一種SOI LDMOS器件輻射效應(yīng)仿真研究*

余洋，喬明

(電子科技大學(xué),成都 610054)

1 引言

半導(dǎo)體器件在惡劣的輻射環(huán)境下工作時(shí)必須具有一定的抗輻射能力。在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)之前，對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行輻射效應(yīng)仿真驗(yàn)證，有利于縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約工藝成本。Sentaurus是Synopsys公司推出的新一代TCAD(Technology Computer Aided Design,半導(dǎo)體工藝模擬及器件模擬工具)軟件，其功能強(qiáng)大，模型眾多。然而Sentaurus提供的輻射仿真模型僅有γ粒子輻射模型 (Gamma Radiation Model)、α粒子輻射模型(Alpha Particle Model)和重粒子輻射模型 (Heavy Ion Model)，且其無法在氧化層激活。這使得輻射效應(yīng)的仿真，尤其是總劑量輻射和中子輻射仿真變得困難[1]。

本文根據(jù)輻射損傷機(jī)理，結(jié)合Sentaurus TCAD軟件提供的模型，對(duì)一種薄硅層SOI(Silicon on Insulator,絕緣襯底上硅)LDMOS(Lateral Double Diffused Metal Oxide Semiconductor,橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)器件進(jìn)行輻射效應(yīng)仿真研究。對(duì)其分別進(jìn)行總劑量輻射、中子輻射和劑量率輻射仿真，通過其電學(xué)特性變化，揭示輻射效應(yīng)損傷機(jī)理，為抗輻射的SOI LDMOS器件提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

2 總劑量輻射效應(yīng)仿真

2.1 總劑量輻射損傷機(jī)理與仿真模型

電離輻射在二氧化硅中會(huì)激發(fā)出電子空穴對(duì)，這些電子空穴在外加電場(chǎng)的作用下，遷移率較高的電子很快離開介質(zhì)，而遷移率較低的空穴則一部分離開介質(zhì)，一部分被二氧化硅中的深空穴陷阱俘獲，形成正空間電荷ΔQot。該電荷與二氧化硅中的空穴陷阱面密度相關(guān)，而空穴陷阱面密度與工藝相關(guān)。由于遷移到界面處的空穴數(shù)量與介質(zhì)中電場(chǎng)方向和大小密切相關(guān)，在正向偏壓作用下，空穴向界面移動(dòng)，使得界面附近被俘獲的空穴增多，正空間電荷更大，輻射效應(yīng)更加嚴(yán)重[2-3]，所以正空間電荷ΔQot也與電場(chǎng)相關(guān)。……