氮氟复合注入对注氧隔离SOI材料埋氧层内固定正电荷密度的影响

张百强 郑中山 于 芳 宁 瑾 唐海马杨志安†

1)(济南大学物理科学与技术学院，济南 250022)

2)(中国科学院微电子研究所，北京 100029)

3)(中国科学院半导体研究所，北京 100083)

(2013年1月11日收到;2013年2月21日收到修改稿)

1 引言

SOI即绝缘体上的硅材料.基于SOI技术的集成电路因具有功耗低、速度快、寄生电容小、集成密度高等优点而得到迅速发展和日益广泛的应用.SOI电路的优势来源于SOI材料绝缘埋层(一般为SiO2)将顶层器件与衬底完全隔离的独特结构.特别，埋层的存在减小了器件的结区面积，增强了存储电路单元抗单粒子事件翻转(SEU)的能力[1,2]，使SOI成为制作抗SEU电路的首选材料.

虽然埋层的存在为SOI器件及电路带来诸多的优势，却也增加了器件及电路抗总剂量辐射加固的复杂性.在SOI场效应晶体管(MOSFET)中，因埋层的存在而引入了一个寄生背沟道.在辐射环境下，寄生背沟道因埋层辐射损伤而开启是SOI电路泄漏电流增大的主要原因之一[3,4].目前，SOI器件及电路可通过全耗尽(FD)SOI工艺或部分耗尽(PD)SOI工艺来实现.二者相比，FD SOI器件及电路具有更为优异的电学性能和更为出色的抗SEU能力.但对FD SOI MOSFET来讲，除寄生背沟道的影响外，还存在辐射引起的背栅晶体管阈值电压的漂移对前栅晶体管阈值电压的影响问题.对于目前阈值电压较低的超深亚微米SOI MOSFET来说，较小的阈值电压漂移就可能导致器件及电路泄漏电流的较大增长.因此，这一前栅与背栅晶体管的耦合问题尤其值得关注.为了抑制辐射环境下背栅晶体……