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随着芯片的核心单元——器件尺寸的进一步降低,传统平面体硅MOS器件受到短沟道效应的挑战愈发严峻,生产率和性能均无法按照摩尔定律继续提升。全耗尽绝缘层上硅(FDSOI)器件以其短沟道效应小,寄生电容小,抗辐照性能好,动态多阈值,可彻底消除闩锁效应等优势,成为28 nm节点之后的低压低功耗核心器件。然而,FDSOI器件结构中,由于埋氧层(BOX)的热导率极低(1.4 W/m·K),几乎是体硅(148 W/m·K)的1%,BOX层严重阻碍了器件的热传导。尤其当绝缘层上硅(SOI)的厚度很薄时,SOI的热导率也远低于传统的体硅,器件的自热效应十分严重。此外,器件特征尺寸不断缩小造成半导体器件受单粒子效应的影响日益显著。器件对辐射更加敏感,设备在辐射环境中的失效概率逐渐升高。因此,研究器件单粒子效应的需求日益加剧。本论文研究了一种与FDSOI工艺兼容,且可减轻器件自热效应的选择性埋氧(SELBOX)器件。针对该器件,本论文分别从自热效应、直流特性以及单粒子瞬态特性等方面展开深入研究。具体研究内容及结果如下:第一,利用Sentaurus TCAD工具完成了SELBOX器件和FDSOI器件自热效应的仿真。仿真结果表明,BOX窗口的存在可显著降低SELBOX器件的自热效应,且BOX窗口与产热点之间的距离越近,散热效率越高,器件的自热效应改善作用越明显。当背板掺杂为N型时,BOX窗口紧靠产热点位置时的SELBOX器件,其饱和电流可达5.91e-4 A,而温度仅有317.82 K。SELBOX器件的饱和电流比背偏置电压为0.9 V的FDSOI器件(5.64e-4 A)高出5%,比背偏置电压为0 V的FDSOI器件(4.90e-4 A)高出21%;而温度比背偏置电压为0.9 V的FDSOI器件(342.30 K)低24.5 K,比背偏置电压为0 V的FDSOI器件(337.47 K)低20 K。而当背板掺杂为P型时,BOX窗口紧靠热点位置时的SELBOX器件,其饱和电流为1.22e-4 A,温度仅有304.13 K。SELBOX器件的饱和电流低于背偏置电压为0.9 V的FDSOI器件(4.18e-4 A)和背偏置电压为0 V的FDSOI器件(3.39e-4 A),同时温度比背偏置电压为0.9 V的FDSOI器件(331.93 K)低28 K,比背偏置电压为0 V的FDSOI器件(326.12 K)低22 K。第二,利用Sentaurus TCAD工具完成了SELBOX和FDSOI器件直流性能的进一步仿真分析。结果表明,背板掺杂类型与BOX窗口位置共同决定了窗口处的电压能否像背板偏置一样调控SELBOX器件的直流性能。与FDSOI器件的比较得出,当背板掺杂为N型时,BOX窗口位于源端下方时的SELBOX器件直流性能与背板偏置电压为0 V的FDSOI器件完全相同,而BOX窗口位于漏端下方时的SELBOX器件饱和电流与背偏置电压为0.9 V的FDSOI相等,其饱和电流值为6.40e-4 A,比BOX窗口位于源端下方时的饱和电流值(5.40e-4 A)高出25.5%;而当背板掺杂为P型时,BOX窗口远离沟道区域下方时,SELBOX器件的直流性能与背偏置电压为0 V的FDSOI器件完全相同。第三,完成了SELBOX器件和FDSOI器件单粒子瞬态效应的仿真分析。结果表明,背板掺杂会影响SELBOX器件漏端电流峰值及收集电荷的量,但主要影响因素是入射离子的终点位置和BOX窗口位置。当BOX窗口位于源端下方时,不管入射离子的终点是否到达硅衬底,SELBOX器件的瞬态效应都与背偏置电压为0 V的FDSOI相当。而当BOX窗口位于漏端时,若入射离子终点未到达硅衬底,SELBOX器件的瞬态效应与背偏置电压为0.9 V的FDSOI相当,而当入射离子终点到达硅衬底之后,SELBOX器件受到单粒子瞬态效应的影响变大。分别采用SELBOX器件与FDSOI器件作为反相器的下拉管时,反相器受重离子的影响相当,因而可认为SELBOX器件同样具有单粒子瞬态效应加固能力。本论文工作涉及深纳米工艺VLSI核心器件,对纳米工艺代FDSOI器件的工艺、设计及可靠性等研究有着重要的指导意义。