[实用新型]一种抗总剂量辐射效应的大头条形栅MOS管版图加固结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种MOS管版图加固结构，尤其是一种抗总剂量辐射效应的大头条形栅MOS管版图加固结构，属于抗总剂量辐射效应辐射加固的技术领域。

背景技术

当器件持续受到电离辐射(如X射线、γ射线等)时，会产生总剂量辐射效应。对于NMOS管而言，在栅与衬底间均有一层50～200纳米的二氧化硅介质层，在辐射条件下，在二氧化硅介质中电离产生一定数量的电子-空穴对。当在栅上加正向偏置时，迁移率较大的电子大部分溢出至栅极，有一部分电子与空穴对复合，大部分空穴在正电场的作用下向SiO₂/Si界面运输，且有一部分被界面处SiO₂一侧的缺陷俘获，形成界面态。这样的正电荷堆积会引起器件阈值电压的漂移，最终影响器件的性能。

其次，采用自对准工艺制作的晶体管，多晶硅栅淀积在薄氧化层上，源/漏由没有被多晶硅覆盖的有源区注入形成，这种工艺制造出的电路密集度高，但使多晶硅栅在场氧和薄栅氧化层过渡区产生了一个寄生晶体管，这个寄生晶体管对总剂量效应十分敏感。因为场氧和薄栅氧化层在辐射条件下，会电离电子-空穴对；由于陷阱的俘获作用，在Si/SiO₂系统的SiO₂一侧堆积正电荷，形成界面态，严重影响到晶体管的I-V特性，随着辐射剂量的增加，边缘寄生晶体管漏电流也迅速上升，当漏电流增加到接近本征晶体管的开态电流时，晶体管会永久开启，导致器件失效。

最后，总剂量效应也会使场氧隔离失效。场氧是用于相邻晶体管隔离的，但由于总剂量效应，在场氧中会电离产生电子-空穴对；由于陷阱的俘获作用，在Si/SiO₂系统的SiO₂一侧堆积正电荷，形成场氧下反型的漏电结构从而导致场氧失去隔离功能，最终导致电路功能失效。

随着工艺尺寸的不断减小，栅氧化层的厚度不断减小，当栅氧化层厚度低于60埃时，总剂量效应对NMOS管阈值电压的影响可以忽略。但是，边缘寄生晶体管漏电和场氧区漏电却没有得到改善。

在商业应用中，由于寄生晶体管不可能导通，所以商业工艺不用考虑边缘寄生晶体管特性，这使得商业器件做法的边缘寄生晶体管对总剂量辐射效应极为敏感。由于商业生产线在工艺上不采取任何辐射加固措施，因此为了达到抗辐射的目的，需要对晶体管版图进行修改。

目前，国际流行的NMOS管总剂量加固办法是采用环形栅结构实现。环形栅结构在源/漏区域之间完全消除了栅氧化层到场氧的过渡区，消除了边缘寄生晶体管，同时采用此结构的相邻NMOS管可以共用一个源区，消除了场氧隔离导致的漏电问题，且和商业工艺兼容。但由于环形栅的结构限制，只适合NMOS管的宽长比至少在4∶1以上的单元。而宽长比很小的NMOS管，利用环形栅版图结构无法实现，另外由于NMOS漏端被包围在环形栅中间，在版图布线设计上很受限。所以环形栅的加固版图结构在抗辐射电路中的应用是受到限制的。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种抗总剂量辐射效应的大头条形栅MOS管版图加固结构，其结构紧凑，节省面积，适用性广，提高抗总剂量辐射效应的效果。

按照本实用新型提供的技术方案，所述抗总剂量辐射效应的大头条形栅MOS管版图加固结构，包括半导体基板；所述半导体基板上设置有源区，所述有源区内设置对称分布的场氧区，所述场氧区通过对应的有源区隔离；所述有源区内设有栅极端，场氧区对称分布于栅极端两侧；所述栅极端包括中间部及对称分布于所述中间部上的大头端部，所述大头端部的宽度大于中间部的端部；有源区上对应于中间部的两侧设置源端及漏端。

所述大头端部与中间部通过梯形栅极体过渡连接。所述半导体基板上对应于有源区的外圈设置第二导电类型注入保护区。

所述有源区内对应于场氧区间设置第一导电类型注入区，通过第一导电类型注入区在中间部的两侧分别形成源端及漏端。

所述栅极端的一端设置最小多晶硅条，所述最小多晶硅条对应于与栅极端的大头端部相连的另一端设置栅极接触孔。

所述栅极端对应中间部的宽长比与常规MOS管栅极端的宽长比相一致。所述半导体基板的材料包括硅。