高向东，吴建伟，刘国柱，周 淼

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏 无锡 214035）

1 介绍

绝缘体上硅（SOI）由于其采用全介质隔离技术，相对于体硅工艺具有集成度高、速度快、抗干扰能力强的特点[1]，同时彻底消除了体硅CMOS工艺的闩锁（latch-up）效应，具有非常好的抗软失效、瞬时辐照和单粒子翻转能力[2～3]，在抗辐射应用领域有着广阔前景。由于埋层二氧化硅（BOX）的存在，使得SOI器件在总剂量辐照效应上比体硅差。为了改善SOI CMOS器件抗总剂量辐射能力，采用加固工艺的部分耗尽SOI CMOS技术能够达到非常高的水平[4～10]。我们采用了埋层二氧化硅抗总剂量辐射加固工艺技术，能够使SOI CMOS器件抗总剂量辐射能力达到1Mrad（Si）。如图1所示：（a）表示未采用抗总剂量加固工艺的SOI NMOS器件在辐射条件下的前栅转移特性曲线；（b）表示采用抗总剂量加固工艺的SOI NMOS器件在辐射条件下的前栅转移特性曲线。

图1 是否采用抗总剂量辐射工艺的SOI器件辐射前栅转移曲线

为了研究并提高抗辐射SOI CMOS器件的寿命，改善电路的可靠性，我们采用QBD（击穿电荷量）对比了干氧化工艺和湿氧工艺的氧化层质量，确定采用氧化层质量相对更好的湿氧工艺。用斜阶法对栅氧击穿电压进行了分析，最后采用恒压应力对未采用抗总剂量加固和采用抗总剂量加固工艺的栅氧层质量进行评估，抗总剂量辐射加固工艺的栅氧在正常工作电压下的寿命。

2 栅氧可靠性结构

在我们的研究中，采用了PCM（process control measurement）测试版图中，由n-well（n阱）、栅氧、多晶硅所组成的栅氧电容结构如图2所示，电容面积为90μm×300μm。……