电离总剂量辐射效应

   电离总剂量辐射效应是指电离辐射的累积导致器件的参数发生退化的现象。IC61LV5128-15T半导体器件主要分为MOS器件、双极器件两类。对于MOS器件,无论是硅栅器件还是金属栅器件,在栅和衬底之间有一层siα介质,其与衬底Si将构成Si-So2系统;而双极器件均采用siO2钝化层(氧化层)保护器件表面,其钝化层与衬底si也将构成si-Sio2系统。电离总剂量辐射效应的基本机理是电离辐射在Si-Si02系统中产生氧化物陷阱电荷(Nα)和界面态(Ni),辐射产生的氧化物陷阱电荷(N∝)和界面态(N仟)使器件的性能参数发生退 化。辐射在Si-slO2系统中产生氧化物陷阱电荷(N⒍)和界面态(Ni)的基本过程.

  图3-4 辐照下si-SiQ2系统中的反应过程和主要缺陷

   在辐射过程中,so2吸收射线能量而被电离,产生大量的电子-空穴对(过程l)。大部分电子一空穴对在约1012s即皮秒(ps)的时间内发生复合(过程2)。逃离初始复合的电子一空穴对在氧化物中电场的作用下分离(过程3)。电子由于迁移率远高于空穴,其会在很短的

时间内被扫出氧化物层。剩余的空穴将会缓慢地向界面处运输(过程4)。当空穴缓慢运动到界面附近时将会被界面的氧空穴缺陷(空穴陷阱)俘获,形成氧化物陷阱电荷(过程5),带正电荷。此外,另一个主要的反应过程是界面陷阱(辐射感生界面态)的形成。当空穴以

“跳跃”输运到界面附近时,会发生一系列的反应,生成辐射感生界面态(过程9),而且辐射感生界面态的形成与Si02钝化层(氧化层)中的H离子也有很大的关系。