随着集成电路技术在辐射环境中的广泛应用,针对集成电路辐射效应的研究日益重要。辐射会导致器件和电路性能的退化,甚至是彻底的失效,从而带来巨大的损失。研究辐射对器件和电路造成损伤的物理机制,并建立相应的器件或电路模型对其在辐射环境下的电学特性做出预测,进而对抗辐射集成电路设计提供指导,成为人们亟待解决的问题。　　 随着器件进入到超深亚微米尺度,栅氧厚度已减薄到几个纳米范围,器件的总剂量辐射效应出现了一些新的现象,如NMOS器件栅泄漏电流退化减弱、阈值漂移减小、界面态引起的迁移率下降不再明显、NMOS器件关态泄漏电流急剧增大等。本文针对超深亚微米尺度下MOS器件出现的这些新特征进行了研究,指出超薄栅氧是导致MOS器件本征抗辐射特性得到增强的主要原因。研究发现,随着器件尺寸进入深亚微米尺度,寄生晶体管效应成为总剂量辐射引起NMOS器件特性退化的主要原因。　　 我们建立了一个超深亚微米NMOS器件总剂量辐射后关态泄漏电流模型。模型首次考虑了隔离沟槽与衬底间界面态的影响,提出了一个寄生管沟道内载流子有效迁移率模型,并考虑了超深亚微米尺度MOS器件的衬底倒掺杂结构。模型还建立了直接体现寄生管阈值电压漂移与辐射剂量之间依赖关系的经验公式,便于模型进行快速运算。模型结果与实验数据对比误差均控制在10％以内。　　 我们将所建模型嵌入Synopsys的HSPICE仿真软件,对一些典型的电路在总剂量辐射环境中的应用进行仿真,对集成电路抗辐射加固技术提供了设计指导。　　 最后,本文分别从工艺加固和版图设计加固两个角度对超深亚微米尺度MOS器件的抗总剂量加固问题提出了若干技术解决方案。例如利用辐射在增加新材料后的NMOS寄生管沟道产生的界面态降低器件的关态泄漏电流,或通过在STI区氧化层中添加牺牲层的方法提高NMOS器件的抗总剂量特性,并从提出了一种能节省版图面积的矩形环栅结构,为提高超深亚微米MOS器件的抗辐射特性提供了设计指导。