要。本文以单轴应变Si纳米NMOS器件为研究对象,利用SRIM和Sentaurus TCAD软件进行了单粒子瞬态特性的研究,并对抗单粒子辐照加固结构进行了探讨和分析,取得的研究结果概述如下:1.单轴应变结构的引入对SET效应的影响。采用蒙特卡罗方法分析氮化硅膜对入射重离子能量损失的影响并建立模型,提取了重离子的电离损伤参数并利用TCAD模拟分析器件的电荷收集情况。结果表明氮化硅膜的引入降低了入射深度和电离损伤,并且氮化硅膜越厚,对重离子的阻挡能力亦随之增强,应变器件的SET电荷收集也随之降低,厚度为500nm的氮化硅膜使瞬态电流脉冲下降18.32%,收集电荷下降22.92%。2.SET效应的电荷收集机理分析。从漂移和扩散的电荷收集机理出发,研究了入射位置、漏极偏置、入射粒子LET值对NMOS器件单粒子瞬态的影响,发现入射位置在漏极耗尽区的电场最强位置处SET电流最大;漏极偏置越高,电场越大,瞬态电流峰值越大,且扩散电流部分基本不受到漏极偏置变化的影响;瞬态电流峰值和收集电荷随着LET的增大呈线性增大趋势。3.单管和反相器链两种情况的双极效应研究。对于单管,栅长的缩减导致单粒子效应加剧,用N Diode电流表征漂移和扩散成分,对比分析双极放大效应对SET电流的影响,结果表明正是由于源极的存在诱发了寄生双极放大效应,导致漏极收集到的电荷增多;此外,LET值的增大会加剧双极放大效应。对于7级反相器链,采用混合模拟的方法研究了反相器链的双极效应机制,由于漏极电势的变化,源极的正向电流导致反相器链的SET电流比单管的SET电流小,即源极的存在缓解了反相器链中的SET电荷收集。4.总剂量辐照对SET效应的影响。通过提取总剂量辐射的陷阱电荷和界面态参数,分析了总剂量辐照对NMOS器件SET效应的影响机制。总剂量辐照产生的氧化层陷阱正电荷使得体区电势升高,加剧了NMOS器件的SET效应。在2KGy总剂量辐照下,漏极SET电流峰值增加4.88%,而漏极收集电荷增量高达29.15%,表明总剂量辐照对SET的影响主要体现在漏极收集电荷的大幅增加。5.抗单粒子辐照加固结构的研究。针对NMOS器件的两种加固结构,即漏极扩展加固结构和源极扩展加固结构,对其加固机理进行仿真对比分析。两种结构都是通过引入附加电极分担电离产生电荷达到加固的效果,在反相器链中,从两者电极的反偏程度上来讲,漏极扩展结构中附加的漏-体结构成的PN结为强反偏,而源极扩展结构中源-体结构成的PN结为弱反偏,因此漏极扩展结构的加固效果更明显,LET为40MeV·cm~2/mg的重离子入射后,源极扩展结构和漏极扩展结构使得SET脉宽分别降低了23.74%和34.85%。