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随着数字集成电路的广泛应用，MOS器件和MOS集成电路在航天辐射环境下的应用越来越广泛，辐照可靠性要求也越来越高。在辐射环境中，MOS器件特征尺寸和器件结构是影响总剂量效应的重要因素。本文围绕NMOS器件的总剂量效应问题，通过实验讨论了特征尺寸和栅结构对NMOS器件的总剂量效应的影响，并在此基础上，进行ISE仿真研究栅氧化层和场氧化层对总剂量效应的影响，为MOS器件的加固技术提供一定的参考。首先，本文在分析辐照机理和MOS器件总剂量效应的基础上，对NMOS器件进行总剂量实验，确定最劣偏置。得出NMOS器件的最劣偏置条件为ON偏置（栅压为正电压，其余电极为0电压）；在最劣偏置条件下，对三种标准CMOS工艺(1μm、0.35μm、0.18μm)的三种结构（薄栅、厚栅、环栅）的NMOS器件进行总剂量辐射实验，实验结果表明：(1)同种栅结构器件，随着特征尺寸的缩小，阈值电压的漂移量减小，关态泄漏电流增加也越来越大。薄栅器件在辐照总剂量为800krad(Si)时，辐照前后特征尺寸为1μm、0.35μm、0.18μmNMOS器件阈值电压漂移分别为158﹪、7﹪、3﹪，关态泄漏电流分别增加4、5、5.7个数量级；(2)相同特征尺寸的器件，环栅结构器件抗总剂量效应最好。0.35m NMOS器件在辐照总剂量为800krad(Si)时，厚栅和薄栅器件辐照前后的阈值电压漂移分别为15﹪和7﹪，关态泄漏电流均增加5个数量级；环栅器件阈值电压基本不漂移，关态泄漏电流基本不增加。由于实验结果不能得出栅氧化层和场氧化层分别对器件辐照总剂量效应的影响，本文通过ISE TCAD软件对其进行仿真研究。仿真结果表明：(1)栅氧化层越薄，器件的阈值电压漂移越小，辐照总剂量为800krad(Si)时，0.35m、0.18m、0.13m NMOS器件辐照前后阈值电压漂移分别为8.4﹪、3.6﹪、2﹪；(2)场氧化层主要影响器件的关态泄露电流，特征尺寸越小，关态泄露电流的增加越大，辐照前后三种特征尺寸器件关态泄漏电流分别增加5.1、5.5、5.9个数量级。综上所得：随着特征尺寸缩小，栅氧化层对器件辐照总剂量效应的影响越来越小，场氧化层成为影响器件辐照总剂量效应的主要因素。