用于筛选的VDMOS器件抗辐照能力表征参量研究

论文摘要

近年来，随着对电子元器件低频噪声的深入研究，人们发现低频噪声能敏感地反映电子元器件内部潜在的缺陷。因此，可以用噪声来分析和表征电子元器件的质量和可靠性。与传统的方法相比较，噪声表征技术具有普遍适用性、高度灵敏性、非破坏性以及检测速度较快等优点。本文在电离辐照效应、1/f噪声产生物理机制等理论的基础上，进行了VDMOS器件的电性能测试、电离辐照实验以及噪声测试。获得了大量辐照前后VDMOS器件的电参数及噪声参数数据，并对VDMOS器件抗辐照能力的1/f噪声表征参量进行了深入研究，取得了以下研究成果：1．对不同沟道类型增强型的VDMOS器件、不同种类的军品和民品进行了60Co -g电离辐照实验，发现辐照前后1/f噪声的涨落与辐照引起阈值电压漂移、跨导退化之间有明显的相关性；2．对VDMOS器件在辐照前后电参数和噪声参数的比较，进一步从理论上分析了辐照前后阈值电压的漂移和线性区最大跨导的退化，从敏感性方面对两种表征方法做了比较，从理论上对两者的相关性方面做了证明；3．利用本文提供的VDMOS器件的抗辐照能力的分析方法，可以利用1/f噪声作为分析工具。通过测量VDMOS器件的1/f噪声，就可以对器件的质量、可靠性和抗辐照能力进行评估、表征和筛选。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国际现状与发展趋势
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 表征参量的选择标准
• 第二章 VDMOS器件的电离辐照效应及1/f噪声理论
• 2.1 辐照效应及辐照损伤机理
• 2.1.1 总剂量效应
• 2.1.2 剂量率效应
• 2.1.3 单粒子效应
• 2.1.4 辐照损伤机理
• 2.1.4.1 位移效应
• 2.1.4.2 电离效应
• 2.2 VDMOS 器件的电离辐照失效模式
• 2.2.1 阈值电压 VTH 随辐照剂量增大而降低
• 2.2.2 VDMOS 器件的单粒子烧毁（SEB）
• 2.2.3 VDMOS 器件中的栅氧化层击穿（SEGR）
• 2.3 VDMOS 器件的电离辐照损伤机理
• 2.3.1 二氧化硅中电荷俘获
• 2 界面的界面态'>2.3.2 Si/SiO₂界面的界面态
• 2.4 VDMOS 器件中的1/f 噪声
• 2.4.1 1/f 噪声概述
• 2.4.2 1/f 噪声器件物理模型
• 2.4.3 VDMOS 器件中的1/f 噪声
• 第三章 VDMOS器件电离辐照实验及1/f噪声响应
• 3.1 VDMOS 器件噪声测试平台
• 3.1.1 噪声测试平台的构成
• 3.1.2 VDMOS 器件噪声测试偏置电路
• 3.1.3 VDMOS 器件不同偏置下的1/f 噪声特性
• 3.2 VDMOS 器件电离辐照实验
• 3.2.1 辐照后主要电参数的变化
• 3.2.1.1 阈值电压的分析
• 3.2.1.2 跨导退化的分析
• 3.2.1.3 亚阈特性曲线漂移
• 3.2.1.4 迁移率降低和饱和漏电流增大
• 3.2.2 辐照后噪声参数的变化
• 第四章 用于筛选的 VDMOS器件抗辐照能力表征参量研究
• 4.1 辐照前的1/f 噪声与氧化层空穴俘获的关系
• 4.2 辐照前的1/f 噪声与辐照诱生界面陷阱数量之间的关系
• 4.2.1 实验现象
• 4.2.2 理论解释
• 4.3 VDMOS 器件抗辐照性能的1/f 噪声表征抗辐照性能研究
• 4.3.1 影响 VDMOS 器件1/f 噪声的实验因素
• 4.3.1.1 测量温度对1/f 噪声功率谱的影响
• 4.3.1.2 测试偏置条件对1/f 噪声功率谱的影响
• 4.3.2 影响 VDMOS 器件抗辐照性能的因素
• 4.3.2.1 不同场氧工艺对 VDMOS 器件抗辐照性能的影响
• 4.3.2.2 栅氧化层厚度对 VDMOS 器件抗辐照性能的影响
• 4.3.3 不同沟道类型的 VDMOS 器件军品与民品抗辐照性能的比较
• 4.3.4 电离辐照前后电参数与噪声参数敏感性对比
• 4.3.5 电离辐照前后电参数与噪声参数相关性分析
• 4.4 基于1/f 噪声表征参量的 VDMOS 器件无损检测及筛选的可行性
• 第五章 研究工作总结
• 5.1 论文成果
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读研期间的成果