[实用新型]硅栅NMOS器件、硅栅CMOS器件以及CMOS电路

说明书

本实用新型公开一种硅栅NMOS器件、硅栅CMOS器件以及CMOS电路。其中该硅栅NMOS器件包括：衬底；位于衬底中的阱区；该阱区包括有源区以及用于隔离有源区的场区，其中有源区包括源区、漏区、位于源区与漏区之间的沟道区，场区处形成有场氧化层；位于阱区中的P+保护环，P+保护环在衬底上的正投影覆盖有源区和氧化层的交界在衬底上的正投影，且P+保护环分别与源区和漏区间隔开。本实用新型提供的硅栅NMOS器件，通过在阱区内设置P+保护环，避免辐射环境下“鸟嘴区”硅表面反型，解决了因辐照所导致的静态功耗急剧增大甚至失效问题。

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域。更具体地，涉及一种硅栅NMOS器件、硅栅CMOS器件以及CMOS电路。

背景技术

随着航天事业的发展，要求卫星具有更长的寿命周期，这也就意味着卫星需要长期工作在空间辐射越来越复杂的环境之中，因此，对于卫星中电子元器件的抗辐射能力和可靠性要求越来越高。CMOS电路因具有微功耗、抗干扰能力强，应用范围广泛等特点，长期受到航天卫星领域的青睐。但是理论与实践证明，CMOS电路对γ射线、单粒子和γ射线总剂量辐射较为敏感。其中，γ射线总剂量辐射效应是在CMOS持续受到γ辐射引发的电离效应——“电离辐射效应”。总剂量辐射效应引起NMOS场区漏电，导致器件功耗电流增大甚至功能失效。

图1为常规硅栅NMOS器件的俯视图，图2为沿图1中线AA’截取的剖视图。常规硅栅NMOS器件的俯视图中，衬底包括有源区101和场区103，二者之间的交界109以较大的虚线框示出。其中，有源区101包括源区、漏区以及位于源区与漏区之间的沟道区，为方便展示，上述源区、漏区和沟道区统称为功能区105。图1中较小的虚线框示意性代表栅极111，其位于源区与漏区之间且覆盖功能区105。在硅栅NMOS器件的工艺制程中，多采用自对准的方式在硅栅NMOS器件周边进行硼离子注入掺杂，再采用LOCOS局部化氧化工艺和自对准的方式形成沟道阻隔区107，实现等平面隔离工艺。通过调整硼离子注入剂量，能够提供足够大小的场开启电压，以保证隔离性能。

但是，由于有源区101的薄氧化层(未示出)和场区103的场氧化层的厚度之间存在巨大差异。薄氧化层与场氧化层之间存在称为如图2所示的“鸟嘴区”。一般认为，电离辐射引起的氧化层正电荷累积量与氧化层厚度成平方关系。电离辐射首先造成“鸟嘴区”硅表面反型，使硅栅NMOS器件产生漏电通道，从而改变了硅栅NMOS器件的转移特性曲线和亚阈值特性，并使CMOS电路静态功耗电流增大。

针对上述问题，需要提供一种能够有效防止“鸟嘴区”的硅表面反型漏电的经抗辐射加固的硅栅NMOS器件、硅栅CMOS器件以及CMOS电路。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种硅栅NMOS器件，能够避免辐射环境下“鸟嘴区”硅表面反型，解决了因辐照所导致的CMOS电路静态功耗急剧增大甚至失效的问题。

本实用新型还提供了一种硅栅CMOS器件以及CMOS电路。

为实现上述目的，本实用新型的第一个方面是提供一种硅栅NMOS器件，包括：衬底；位于衬底中的阱区；阱区包括有源区以及用于隔离有源区的场区，其中有源区包括源区、漏区、位于源区与漏区之间的沟道区，场区处形成有场氧化层；位于阱区中的P+保护环，P+保护环在衬底上的正投影覆盖有源区和场区的交界在衬底上的正投影，且P+保护环分别与源区和漏区间隔开。

进一步地，P+保护环自阱区的表面延伸进入阱区。

进一步地，沿衬底厚度的方向，场氧化层远离衬底的表面高出所述阱区的表面。

进一步地，场氧化层部分覆盖P+保护环。

进一步地，沿平行于所述衬底表面的方向，前述交界与P+保护环靠近沟道区的边界之间的距离为1.0～5.0μm。