一種抗總劑量CMOS電路基本結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著空間技術(shù)以及核工程技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的CMOS集成電路不可避免地應(yīng)用于輻射環(huán)境中并受到各種輻射效應(yīng)的影響，為了保證CMOS電路的可靠性和性能，抗輻照加固技術(shù)的研究始終面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文以一種抗總劑量CMOS電路基本結(jié)構(gòu)為研究課題，提出一種抗總劑量基本晶體管結(jié)構(gòu)，主要就其抗總劑量輻照能力以及其結(jié)構(gòu)特性對抗總劑量能力的影響進(jìn)行研究，并將其與傳統(tǒng)的版圖加固措施進(jìn)行對比。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于總劑量效應(yīng)的基本原理，

2、深入研究總劑量輻照的物理過程以及總劑量效應(yīng)對MOS器件電學(xué)特性參數(shù)的影響，從工藝和版圖加固角度介紹目前業(yè)界常用的總劑量加固措施。⑵基于總劑量的設(shè)計加固理念，本文提出一種抗總劑量基本晶體管結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過在普通NMOS晶體管的源漏區(qū)外圍形成P+摻雜區(qū)從而使得晶體管獲得抗總劑量輻照的能力。接著本文使用Sentaurus TCAD軟件平臺仿真對比所提出的晶體管結(jié)構(gòu)與普通的條柵NMOS晶體管，驗證其總劑量加固的有效性，并在此基礎(chǔ)上提出一種變形結(jié)

3、構(gòu)，豐富其應(yīng)用范圍。然后進(jìn)一步研究對比所提出的晶體管結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的變形結(jié)構(gòu)和普通條柵NMOS晶體管隨輻照劑量的變化，相應(yīng)的性能退化趨勢，并研究對比它們輸出電流的差異。⑶針對所提出的晶體管結(jié)構(gòu)，更加深入地研究其結(jié)構(gòu)特性對晶體管抗總劑量能力的影響。首先對比P+摻雜區(qū)有無直接連接到零電位兩種情況下晶體管抗總劑量能力的差別，從而提出可以采用P+摻雜區(qū)無連接的方式來節(jié)省晶體管的版圖布線資源，然后通過改變所提出晶體管的結(jié)構(gòu)參數(shù)詳細(xì)研究P+摻雜區(qū)濃度、

4、寬度以及結(jié)深對晶體管抗總劑量能力的影響，接著研究P+摻雜區(qū)與N+源漏區(qū)的間距對晶體管的擊穿電壓和抗總劑量能力的影響。⑷基于所提出的晶體管結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的變形結(jié)構(gòu)屬于總劑量版圖加固措施的范疇，本文進(jìn)一步將其與傳統(tǒng)的版圖加固措施進(jìn)行對比。首先仿真對比所提出的晶體管結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)版圖加固措施在抗總劑量能力方面的強(qiáng)弱，然后從基本門電路標(biāo)準(zhǔn)單元版圖實現(xiàn)角度對比各個晶體管結(jié)構(gòu)版圖實現(xiàn)中的面積消耗情況，從而可以直觀地衡量所提出的晶體管結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的變形結(jié)構(gòu)