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无背栅 SOI MOS 器件研制及其抗总剂量辐射效应机理研究
结题报告
批准号:
61674161
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
俞文杰
学科分类:
F0406.集成电路器件、制造与封装
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
费璐、刘畅、文娇、刘强、王翼泽、蔡剑辉
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中文摘要
本项目面向我国航空航天抗辐射集成电路应用的迫切需求,针对抗辐射加固SOI器件与电路的短板问题,提出原创性的“无背栅(back-gate free)”SOI器件结构,采用离子注入/剥离层转移技术制备SOI衬底材料,并在埋氧化层(BOX)层中嵌入空腔,使SOI NMOS器件沟道下方无二氧化硅,彻底消除SOI NMOS器件总剂量辐射效应敏感区。传统的加固方法犹如“打针吃药”,以起到“预防免疫”的作用,而无背栅SOI器件则通过“微创手术”,实现“根除病灶”,使SOI器件对BOX层总剂量效应彻底“免疫”。本项目目标为研制出常用总剂量范围下(100Krad(Si)-1Mrad(Si))对总剂量辐射 “零响应”的无背栅SOI器件,并研究其抗辐射机理,为我国抗辐射加固SOI器件与电路提供全新技术路径。
英文摘要
Aiming at the urgent demand on aviation application for radiation hardened IC and focusing on bottleneck of radiation hardened SOI devices and circuits, we originally propose the back-gate free SOI device. Novel SOI substrates were fabricated by ion-cut layer transfer technology. Cavities were embeded in BOX layer to remove SiO2 under the channel regions of SOI NMOSFETs so that the sensitive area of total dose radiation was completely removed. Compared to the conventional hardening mothods, back-gate free SOI devices provide a more direct way to cut off the source of total dose effect and achieve complete immunity to total dose effect. The goal of this work is to make back-gate free SOI devices which has no response to total dose radiation effect under common dose (100Krad(Si)-1Mrad(Si)), to study on the mechanism of its total dose radiation hardness, and to provide a brand new method for radiation hardened SOI devices and circuits.
在航空航天环境、核工业环境和部分医疗环境中存在着大量高能射线,它们可以使集成电路因电离辐射效应而失效,导致关键电子系统的运行失常甚至损坏。绝缘体上硅(SOI)技术是最重要的抗辐射集成电路技术,其埋氧层可以隔绝单粒子辐射和瞬态辐射效应产生的瞬态电流。但埋氧层会引入额外的总剂量效应,使MOSFET器件性能逐渐恶化并失效。目前常用的SOI加固技术有:提高埋氧层质量,减少埋氧层中缺陷密度;在埋氧层中注入硅离子,形成正电荷陷阱,来抵消总剂量辐射造成的影响。上述方法都只能在一定程度上缓解SOI器件的总剂量效应,无法从根本上解决这个问题。 . 本项目提出的无背栅SOI器件可以将对总剂量辐射效应敏感的埋氧层定点去除,从根本上解决总剂量诱生电荷的问题,从而大幅度提高现有SOI MOSFET对总剂量辐照的免疫能力。通过本项目的研究工作,本研究团队攻克了无背栅SOI衬底制备技术,首次制备出高质量4~8英寸晶圆级无背栅SOI衬底,并成功开发了基于该衬底的CMOS流片工艺。通过与普通SOI器件进行对比辐照实验,验证了本项目提出的无背栅SOI器件具有优良的抗辐射能力。在辐照测试中,该器件在ON偏置和TG偏置(最恶劣偏置)中,对高达2Mrad(Si)的辐照剂量表现出了较好免疫能力,为目前报道同类器件中的最高水平。该项目的研究工作展示了一种全新的SOI抗辐射加固技术,为先进抗辐射器件技术开辟了新的研究方向,具有重要的引领作用。
期刊论文列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2018
期刊:电子器件
影响因子:--
作者:蔡剑辉;陈治西;刘晨鹤;张栋梁;刘强;俞文杰;刘新科;马忠权
通讯作者:马忠权
DOI:10.1088/0256-307x/34/7/078501
发表时间:2017-06
期刊:Chinese Physics Letters
影响因子:3.5
作者:Yize Wang;Chang Liu;Jianling Cai;Qiang Liu;Xinke Liu;Wenjie Yu;Qing-Tai Zhao
通讯作者:Yize Wang;Chang Liu;Jianling Cai;Qiang Liu;Xinke Liu;Wenjie Yu;Qing-Tai Zhao
A T-Shaped SOI Tunneling Field-Effect Transistor With Novel Operation Modes
一种具有新颖工作模式的T形SOI隧道场效应晶体管
DOI:10.1109/jeds.2019.2947695
发表时间:2019-10
期刊:IEEE Journal of the Electron Devices Society
影响因子:2.3
作者:Liu Chenhe;Ren Qinghua;Chen Zhixi;Zha Lantian;Liu Chang;Liu Qiang;Yu Wenjie;Liu Xinke;Zhao Qing-Tai
通讯作者:Zhao Qing-Tai
DOI:10.13290/j.cnki.bdtjs.2019.06.012
发表时间:2019
期刊:半导体技术
影响因子:--
作者:陈治西;刘强;任青华;刘晨鹤;赵兰天;俞文杰;闵嘉华
通讯作者:闵嘉华
Phase evolution of ultra-thin Ni silicide films on CF4 plasma immersion ion implanted Si
CF4等离子体浸没离子注入Si上超薄硅化镍薄膜的相演化
DOI:10.1088/1361-6528/ab6d21
发表时间:2020-01
期刊:Nanotechnology
影响因子:3.5
作者:Lan-Tian Zhao;Mingshan Liu;Qing-Hua Ren;Chen-He Liu;Qiang Liu;Ling-Li Chen;Yohann Spiegel;Frank Torregrosa;Wenjie Yu;Qing-Tai Zhao
通讯作者:Qing-Tai Zhao
高迁移率Si/SiGe/SOI量子阱MOS器件载流子散射机理研究
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