面向空间应用深亚微米SOI集成器件辐照损伤机理研究

制约卫星等空间飞行器寿命的关键技术之一就是星用电子元器件(或集成电路)的抗辐射水平，而对于在空间运行十年以上的卫星来说，总剂量辐射效应及单粒子辐射效应是导致卫星失效的主要原因。因此伴随着我国对外太空的不断探索，对先进半导体器件辐照效应的深入研究显得越来越重要。然而，国际上对深亚微米和超深亚微米技术节点的半导体器件和集成电路的辐照效应的研究还很有限。本课题重点研究，面向空间应用深亚微米（0.13μm技术节点以下）SOI集成器件的辐照损伤机理，包括总剂量辐照和单粒子辐照对于超薄栅氧和STI隔离氧化物的影响，室温和77K下总剂量辐照引起部分耗尽和全耗尽器件射频特性和噪声的性能退化，单个MOS器件的单粒子淀积电荷的收集过程，利用特殊的芯片电路结构捕捉并研究单粒子脉冲机制。为我国研制高性能、抗辐照、星用SOI集成电路，做出有力的理论和技术储备。

本项目研究了总剂量辐照和单粒子辐照对于深亚微米（0.13μm技术节点以下）SOI工艺超薄栅氧漏电流和击穿特性的影响，超薄栅氧中辐照产生陷阱电荷的分布，对隧穿电流的贡献，偏置退火和加热退火的过程。研究了深亚微米SOI工艺中STI隔离氧化物总剂量辐照引起的侧壁表面势变化，建立并验证缺陷累积和边缘漏电的解析模型。研究了室温和77K下总剂量辐照对深亚微米（0.13μm技术节点以下）部分耗尽和全耗尽器件射频特性和噪声特性的影响。利用聚焦飞秒激光和串列加速器重离子宽束/微束实验手段，定量研究深亚微米（0.13μm技术节点以下）部分耗尽和全耗尽器件和电路的单粒子翻转与单粒子瞬态现象。在上述研究基础上，建模空间环境对深亚微米SOI集成器件的影响，嵌入到商用BSIM SOI简化模型的内部代码中，从而避免宏模型仿真效率低下的问题，且模型误差小于10%。..本课题共接受发表SCI期刊论文7篇，国内EI期刊论文2篇，国内核心期刊论文2篇，国际会议论文12篇，国内会议论文6篇。申请发明专利8项，其中授权4项。共培养硕士生5人，博士生3人和博士后1人。通过积极参与相关领域主流国际会议、邀请国外专家访问等方式，与国外同行进行了深入的学术交流与合作。