一种SOI LDMOS器件辐射效应仿真研究*

余洋，乔明

(电子科技大学,成都 610054)

1 引言

半导体器件在恶劣的辐射环境下工作时必须具有一定的抗辐射能力。在生产实验之前，对半导体器件进行辐射效应仿真验证，有利于缩短设计周期，节约工艺成本。Sentaurus是Synopsys公司推出的新一代TCAD(Technology Computer Aided Design,半导体工艺模拟及器件模拟工具)软件，其功能强大，模型众多。然而Sentaurus提供的辐射仿真模型仅有γ粒子辐射模型 (Gamma Radiation Model)、α粒子辐射模型(Alpha Particle Model)和重粒子辐射模型 (Heavy Ion Model)，且其无法在氧化层激活。这使得辐射效应的仿真，尤其是总剂量辐射和中子辐射仿真变得困难[1]。

本文根据辐射损伤机理，结合Sentaurus TCAD软件提供的模型，对一种薄硅层SOI(Silicon on Insulator,绝缘衬底上硅)LDMOS(Lateral Double Diffused Metal Oxide Semiconductor,横向双扩散金属氧化物半导体)器件进行辐射效应仿真研究。对其分别进行总剂量辐射、中子辐射和剂量率辐射仿真，通过其电学特性变化，揭示辐射效应损伤机理，为抗辐射的SOI LDMOS器件提供设计指导。

2 总剂量辐射效应仿真

2.1 总剂量辐射损伤机理与仿真模型

电离辐射在二氧化硅中会激发出电子空穴对，这些电子空穴在外加电场的作用下，迁移率较高的电子很快离开介质，而迁移率较低的空穴则一部分离开介质，一部分被二氧化硅中的深空穴陷阱俘获，形成正空间电荷ΔQot。该电荷与二氧化硅中的空穴陷阱面密度相关，而空穴陷阱面密度与工艺相关。由于迁移到界面处的空穴数量与介质中电场方向和大小密切相关，在正向偏压作用下，空穴向界面移动，使得界面附近被俘获的空穴增多，正空间电荷更大，辐射效应更加严重[2-3]，所以正空间电荷ΔQot也与电场相关。……