毕津顺

(1. 中国科学院微电子研究所， 北京 100029； 2. 中国科学院大学 微电子学院， 北京 10049)

辐射效应是电子器件和材料在辐射场(例如，空间辐射环境等)中的性能变化的表现，包括总剂量效应、位移损伤效应和单粒子效应等。不同来源的统计数据表明，有16%～42%的航天器故障和异常是由空间环境引起的。据AEROSPACE公司1999年的统计表明，在导致航天器异常或故障的空间环境效应中，各种辐射效应占88%，其中,总剂量效应占5.4%，表面充电效应占20.1%，深层充电效应占24.7%(难以辨别的充电效应占9.4%)，单粒子效应占28.4%[1-5]。到目前为止，单粒子效应是诱发航天器异常或故障最多的辐射效应。下面分别简要介绍总剂量效应、高剂量率瞬态辐射效应和位移损伤效应。

总剂量效应全称“总电离剂量效应”，是大量的辐射粒子进入半导体器件材料内部，与材料的原子核外电子发生电离作用产生额外的电荷，这些电荷在器件内的氧化层累积，或者在Si/SiO2界面诱发界面态，导致器件性能逐步退化。这是一个长期累积的过程，表现为电流和阈值电压等参数漂移，电路的静态功耗显著增加或功能发生失效等[6-10]。高剂量率瞬态辐照效应，是指很高剂量率(如107～1010Gy(Si)·s-1)的瞬态γ、X射线产生的高密度流电子-空穴对在电场作用下分别趋向正极和负极，形成光电流，造成逻辑功能混乱、闩锁或烧毁，导致电路半永久性或永久性失效[11-13]。

位移损伤效应有别于“总电离剂量效应”，也称为“非电离能量损失效应”(non ionizing energy loss，NIEL)，是大量的辐射粒子(主要……