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作为高质量大规模集成电路关键技术之一的栅介质—SiO<,2>薄膜,其介质的好坏直接关系到器件的成品率、电学性能和使用寿命.该文主要是围绕着MOS栅氧化层的可靠性问题,从栅氧击穿及栅介质辐射效应两方面,着重研究了TDDB寿命评估方法及辐射前后、不同辐射剂量、剂量率下栅氧化层氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷对MOS器件电学参数的影响.在栅氧击穿机理与相关数学统计理论的基础上,研究了高温恒定电场TDDB寿命试验方法.评价栅氧化层TDDB可靠性的方法,国内通常是在直流电压和直流电流下进行加速寿命试验,而该试验则采用高温、恒定电场两种应力去评价栅氧化层厚度为12.5nm的N阱MOS电容TDDB可靠性,结果表明,同种应力条件下的样品寿命服从威布尔分布、不同应力下样品寿命分布的威布尔形状参数大致相当且外推出的85℃下市场寿命均判别不大,这些试验结果均有力证明了该试验方法的可行性和准确性,对高温下工作器件进行可靠性评价提出了一个解决方案.另一方面,该文还对MOS栅氧化层的辐照特性进行了研究.首先,对有关辐照效应的理论进行了简要的叙述,介绍了辐照过程中氧化物陷阱电荷的产生过程以及界面态建立的一些模型.并在此基础上研究了不同X射线辐射剂量、剂量率下栅氧化层中氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷对MOSFET(W/L=10/0.6、d<,ox>=12.5nm)电学参数的影响.结果表明,随着辐射剂量的增加,I<,dx>-V<,gs>转移特性曲线向负向漂移,同时斜率变小.且在相同总剂量条件下,随着剂量率的增加,阈值电压负向漂移量明显增大.其次,研究了不同X射线辐射剂量、辐射剂量率下栅氧化层中氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷对栅接地nMOSFET(ggnMOSFETW/L=10/0.6d<,ox>=12.5nm)ESD电学参数的影响.结果表明,不管辐射的剂量率多大,随辐射总剂量的增加,开启电压、维持电压均呈现下降趋势,而二次击穿电流则呈现先下降,到达一定总剂量时,开始上升趋势.