30nm PMOS器件总剂量辐照实验与仿真

使用Silvaco TCAD软件建立PMOS器件模型,仿真模拟得到了PMOS器件γ射线总剂量效应,提取了氧化层及界面处陷阱电荷共同影响后器件的电学参数并验证了退化程度。仿真结果表明,PMOS器件沟道越短,有效沟道长度占比总沟道长度就越少,器件退化加剧。开展了宽长比为500 nm/30 nm的30 nm PMOS器件的总剂量效应实验。实验表明,γ射线的持续辐照会使器件发生退化,阈值电压负向漂移,亚阈摆幅变化量增大。仿真结果与实验数据均表明,浅沟槽隔离氧化层陷阱电荷是造成器件退化的主要影响因素。

28nm MOSFET器件的单粒子效应

利用SILVACO TCAD软件构建了28 nm MOSFET器件的3维结构,创建了单粒子的迁移率和载流子等仿真物理模型,仿真模拟了重离子入射位置、LET值、入射角度及器件的漏极掺杂浓度、漏极偏置电压对28 nm MOSFET器件单粒子效应的影响,分析了重离子入射引起器件双极放大效应。仿真结果表明:MOSFET器件对单粒子效应敏感的位置是临近轻掺杂的漏极,通过提取耗尽区电势,发现不同位置单粒子漏极瞬态电流的峰值与电势的大小基本保持一致;漏极瞬态电流峰值随着LET值和漏极偏置电压的增大而增大,而随着器件的漏极掺杂浓度的增大而减小;漏极瞬态电流峰值随着粒子入射角度的增大而增大,这是器件内部电离面积的变化引起的。另外,单粒子效应会导致MOSFET体内的寄生晶体管导通,使大量电子从源极流入漏极,产生的电流与单粒子电离形成的电流叠加使电路节点电压突变,导致电路功能紊乱,研究表明双极放大增益可达3.3。

纳米MOS器件场氧化层和栅氧化层电离总剂量效应仿真

利用Silvaco TCAD软件,研究了电离总剂量(total ionizing dose,TID)效应对28 nm NMOSFET转移特性的影响。构建了28 nm NMOSFET 3维仿真模型,分3种情况探究了TID效应影响下,场氧化层和栅氧化层对NMOSFET的阈值电压、漏电流和跨导的影响。仿真结果表明,在TID效应影响下,28 nm NMOSFET场氧化层对器件阈值电压、漏电流和跨导的影响都明显大于栅氧化层,随着器件尺寸的减小,场氧化层在TID效应中对NMOSFET电学特性的影响较大。仿真结果为进一步探究NMOSFET的TID效应提供了参考。