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(共14张PPT)
半导体击穿特性
半导体击穿特性 寄生晶体管效应
击穿特性 源漏穿通效应
空间电荷区交接，势垒消失了，漏电流增大
短沟道器件穿通特性曲线
击穿特性 源漏穿通效应
击穿特性 轻掺杂漏(LDD)晶体管
传统结构
LDD结构
漏区掺杂浓度较高且分布梯度较陡
漏区掺杂浓度较低且分布梯度较缓
降低了电场峰值及分布梯度
DMOS(双扩散MOSFET)
埋沟MOSFET
SOI结构(绝缘体上硅)
将器件制作在绝缘膜或绝缘衬底上形成的单晶硅上。
击穿特性
辐射产生氧化层电荷
辐射产生界面态
x射线、γ射线等离化辐射将SiO2中的电子-空穴对打开，同时产生自由电子和自由空穴
辐射产生的电子在SiO2中很快移出栅极（迁移率～20cm2/V s）
辐射产生的空穴通过SiO2的随机跃迁缓慢地向Si-SiO2界面移动（迁移率10-4～10-11cm2/V s）
到达Si-SiO2界面的空穴一部分注入Si中，另一部分被界面附近的空穴陷阱所俘获，呈现正的空间电荷，使VT向负方向移动
离化辐射打开Si-SiO2界面的饱和键，产生界面陷阱。在禁带下部为施主态，上部为受主态，可部分补偿辐射引入的正氧化层电荷对VT的影响
正栅压下，辐射引入的空穴向硅一侧移动，且栅压VG↑→中途未被复合而最终到达Si-SiO2界面附近且被陷阱俘获的空穴数↑→引入的附加正电荷量↑→平带电压漂移量|ΔVfb|↑
当Si-SiO2界面附近的空穴陷阱全被占据时，平带电压漂移量趋于饱和
负栅压下，辐射引入的空穴向栅极一侧移动→引入附加正电荷的作用较弱，且基本不随VG的变化而变化
离化辐射剂量[rad(Si)]
p沟道MOSFET：导通电压为负栅压，故辐射产生氧化层电荷的效果弱
n沟道MOSFET：导通电压为正栅压，故辐射产生氧化层电荷的效果强
辐射剂量很高时，辐射引入的界面态产生，阈值电压变化反转。
亚阈值电流（A）
在亚阈区，ID-VGS曲线的斜率是界面态密度的函数
辐射总剂量越大，则引入的界面态密度越大
不同总离化辐射剂量下的亚阈值电流与栅压的函数关系
界面态的生成还会受氧化层电场的影响。
离化辐照后，界面态密度逐渐上升，并在100～1000s后才能达到其稳定值
在漏区附近的沟道中因雪崩倍增产生的高能电子，有可能受正栅压所产生的纵向电场作用，越过Si-SiO2界面势垒，进入SiO2层中，此电子的能量比热平衡是要高很多，因此称为热电子。
产生栅电流（pA~fA量级）。
产生负的充电效应，引入负氧化层电荷，使VT正向漂移。
热电子能量较大会产生附加的界面态，使迁移率及跨导下降。
作用：
MOSFET在弱反型区存在所谓“亚阈值电流”。该电流与栅源电压及漏源电压呈指数关系。
MOSFET在饱和区的有效沟道长度随漏源电压的增加而增加，导致漏源电流略微增加，形成所谓“沟道长度调制效应”。此效应在短沟道和低掺杂衬底中才显著。
沟道迁移率随沟道横向电场和纵向电场的增加而下降。在强的横向电场下，载流子在沟道中的漂移速度将会达到饱和，此时漏源电流与栅源电压呈线性关系
缩小MOSFET尺寸可以提高集成度和工作速度。器件尺寸与工作电压按同样比例缩小较为理想，但难以实现。
在短沟道和窄沟道条件下，阈值电压会随沟道长度和沟道宽度的变化而变化。在实际工艺中常采用离子注入来调整阈值电压。
栅源介质击穿和漏体pn结击穿是MOSFET主要击穿机构。短沟道器件可能会出现沟道雪崩倍增，引发寄生晶体管效应或热电子效应。
离化辐照会引入氧化层电荷和界面态，导致阈值电压漂移和迁移率退化。

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