脉冲γ射线诱发N型金属氧化物场效应晶体管纵向寄生效应开启机制分析

• 作者: 李俊霖 李瑞宾 丁李利 陈伟 刘岩
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 瞬时电离辐射效应 寄生效应 阱电势抬升 二次光电流
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质|CONDENSED MATTER: STRUCTURAL, MECHANICAL, AND THERMAL PROPERTIES
• 页码范围: 195-202
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20211691

摘要

金属氧化物场效应晶体管作为大规模数字电路的基本单元,其内部的寄生效应一直以来被认为是影响集成电路在脉冲g射线辐射环境中发生扰动、翻转以及闩锁的重要因素.为研究脉冲g射线诱发N型金属氧化物场效应晶体管内部纵向寄生效应的开启机制,通过TCAD构建了40,90以及180 nm 3种不同工艺节点的NMOS晶体管进行瞬时电离辐射效应仿真,得到了纵向寄生三极管电流增益随工艺节点的变化趋势、纵向寄生三极管的开启条件及其对NMOS晶体管工作状态的影响.结果表明:1)脉冲γ射线在辐射瞬时诱发NMOS晶体管内部阱电势抬升是导致纵向寄生三极管开启的主要原因;2)当纵向寄生三极管导通时,NMOS晶体管内部会产生强烈的二次光电流影响晶体管的工作状态;3)NMOS晶体管内部纵向寄生三极管的电流增益随工艺节点的减小而减小.研究结果可为电子器件的瞬时电离辐射效应机理研究提供理论依据.