[发明专利]提高CMOS晶体管抗辐照的方法、CMOS晶体管及集成电路

说明书

技术领域

本发明是关于集成电路制备技术，具体涉及一种用于CMOS晶体管抗辐照加固的方法 及CMOS集成电路。

背景技术

以大规模和超大规模集成电路技术为基础、以计算机为核心的信息技术带来了新的世 纪性产业革命。深亚微米器件以其高速、低功耗、大规模集成、低价格和高成品率被广泛 地应用在各个领域。目前我国航天技术发展迅速，卫星和宇宙飞船的某些关键核心集成电 路仍依赖进口的抗辐照加固器件，且价格昂贵，由于禁运，很多甚至只能采用非加固器件。 神舟六号发射成功后这种情况更加严重，航天事业的发展和宇宙探索的进步对于先进集成 电路在空间自然辐射环境下抗辐照技术的研究需求十分迫切。此外，随着放射性医学的进 步与核技术应用的推广，微电子技术在这些环境中的应用也越来越广泛。因此，不仅是航 天和军事领域，微电子技术的民用领域也要求提高半导体器件及集成电路的抗辐照能力。

半导体器件是组成集成电路的基本元件，x射线、质子、中子、重粒子等辐照源在器 件中引起的效应直接影响着电路的可靠性。在传统器件受辐照后，主要考虑辐照效应对器 件栅氧化层和隔离区的影响，在氧化层中产生电荷、界面处产生界面态等，例如引起阈值 漂移、跨导下降、亚阈摆幅增加、泄漏电流增加等等，高能粒子也会引起永久损伤如栅击 穿等等。而相对于栅氧化层和隔离区，辐照对侧墙的影响可以忽略不计。随着器件尺寸的 缩小，特征尺寸进入超深亚微米时代，也带来了与可靠性有关的各种小尺寸效应和可靠性 问题，辐照效应的影响会发生变化，增加了辐照损伤效应的复杂性。其中之一的问题，器 件的侧墙都是利用同一种材料，辐照对器件侧墙的影响已经凸显出来。当高能粒子或射线 辐照半导体器件，与之作用产生电子空穴对，侧墙中的介质会俘获电荷，这些电荷会直接 影响器件沟道的局部反型层的形成，从而影响了器件的开启电压，造成了阈值漂移，这就 严重地影响了器件以及电路的在空间辐照环境下的可靠性。

发明内容

针对上述超深亚微米器件中侧墙受辐照后引起阈值漂移的问题，为了保证基于超深亚 微米制造工艺的集成电路在辐射环境中的安全运行，本发明从侧墙设计进行创新，提出了 一种提高CMOS晶体管抗辐照的方法及CMOS晶体管，进一步提高半导体器件和集成电 路的抗辐照性能。

本发明的技术方案是：

一种提高CMOS晶体管抗辐照的方法，其特征在于，在辐照环境下，通过CMOS晶体 管结构中的N型MOS晶体管侧墙表现为不俘获电子，通过P型MOS场效应晶体管侧墙 表现为不俘获空穴，使N型MOS场效应晶体管和P型MOS场效应晶体管的阈值保持不 变，从而提高CMOS晶体管的抗辐照性能。

一种CMOS晶体管，其特征在于，N型晶体管和P型晶体管的侧墙所选用的材料不同， 具体为：N型MOS场效应晶体管的侧墙选用辐照后表现为不俘获电子的介质材料，而P 型MOS场效应晶体管的侧墙则选用表现为不俘获空穴的介质材料。

一种CMOS集成电路，包括若干个N型晶体管和P型晶体管，其特征在于，N型晶 体管和P型晶体管的侧墙所选用的材料不同，具体为：N型MOS场效应晶体管的侧墙选 用辐照后表现为不俘获电子的介质材料，而P型MOS场效应晶体管的侧墙则选用辐照后 表现为不俘获空穴的介质材料。

所述N型晶体管和P型晶体管的隔离区所选用的材料也不同，具体为：N型MOS场 效应晶体管的隔离区选用辐照后表现为不俘获空穴的介质材料，而P型MOS场效应晶体 管的隔离区则选用辐照后表现为不俘获电子的介质材料。

上述在辐照环境下，表现为不俘获电子的介质材料是二氧化硅或氧化铪。

上述在辐照环境下，表现为不俘获空穴的介质材料是氮化硅或氮氧硅。