[发明专利]MOS工艺器件电离损伤引起的性能退化的等效评价方法

说明书

MOS工艺器件电离损伤引起的性能退化的等效评价方法，涉及MOS工艺器件性能退化的等效评价方法，为了满足针对不同类型辐照源的MOS工艺器件辐射损伤进行等效评价的需求。基于地面带电粒子辐照源，考虑氧化层的电场的影响对电离吸收剂量进行修正，得到修正电离吸收剂量，并确定性能退化与修正电离吸收剂量的函数关系曲线；针对特定轨道和任务要求计算该轨道下的电离吸收剂量D_T，考虑氧化层的电场的影响对电离吸收剂量进行修正，得到该轨道下的修正电离吸收剂量，根据函数关系曲线找到该轨道下的修正电离吸收剂量所对应的性能退化情况，完成对在轨MOS工艺器件的性能退化的评价。本发明适用于等效评价MOS工艺器件的性能退化情况。

技术领域

本发明涉及MOS工艺器件性能退化的等效评价方法。

背景技术

航天器在轨飞行过程中，与空间各种高能带电粒子(电子、质子及重离子)发生交互作用。这些高能带电粒子对电子器件的性能有着强烈的影响。空间高能带电粒子对电子器件的影响，主要是造成电子元器件的总剂量效应损伤。电离辐射效应将导致电子元器件的退化、异常或失灵，甚至最终导致卫星发生灾难性的事故。

美国和前苏联早年发射的卫星曾发生多次故障，甚至失效。我国至今已发射了几十个各种用途的卫星，其中有的卫星也发生了故障，缩短了工作寿命，造成很大的损失。故障结果分析表明，主要是由于空间高能带电粒子对航天器上电子系统产生的辐射效应造成的，这些效应引起的故障占卫星故障的绝大部分。随着当今科学技术的发展，对航天器上电子器件的价格、重量、尺寸、性能及寿命等各方面都有了更高的要求。伴随着这些要求的提高，研究空间高能带电粒子辐射环境对电子元器件的影响就显得更加重要。

空间高能带电粒子会对电子元器件造成各种形式的辐照损伤。辐照效应形式主要分为电离效应、位移效应及单粒子效应三种，且电离效应中的通量效应及低通量效应也是当前研究的热门学科。不同的空间辐照源、轨道环境及器件属性会对不同的辐照效应敏感。地球辐射带质子与电子主要对总剂量效应(包括电离效应与位移效应)造成影响，太阳宇宙线质子对总剂量效应及单粒子效应都有较大贡献。

电离辐射效应，主要是带电粒子(如电子、质子等)、γ、X射线与物质相互作用在半导体器件内产生过剩的电子—空穴对，及其后在器件内部不同位置所产生的一系列物理过程，如复合、输运等对器件电性能的影响。对于MOS工艺器件，电离辐射将最终在其栅绝缘层(SiO₂层)产生正的氧化物陷阱电荷，在Si/SiO₂界面产生界面陷阱电荷，导致器件电特性参数明显退化，甚至功能失效。栅绝缘层是MOS工艺器件电离辐射效应的敏感区域。

然而，在实际空间环境中，各种高能带电粒子同时存在，如何针对不同类型辐照源的MOS工艺器件电离辐射损伤进行等效评价是目前难题。因此，应用某一特定的辐照源，针对MOS工艺器件进行辐射损伤等效评价研究，具有极大的科学价值和实用价值。如果能够在定量表征空间不同轨道辐射环境的前提下，确定MOS工艺器件的敏感辐射粒子及损伤部位，提出一种异种粒子辐照等效评价试验方法，将对空间环境效应地面等效模拟试验具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的是为了满足针对不同类型辐照源的MOS工艺器件辐射损伤进行等效评价的需求，从而提供MOS工艺器件电离损伤引起的性能退化的等效评价方法。

本发明所述的MOS工艺器件电离损伤引起的性能退化的等效评价方法，包括以下步骤：

步骤一、基于地面带电粒子辐照源，考虑氧化层的电场的影响对电离吸收剂量进行修正，得到修正电离吸收剂量，并确定性能退化与修正电离吸收剂量的函数关系曲线；

步骤二、针对特定轨道和任务要求计算该轨道下的电离吸收剂量D_T，考虑氧化层的电场的影响对电离吸收剂量进行修正，得到该轨道下的修正电离吸收剂量，根据步骤一的函数关系曲线找到该轨道下的修正电离吸收剂量所对应的性能退化情况，完成对在轨MOS工艺器件的性能退化的评价。