寇春梅，谢儒彬，洪根深，吴建伟

(中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡214035 )



商用0.18 μm CMOS工艺抗总剂量辐射性能研究

寇春梅，谢儒彬，洪根深，吴建伟

(中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡214035 )

摘要：对国内标准商用0.18 μm工艺MOSFET和电路进行总剂量效应研究。其STI隔离区域二氧化硅在总剂量达到50k rad(Si)时，端口3.3 V NMOS晶体管漏电达到了10(-9)A级，达到100k rad(Si)以上时，内核1.8 V NMOS晶体管出现场区漏电。通过电路总剂量辐照试验，表明NMOS晶体管是薄弱点。需要开发STI场区总剂量加固技术，以满足抗辐射电路研制要求。

关键词：商用工艺；总剂量；辐射；MOSFET

1　引言

随着电子元器件在空间环境中的应用日益增多，辐射环境下电路的失效问题也越来越受到关注，空间辐射在体硅CMOS器件中引起总剂量辐射效应（Total Ionizing Dose effects，TID），造成了元器件的电学性能退化。总剂量辐射效应是一个长期导致失效的过程，其影响主要是由于在SiO2中产生氧化陷阱电荷，同时在Si/SiO2界面形成界面态造成的[1]。

2　现状

20世纪80年代以来，国外对于大尺寸以及超深亚微米工艺制造的MOS器件的总剂量辐射效应进行了充分的研究[2～4]，形成抗辐射1.0 μm～90 nm体硅及SOI CMOS工艺技术，抗总剂量水平达到1M rad（Si）以上。国内建立了抗辐射1.0 μm～0.35 μm体硅及SOI工艺技术，抗总剂量水平为100k rad（Si），存在较大差距。

3　近期进展

近年来，商用微电子芯片的总剂量辐射加固技术得到了飞速的发展，部分器件总剂量的失效水平由几十krad(SiO2)增长到200 krad(SiO2)，如图1所示为商用CMOS工艺随着器件特征尺寸的减小，总剂量加固能力的比较[5]。

图1　CMOS工艺总……