电离辐射对部分耗尽绝缘体上硅器件低频噪声特性的影响

作     者：刘远 陈海波 何玉娟 王信 岳龙 恩云飞 刘默寒 Liu Yuan;Chen Hai-Bo;He Yu-Juan;Wang Xin;Yue Long;En Yun-Fei;Liu Mo-Han

作者机构：工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家重点实验室广州510610 中国电子科技集团公司第五十八研究所无锡214035 中国科学院新疆理化技术研究所乌鲁木齐830011 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2015年第64卷第7期

页      面：385-390页

核心收录：

学科分类：07[理学] 082403[工学-水声工程] 08[工学] 070206[理学-声学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:61204112 61204116) 中国博士后科学基金(批准号:2012M521628) SOI研发中心基金(批准号:62401110320)资助的课题 

主　　题：绝缘体上硅 部分耗尽 电离辐射 低频噪声 

摘      要：本文针对辐射前后部分耗尽结构绝缘体上硅(SOI)器件的电学特性与低频噪声特性开展试验研究.受辐射诱生埋氧化层固定电荷与界面态的影响,当辐射总剂量达到1 M rad(Si)(1 rad=10-2Gy)条件下,SOI器件背栅阈值电压从44.72 V减小至12.88 V、表面电子有效迁移率从473.7 cm2/V·s降低至419.8 cm2/V·s、亚阈斜率从2.47 V/dec增加至3.93 V/dec;基于辐射前后亚阈斜率及阈值电压的变化,可提取得到辐射诱生界面态与氧化层固定电荷密度分别为5.33×1011cm-2与2.36×1012cm-2.受辐射在埋氧化层-硅界面处诱生边界陷阱、氧化层固定电荷与界面态的影响,辐射后埋氧化层-硅界面处电子被陷阱俘获/释放的行为加剧,造成SOI器件背栅平带电压噪声功率谱密度由7×10-10V2·Hz-1增加至1.8×10-9V2·Hz-1;基于载流子数随机涨落模型可提取得到辐射前后SOI器件埋氧化层界面附近缺陷态密度之和约为1.42×1017cm-3·eV-1和3.66×1017cm-3·eV-1.考虑隧穿削弱因子、隧穿距离与时间常数之间关系,本文计算得到辐射前后埋氧化层内陷阱电荷密度随空间分布的变化.