科研进展

UTBB FD-SOI晶体管总剂量辐射效应研究进展

2022-11-09

 超薄体硅与埋氧层全耗尽型绝缘体上硅(UTBB FD-SOI)是目前最为先进的SOI技术,是下一代抗辐射集成电路设计的重要方向。UTBB FD-SOI总剂量效应(TID)比平面体硅器件更为复杂,是其空间应用面临的“瓶颈问题”,本文系统报道了FBB UTBB FD-SOI器件(图1)的TID效应。
  A. 超薄硅膜引入强耦合效应,导致更为突出的TID损伤

 图1. FBB UTBB FD-SOI结构图                                             图2. NMOSFET及PMOSFET总剂量响应特性
B. 超薄BOX层存在双界面的TID效应,导致器件耦合系数改变

图3.TID对耦合强度的影响  图4. 双界面TID效应TCAD仿真    图5. 能带分析
 C. 建立晶体管TID效应SPICE模型,应用于抗辐射集成电路加固设计

图6. 不同尺寸晶体管TID效应       图7. TID模型与测试对比(NMOSFET,PMOSFET)
揭示了超薄硅膜及BOX层在UTBB FD-SOI工艺引入独特总剂量效应机理,突破了UTBB FD-SOI晶体管总剂量效应模型建立技术 。相关内容发表在IEEE TNS,并被评为当年的“Feature Article”。

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