抗辐射SOI CMOS器件结构的研究与设计

【摘要】近年来空间技术的快速发展，使越来越多的电子设备应用于空间设备中，空间中的辐射环境给这些电子设备带来了很大的危害。由于SOIMOSFET其独特的结构使其具有较强的抗单粒子辐射的能力，但其复杂的结构也使其对抗总剂量辐射效应比传统体硅器件复杂的多。通过对国内外有关SOIMOSFET器件抗总剂量辐射效应的研究状况进行系统化的调研，本论文针对H形栅和环形栅的SOIMOSFET结构的抗总剂量辐射效应进行了研究，并对条形栅、H形栅和环形栅SOIMOSFET结构进行总剂量辐射效应模拟仿真。通过对总剂量辐射效应基本原理及其对SOIMOSFET影响、H形栅和环形栅SOI器件抗辐射结构原理、TCAD模拟仿真等方面的研究和分析，本论文在以下几个方面取得一定的研究成果：1、通过CMOS器件的总剂量辐射效应机理和现有抗辐射器件结构的分析，深入探讨了CMOS器件电学特性退化机制（阈值电压漂移、泄露电流等），为下一步提出抗总剂量SOIMOSFET结构打下基础；2、本文分析和设计了具有较好抗总剂量辐射能力的H形栅、正方形栅、圆形栅三种SOIMOSFET结构，并对三种器件结构进行了纵向结构和横向尺寸的设计。基于0.8mSOICMOS工艺，优化设计了W/L分别为2m/0.8m、4m/0.8m、6m/0.8m的H形栅、正方形栅、圆形栅SOIMOSFET；3、针对优化设计的三种抗辐射SOI器件（H形栅、正方形栅和圆形栅），利用SentaurusTCAD软件3D模拟仿真进行抗辐射SOI器件性能的评估。在SentaurusTCAD软件环境中，分别建立条栅、W/L分别为2m/0.8m、4m/0.8m、6m/0.8m的H形栅、正方形栅和圆形栅SOIMOSFET器件结构，并进行了总剂量辐射前后不同器件结构的电学特性仿真和分析，获取了不同栅形状的SOIMOSFET电学特性随总剂量辐射剂量变化的变化关系规律。从中可以看出，H形栅和环栅结构的SOIMOSFET具有较好的抗总剂量辐射效应的能力，且H形栅结构的抗辐射能力要好于环形栅结构；在辐射总剂量为400Krad(SiO2)时，W/L4m/0.8mH形栅结构在抑制阈值电压漂移方面有较大的优势，W/L6m/0.8mH形栅结构在抑制泄露电流方面比较好，从而为进一步设计抗辐射SOIMOSFET器件结构提供可靠的依据。
【作者】周永辉；
【导师】洪慧；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，微电子学与固体电子学，2014，硕士
【关键词】CMOS；SOI；总剂量辐射效应；H形栅；环形栅；

【参考文献】
[1]江彬.新媒体交互绘本的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[2]田文敬.中医特色研究应借助现代数据挖掘技术[J].中医研究,2005,08:7-8.
[3]魏峰.基于聚类的关联规则挖掘算法研究[D].浙江工业大学,计算机技术,2012,硕士.
[4]张沐光,宋执环.LPMVP算法及其在故障检测中的应用[J].自动化学报,2009,06:766-772.
[5]龚程颖.数学考试焦虑、自我能效与学习成绩的关系研究[D].华中师范大学,学科教学,2013,硕士.
[6]刘于之a,b,李木国b,杜海b.具有时延和丢包的NCS鲁棒∞控制[J].控制与决策.
[7]许晓璐.异构无线网络融合机制和服务质量的研究[D].华侨大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[8]鲁遥.外贸出口企业销售人员激励研究[D].浙江工业大学,2012.
[9]汤晓志.西方人眼中的广州市井形象（1840年至1910年）[D].华东师范大学,历史社会学,2013,硕士.
[10]陈午.关于Lorentz电子论方程的一种新尝试[D].中国科学技术大学,理论物理,2012,硕士.
[11]张一梅.基于路网的城市轨道交通系统运输能力研究[D].北京交通大学,2009.
[12]杨晴.山东菏泽民歌《包楞调》研究[D].山东师范大学,音乐学,2013,硕士.
[13]张红真.中国股票市场大小非减持背景下非流通股股东对流通股股东的利益侵占行为研究[D].重庆大学,金融学,2014,硕士.
[14]图雅.英语和蒙语构词法对比研究[D].内蒙古师范大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[15]陈秀寓,关守平,王伟.意向决策支持技术在电力营销中的应用[J].电力系统自动化,2003,02:65-69.
[16]任洒洒.中国批发业经济效益地区差异的实证研究[D].浙江工商大学,产业经济学,2012,硕士.
[17]李宝宝.欧美国家NGO援非活动述论[D].曲阜师范大学,世界史,2013,硕士.
[18]杭天.扬州市廉租住房保障水平研究[D].辽宁大学,社会保障,2012,硕士.
[19]谭健.线粒体跨膜通透性转运孔调控兔晶状体上皮细胞凋亡的研究[D].浙江大学,眼科学,2004,硕士.
[20]鄢仁秀,汪贤裕,郭红梅.赊销背景下的供应链收入共享契约[J].控制与决策,2014,04:666-672.
[21]刘旭鹏.定中标记“的”与“之”的韵律效应对比探析[D].华中师范大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[22]姜爱林.数字城市及其建设发展要务[J].唯实.2003(03)
[23]杨攀.基于WUM个性化推荐方法研究[D].合肥工业大学,2005.
[24]毛宇婕.基于生态景观保护的西安渭河两岸空间发展模式研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[25]李庆华,周宝民,黄博滔,徐世烺,应建坤.超高韧性水泥基复合材料抗压性能的尺寸效应研究[J].水利学报,2015,02:174-182.
[26]王大伟.德国中小型企业进入中国市场的前景和挑战分析[D].浙江大学,中国学,2013,硕士.
[27]邢开宇.基于RocketIO的高速视频流存储和控制系统设计与仿真[D].西安电子科技大学,信息对抗,2012,硕士.
[28]贾佳,吴艳,苏莉芬,杨磊,刘香萍,李春英,张晶,何颖.迷迭香精油和肉桂精油抗菌活性研究[J].黑龙江医药,2015,01:8-11.
[29]郭伟尚.海岛旅游地台风灾害风险评估研究[D].华侨大学,人文地理学,2013,硕士.
[30]胡秀锦.上海在职成人职业能力开发现状及其对策研究[D].华东师范大学,成人教育学,2002,硕士.
[31]李永丽.大麦黄矮病毒GPV株系（BYDV-GPV）ORF4基因的原核表达及抗血清的制备[D].河南农业大学,植物病理学,2004,硕士.
[32]何朕,孟范伟,刘伟,王广雄.H_∞回路成形设计的鲁棒性[J].自动化学报,2010,06:890-893.
[33]李晶.GC-MS法对石菖蒲挥发油的质量分析及β-细辛醚、α-细辛醚的药动学研究[D].黑龙江中医药大学,中药学,2014,硕士.
[34]张龙江.双缸双作用液压打桩锤研究与开发[D].西安建筑科技大学,机械设计及理论,2004,硕士.
[35]韦子迎.基于球面阵列的心音定位方法研究[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[36]郭飞飞.基于回应消息的微博情感分类研究[D].杭州电子科技大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[37]毛云龙.基于第三方物流增值业务模式的仓单质押风险控制研究[D].北京交通大学,2013.
[38]石彦杰.结核性脑膜炎脑脊液细胞学及易感基因（TLR2 T597C）的研究[D].南方医科大学,神经病学,2012,硕士.
[39]田力.钐掺杂氧化铈—碳酸盐复合电解质的优化和电性能研究[D].天津大学,工业催化,2013,硕士.
[40]马洪田.珍珠降压包合物治疗高血压病的实验研究[D].青岛大学,药理学,2013,硕士.
[41]周莉英,王平,李家新,赵庆春.马钢新1号高炉炉缸侵蚀模型的在线应用[J].冶金自动化,2005,02:25-30.
[42]刘威.大型浮式起重机滑动式回转支承结构优化研究[D].大连理工大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[43]周凯捷.长江干线集装箱运输市场及船型问题研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2014,硕士.
[44]向小莉.运用任务教学法提高高中学生英语写作水平[D].青海师范大学,课程与教学论,2012,硕士.
[45]刘向杰,牛丽霞,何文广.基于关联存储网络的非线性约束监督预测控制[J].控制与决策,2010,08:1230-1236.
[46]罗莉.基于DDS的雷达信道分机捷变频频综的设计与实现[D].电子科技大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[47]徐若楠.民国（1927-1937）小学语文教材儿童化的呈现及其意义[D].华中师范大学,学科教学,2013,硕士.
[48]林丽芹.师范取向教育学硕士研究生培养与就业现状研究[D].南京师范大学,教育学原理,2012,硕士.
[49]祝静文.教师领导力作用机制研究[D].华东师范大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[50]李静,李小占,田野,杨占山,刘森.热镀锌永磁封流技术的有限元数值模拟及应用研究[J].冶金自动化.