PMOS輻照檢測E+E傳感器的研究 
對PMOS輻照檢測E+E傳感器進行研究,以E+E傳感器靈敏度研究為軸線,討論了PMOS輻照檢測原理和兩種能夠明顯改善E+E傳感器靈敏度的新方法——雙介質柵結構和多管級聯結構。 論文首先對傳統硅基單管PMOS輻照檢測E+E傳感器的基本理論進行了系統的闡述,從簡單的MOS二極管及其輻照效應的研究著手,向完整PMOS輻照檢測E+E傳感器輻照總劑量檢測原理逐步推進。

PMOS輻照檢測E+E傳感器的研究            分析了柵氧化層厚度、溝道長度、溝道寬度、溝道摻雜濃度等器件尺寸參數對E+E傳感器性能的影響。在此過程中,一種研究熱載流子失效機理的方法被進行拓展,用來分析E+E傳感器的輻照檢測原理,拓展以后的方法同時考慮了界面態陷阱電荷與氧化物陷阱電荷的影響,而原方法僅考慮界面態陷阱電荷的作用。 傳統PMOS輻照檢測E+E傳感器采用單一的二氧化硅柵結構,輻照在柵氧化層中形成氧化物陷阱電荷,在硅-二氧化硅界面處形成界面態陷阱電荷,這兩種陷阱電荷導致了輻照后閾值電壓的漂移,閾值電壓漂移量越大E+E傳感器的靈敏度就越高。但是這種結構中存在著不可避免的退火效應,使部分被俘獲的空穴逃逸,閾值電壓的漂移量就不能真實地反映所吸收的輻照總劑量,E+E傳感器的靈敏度由于退火效應而降低。雙介質柵結構的E+E傳感器采用Metal-Si3N4-SiO2-Si結構,在兩種介質膜界面及其附近的Si3N4體內存在大量陷阱,這些陷阱足以存儲輻照產生的全部空穴,從而杜絕或減少退火效應的發生,能夠顯著改善E+E傳感器的靈敏度性能。傳統PMOS輻照檢測E+E傳感器一般采用單管,靈敏度不太高,提高靈敏度的手段主要是增加柵氧化層的厚度,在現有的工藝條件下生長1μm SiO2需要很長時間,受柵氧化時間的限制使用這種方法提升E+E傳感器的靈敏度是有限的。引入新的設計方法——多管級聯,可以有效提高E+E傳感器的靈敏度,同時不需要增加氧化層厚度。對E+E傳感器的不同級聯方式進行研究:共襯級聯方式隨著級聯管數的增加,E+E傳感器的平均靈敏度成倍增長,但是其zui大級聯管數受PMOSFET的襯底-漏極二極管的反向擊穿電壓的影響;不共襯級聯方式不受級聯管數的制約,但響應靈敏度低于同管數共襯級聯方式。研究內容的基礎上,論文第五章嘗試對高靈敏度E+E傳感器進行研究,探討高靈敏度E+E傳感器的實現方法,初步提出高靈敏E+E傳感器的工藝設計方法并給出工藝仿真結果。