随着我国军事工业与航空航天技术的飞速发展,越来越多的电子设备要在各种辐射环境中应用,但是在宇宙空间、核试验的环境下,存在着各种高能粒子的辐射,因此在这种应用场景下的集成电路必须采取辐射加固措施。集成电路的抗辐照加固技术与国家安全和国防建设密切相关,加强抗辐射加固技术的研究,可以打破抗辐射高端器件的技术垄断,对我国的国家安全和国防建设至关重要。国内很多的器件仿真研究都是使用Synopsys公司的Sentaurus TCAD半导体工艺及器件仿真工具,其内含的物理模型、材料参数非常丰富,面向各种与半导体相关的仿真问题,其对于抗总剂量效应的研究,一般是使用直接在栅氧化层及场氧材料中加入正的固定电荷的方法来模拟器件经受辐射后引起的氧化层陷阱电荷的积累以及界面陷阱电荷的增加,但是加入的正的固定电荷的数量与所受辐照剂量的对应关系,以及固定电荷在材料中的分布方式都与实际情况有很大差异。本文使用珂晶达(Cogenda)公司的Genius、Gds2mesh、VisualPartical等相关仿真软件来进行抗辐射加固技术的研究,不同于Sentaurus TCAD仿真软件,半导体器件中的辐射效应问题的数值仿真和工程技术是珂晶达公司重点关注的领域,尤其在抗总剂量效应的研究中,不同于Sentaurus TCAD直接添加正的固定电荷的方法。珂晶达的相关软件是采用直接辐照的方式进行总剂量效应的研究,经受多少辐照剂量对应会在器件的栅氧化层及场氧中产生相应数量的陷阱电荷,陷阱电荷的分布也由数值仿真所得,对比之下其更接近于实际情况下总剂量效应的产生机理,而且由于采用了新算法半隐式求解器,计算速度快于传统算法。本论文基于珂晶达(Cogenda)半导体仿真软件的更接近于实际情况的辐照反应机理和总剂量效应的基本原理,深入研究总剂量效应的物理过程以及总剂量效应对MOS器件电学特性参数的影响,从器件结构角度研究了几种抗总剂量效应的加固措施,具体包括:1、在普通NMOS晶体管的源区两侧形成P+掺杂区从而使得晶体管获得抗总剂量辐照的能力。2、纵向扩大NMOS晶体管的有源区面积,选择性进行N+源漏区域注入,从而提高晶体管的抗总剂量效应的性能。3、采用双栅结构提高NMOS晶体管的抗辐照能力,其中薄栅抑制阈值电压漂移和泄漏电流增加。4、在SOI器件结构的基础上,在NMOS器件的源极区域下增加一个P+区域,以此来减弱SOI器件的背栅效应和浮体效应,从而提高晶体管的抗总剂量效应的性能。5、一种环栅的垂直沟道的新型NMOS器件结构的总剂量效应研究。上述结构中的前四种是在现有的体硅CMOS器件结构以及SOI器件结构基础上的辐照加固方法,通过珂晶达的仿真平台对上述前四种辐照加固的NMOS晶体管和与其对应的普通NMOS晶体管分别进行总剂量效应仿真,通过对比从仿真结果提取出的相关参数,可以看出上述前四种辐照加固方法均能有效提高器件的抗总剂量效应性能。第五种器件是对新型器件结构的一种探索,其结构完全不同于现有的CMOS器件结构,并且在其具有正常转移和输出特性曲线的基础上,初步研究了该新型器件的抗总剂量效应性能,从仿真结果可以看出该新型器件结构同样也具有良好的抗总剂量效应性能。