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电离辐射中S01 MOSFETs的背栅异常kink效应研究

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摘 要 ：采 用 １ ｋ Ｖ Ｘ 射线 研 究 了部 分 耗 尽 Ｓ Ｓ Ｅ ｓ ０ｅ ＯＩＭＯ Ｆ Ｔ 的总 剂 量 辐 射 效 应 ． 验 结 果 显 示 ， 整 个 辐 射 剂 量 范 围 内 ， 实 在 前 栅 特 性 保 持 良好 ； ｎ 而 ＭＯＳ Ｅ 和 ｐ ＦＴ ＭＯＳ Ｅ 的背 栅 对 数 ｊ・ ｇ曲线 中 同 时 出 现 了异 常 ｋｎ ＦＴ ｒ Ｖ２ ａ ｉｋ效 应 ． 析 表 明 电离 辐 射 在 分 埋 氧 ／ 层 硅 （ ｏｘ／ｏＩ界 面 处 产 生 的 界 面 态 陷 阱是 导致 异 常 ｋｎ 顶 Ｂ ｓ ） ｉｋ效 应产 生 的 原 因 ． 于 ＭＥ Ｃ 基 ＤＩ Ｉ的二 维 器 件 模 拟 结 果
２ 实 验
实验 样 品 ｓ ｏＩＭＯＳ Ｅ ｓ采 用 ０ ８ ｍ 部 分 耗 尽 ＦＴ ．肛 ｓ ｏＩ ｃＭｏｓ工 艺 制 备 ． ｏＩ材 料 由 Ｓ ＭＯＸ 工 艺 形 成 ， ｓ Ｉ 埋氧厚 度 为 ３ ５ ｍ， 层 硅 和 栅 氧 厚 度 分 别 为 ２ ０ ｍ ７ｎ 顶 ０ｎ 和 １ ． ｒ Ｓ Ｉｎ Ｓ和 ｐ ７ ５ ｍ． Ｏ ＭＯ ｉ ＭＯＳ来 自同一 圆片 ， 均采用 Ｈ 形 栅版 图设 计 ， 宽长 比为 ２ ｔ ０ ８ ｍ， 做 有外 部 ４￣ ． 肛 并 ｍ／ 体 接触 ， 每种样 品数 量均 为 ３个 ．
维普资讯
第２ ９卷
第 １ 期
半
导
体
学
报
Ｖ ｏ１２９ Ｎ ｏ． ． １ Ｊ ｎ． ２０ ８ ａ ， ０
２０ ０ ８年 １月
Ｊ Ｕ Ｒ ＮＡ Ｌ Ｆ Ｓ Ｏ Ｏ ＥＭ Ｉ Ｃｏ Ｎ Ｄ Ｕ ＣＴｏ Ｒ Ｓ
电离 辐射 中 Ｓ Ｓ Ｅ ｓ的背栅 常 ｋｎ Ｏ１ＭＯ Ｆ Ｔ ｉｋ效 应 研 究 ＊
ｌ 引言
绝缘 体上硅 （ ｏＩ技术 在辐 射加 固领域应 用 的优 势 ｓ ） 主要来 自绝缘埋 氧层 ， 埋氧结 构 的存在 能 够实 现单 个 晶 体 管 的全介 质 隔离 ， 效 消 除 了体 硅 Ｃ 有 ＭＯＳ器 件 的、 闩 锁效 应和减 小 了单 粒 子 翻转 截 面 ． 在 总 剂量 环境 中 ， 但
刘 洁 周继承 罗宏伟 孔学东 恩云飞 师 何玉娟 林 谦 丽
（ １中南 大 学物 理 科 学 与 技术 学 院 ，长 沙 （ ３中南 大 学材 料 科 学 与 技术 学 院 ，长 沙 ４０８） １ ０３ ４０８） １ ０３
（ ２电子 元 器 件 可 靠 性物 理 及 其 应 用 技 术 国家 级 重 点 实 验 室 ，广 州 ５ ０ １ ） １ ６ ０
见表 １ 采 用半 导体 参数 分 析 仪 ＨＰ４ ５ Ａ 对 晶体 管进 ． ．１ ５ 行 电测 试 ， 每次 电测 试在 辐 照 后 的 ３ ｍｉ ０ ｎ内完 成 ． 所有 的实 验和测 试都在 室温 下进行 ．
３ 结 果 与 讨 论
３ １ 前栅 器件 的辐射 特性 ．
埋 氧 中建立 的 陷阱电荷 能漂 移 阈值 电压 ， 重 时将 增 大 严 泄 漏电流 ， 并最终 造 成 工作 器 件 和 电路 的 功 能失 效 ． 近 年 关于 Ｓ 技 术 的总剂 量 辐 射损 伤 机 理 和加 固技 术 吸 ＯＩ 引了众 多研 究 者 的兴 趣［ ， 而 Ｓ １ 然 ｑ］ ＯＩＭＯＳ器件 中复 杂 的多界 面系统 和 Ｓ 材 料 独有 的制 备技 术 为 研 究 的 ＯＩ 深 入带来 了 困难 ， 多研 究涉 及背 栅 晶体 管 的辐 射 响应 很
图 １ ａ ， ｂ 分别 为 Ｓ ＭＯＳ和 ｐ Ｓ晶体管在 （） （） ＯＩ ｎ ＭＯ 不 同辐 射剂 量下 的前栅 对数 Ｊ ・ 特性 ． 随着 辐射 剂量 的 累积 ， 氧 中和栅 氧／ ｉ 面 处建 立 的 陷 阱 电荷 导 致 栅 Ｓ界 阈值 电压逐 渐负 向漂 移 ， 阈斜 率 发生 退 化 ． 在 整个 亚 但 辐射剂 量范 围 内 ， 栅 特性 保 持 良好 ， 流 中没 有 出 现 前 电 这 时会 忽 略 Ｂ Ｏｘ／ ＯＩ 面 效应 的作 用 Ｌ ］ 本 文将 基 于 边界泄 漏成 分 ， 得 益 于 版 图设 计 中 采 用 的 无 边缘 Ｈ ｓ 界 ４ ． 避 部分耗 尽 Ｓ ＯＩＭＯＳ Ｅ ｓ 总 剂 量辐 射 中 出 现 的 背栅 形栅结 构 ， 免 了辐 射 中边 界泄 漏 电流通 道在 源 漏端 间 ＦＴ 在 的开 启 ． 异 常 ｋｎ ｉｋ效应 对 Ｂ ＯＸ／ ＯＩ Ｓ 的界 面效应进 行研 究 ．
进 一 步 验 证 了 这个 结 论 ．
关 键 词 ：Ｘ 射 线 ；Ｓ Ｓ Ｅ ｓ ＯＩ ＭＯ Ｆ Ｔ ；部 分 耗 尽 ；ｋｎ ｉｋ效 应 ； 总剂 量 效 应
ＰＡＣＣ ： ６ ８０Ｃ ； ７３ １ ４０
中图 分 类 号 ：Ｔ ３ ６ Ｎ ０
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：０ ５ － １ ７ ２ ０ １０ ４ ．４ ２ ３４ ７ （ ０ ８ ０ ． １ ９ ０ Ｊ
３ ２ 背栅器 件的 辐射特 性 ．
３ ２ １ 辐 照 实 验 结 果 ．．
从 Ｘ 射 线 辐 照前 后 Ｓ ＭＯＳ Ｅ ＯＩｎ Ｆ Ｔ和 ｐ ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ
的背栅对 数 Ｊ． 特 性 （ ２ ａ ， ｂ ） 图 （ ） （ ） 中观 察 到 ， 分别 在 ５ ０和 ２ ０ ｒｄ Ｓ） ， ＭＯ ０ ０ ｋ ａ （ｉ 时 ｎ Ｓ和 ｐ ＭＯＳ曲线 的亚 阈 区 间内出现 了 明显 的“ 隆起 ” 象 ． 种“ 现 这 隆起 ” 似于辐 类 射 诱生 边 界 传 导开 启 所 产生 的亚 阈 ｋｎ ｉｋ效 应［ ， 实 ６但 ］ 验样 品采用 无边 缘 Ｈ 形 栅 版 图设 计 ， 前 栅 主 晶 体 管 且 见 ） 因此 可 以排 除边 界 辐 照和 电测试 实 验在 电子 元 器 件 可 靠性 物 理 及 其 电流 中边 界泄 漏可 以忽 略 （ 图 １ ， 应 用技 术 国 家 级 重 点 实 验 室 进 行 ， 中辐 照 实 验 在 其 表 １ 辐 照偏 置 条 件 Ｔａｂ ｅ １ Ｒ ａ ａ ｉ ａ ｏｎ ｔｏｎ ｌ ｄｉｔｏｎ ｂｉ ｓｃ ｄｉｉ ｓ ＡＲＡＣ １ ０半 导 体 辐 射 系 统 上 进 行 ， 射 源 为 ＯＲ ４ ０ 辐 １ ｋ Ｖ 射线 ， ０ｅ Ｘ 剂量率 为 １ ｋ ａ （ｉ／ ｎ 实 验 器件 采 ５ ｒｄ Ｓ） ｍｉ ， ， ｎ ＭＯＳ ｌ ＶＥ Ｖ Ｖｄ ｂ ｙ ｇ：０ ：５ ：Ｖ ： ： ２ Ｖ ｐ Ｓ ＭＯ Ｉ ｇ 。 ｂｙ ５ Ｖ ： ２ ０ ： ： ｏ ：Ｖ ｄ ｄ ｇ： Ｖ 用 开盖辐 照 ． 辐射 偏 置为 前 栅 晶 体管 的最 劣 条 件 ， 置 设

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mos管关断米勒效应

mos管关断米勒效应

mos管关断米勒效应摘要：一、MOS管的基本原理二、米勒效应的概念与作用三、MOS管关断过程中米勒效应的影响四、减小米勒效应的方法五、总结正文：一、MOS管的基本原理MOS管（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种广泛应用于电子电路中的半导体器件。

它主要由金属源极（Source）、金属漏极（Drain）、氧化层（Oxide）和半导体衬底（Substrate）组成。

MOS管的工作原理是利用栅极（Gate）电压控制半导体中的电流，实现信号的放大和开关功能。

二、米勒效应的概念与作用米勒效应（Miller Effect）是指在MOS管工作过程中，栅极与漏极之间的电容耦合，导致栅极电压对漏极电流的影响产生偏差的现象。

具体来说，当MOS管处于开启状态时，栅极电压的一部分会加在氧化层电容上，使得实际的栅极电压降低，从而使得电流增大；而在关断过程中，栅极电压的一部分会加在栅源电容上，使得实际的栅极电压升高，从而使得电流减小。

三、MOS管关断过程中米勒效应的影响在MOS管的关断过程中，米勒效应会导致栅极电压对漏极电流的影响产生偏差。

由于栅极电压的一部分加在栅源电容上，使得实际的栅极电压升高，这会导致漏极电流减小，从而延长了MOS管的关断时间。

此外，米勒效应还会导致关断过程中存在一个较大的电流尖峰，这可能会引起电磁干扰（EMI）等问题。

四、减小米勒效应的方法1.增加栅极电阻：通过增加栅极电阻，可以降低栅极电流，从而减小米勒效应的影响。

2.减小栅源电容：通过减小栅源电容，可以降低栅极电压对漏极电流的影响，从而减小米勒效应。

3.采用多栅结构：多栅结构可以在一定程度上分散栅极电压对漏极电流的影响，降低米勒效应。

4.优化器件设计：通过优化器件设计，例如采用薄氧化层、低场氧等技术，可以降低米勒效应。

五、总结MOS管关断过程中的米勒效应会影响器件的性能，通过增加栅极电阻、减小栅源电容、采用多栅结构和优化器件设计等方法，可以有效地减小米勒效应，提高MOS管的性能。

MOS源极和漏极短路

MOS源极和漏极短路

MOS源极和漏极短路MOS场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称MOSFET）是一种常用的半导体器件，具有电压控制电流的特性，广泛应用于集成电路和电子设备中。

MOSFET的工作原理是通过调节栅极电压来控制源极和漏极之间的电流，其中源极和漏极之间存在短路问题，是MOSFET常见的故障之一。

MOSFET源极和漏极短路是指MOSFET器件中源极和漏极之间存在导通状态，导致电流无法正常流通的现象。

源极和漏极之间的短路可能由多种因素导致，如器件结构缺陷、操作误用、环境因素等。

一旦源极和漏极发生短路，可能导致器件失效、电路异常工作甚至损坏整个电子系统。

因此，对MOSFET源极和漏极短路进行深入研究和分析，对于提高器件可靠性和系统稳定性具有重要意义。

首先，源极和漏极短路的检测方法至关重要。

在实际应用中，出现源极和漏极短路时，通常会表现为器件电阻减小、电流异常增大等现象。

为了及时发现并定位源极和漏极短路的位置，可以采用多种测试方法，如热敏电阻测试、串联电流测试、热红外成像等。

通过综合利用这些测试方法，可以准确判断源极和漏极之间是否存在短路，并及时处理故障。

其次，源极和漏极短路的原因分析是解决问题的关键。

源极和漏极短路的形成可能与器件制造工艺、材料质量、外部环境等因素有关。

在MOSFET器件生产过程中，如果生产工艺不当或材料质量存在缺陷，容易导致源极和漏极之间存在隐患，进而引发短路问题。

此外，外部环境中存在的潮湿、灰尘等因素也可能促使源极和漏极发生短路。

因此，在实际应用中，应该加强对MOSFET器件的制造和存储环境管理，以降低源极和漏极短路的风险。

另外，针对源极和漏极短路问题，可以采取一些技术手段进行修复和预防。

例如，在MOSFET器件中增加保护回路、采用特殊材料制备器件、加强器件外壳密封等措施，都可以有效减少源极和漏极短路的发生概率。

国产工艺的部分耗尽SOI MOSFET总剂量辐照效应及可靠性

国产工艺的部分耗尽SOI MOSFET总剂量辐照效应及可靠性


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４ 中 国科 学 院 微 电子 研 究 所 ，Ｅ ． ｊ 京 １ ０ ２ ） ０ ０ ９
摘 要 ： 国 产 工 艺 的 部 分 耗 尽 Ｓ ＩＭ０ Ｆ Ｔ 。 ｏ７射 线 的 总 剂 量 辐 照 效 应 及 其 可 靠 性 进 行 了 研 究 。结 对 Ｏ ｓ Ｅ Ｃ 果 表 明 ： 照 引 入 的 氧 化 物 陷 阱 电 荷 是 阈 值 电 压 漂 移 的 主 要 因 素 ； 栅 对 总 剂 量 辐 照 更 为 敏 感 ， 在 背 辐 背 但
３ Ｇｒ ｄ ａ ｅＵｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｉｅｅＡｃ ｄ ｍｙ ｏ Ｓ ｉｎ ｅ ． ａ ｕ ｔ ｉｅ ｓｔ ｆ Ｃｈｎ ｓ ａ ｅ ｆ ｃｅ ｃｓ，Ｂｅｊｎ ０ ０ ９ ｉｉｇ １ ０ ４ ，Ｃｈｎ ｉａ； ４ Ｉ ｓｉｕｅｏ ｃｏ ｌｃｒｎ ｃ ． ｎ ｔｔｔ ｆ Ｍｉｒ ｅｅｔｏ ｉｓ，Ｃ ｉ ｅｅ ａ ｅ ｆ Ｓ ｉｎｅ ，Ｂｅｊｎ ０ ０ ９，Ｃｈｎ ） ｈ ｎ ｓ ｄ ｍｙｏ ｃｅ ｃｓ Ａｃ ｉｉ ｇ １ ０ ２ ｉａ
mos电压尖峰

mos电压尖峰

mos电压尖峰Mos电压尖峰指的是Mos管在开关过程中可能出现的电压尖峰现象。

为了更好地理解和解决Mos电压尖峰问题，本文将从以下几个方面进行探讨。

一、Mos电压尖峰的原因Mos电压尖峰的主要原因是由于Mos管在开关过程中的电感和电容效应引起的。

当Mos管开关时，由于电感的存在，电流无法瞬间改变，导致电流变化速度较慢。

这样就会产生电感电压，使得Mos 管的源极电压出现尖峰。

二、Mos电压尖峰的危害Mos电压尖峰对Mos管的稳定性和可靠性造成严重影响。

尖峰电压可能会超过Mos管的耐压能力，导致Mos管击穿甚至损坏。

此外，电压尖峰还会引起电磁干扰和噪音，对其他电子元器件的正常工作造成干扰。

三、Mos电压尖峰的解决方法1. 添加反向并联二极管：在Mos管的负载电感或电源电感两端并联一个反向二极管，用来消除电感产生的尖峰电压。

这样可以使电流得到更好的流通，减小尖峰电压的幅值。

2. 添加瞬态电压抑制二极管：在Mos管的源极和漏极之间并联一个瞬态电压抑制二极管。

当尖峰电压出现时，二极管会迅速导通，将尖峰电压导向地，从而保护Mos管不受电压尖峰的影响。

3. 优化Mos管的驱动电路：合理设计Mos管的驱动电路，减小开关过程中的电流变化速度，从而降低电压尖峰的幅值。

可以采用合适的电阻、电容等元件来达到这一目的。

4. 使用Snubber电路：Snubber电路是一种常用的用来抑制Mos 电压尖峰的方法。

它由电阻和电容组成，通过调节电阻和电容的数值，可以有效地减小电压尖峰的幅值。

5. 选择合适的Mos管：不同型号的Mos管在开关特性上有所区别，选择合适的Mos管可以减小电压尖峰的产生。

在实际应用中，可以根据具体的需求选择具有低开关电压尖峰的Mos管。

四、结语通过以上几种方法，可以有效地解决Mos电压尖峰问题，保证Mos管的稳定工作。

在实际应用中，根据具体情况选择适合的解决方法，并进行合理的设计和调试，以减小电压尖峰的幅值，提高整个电路的可靠性和稳定性。