[发明专利]纳米MOSFET器件的总剂量辐射试验方法、装置和设备

说明书

本申请涉及一种纳米MOSFET器件的总剂量辐射试验方法、装置和设备。其中，纳米MOSFET器件的总剂量辐射试验方法以多个总剂量试验点对同批器件中的多个器件进行总剂量辐射试验，得到各器件的试验数据；对各试验数据进行处理，得到各总剂量试验点的参数标准差和参数均值；根据各总剂量试验点的参数标准差和参数均值，得到各总剂量试验点上的单个器件栅氧化层的缺陷平均个数；根据泊松分布以及各缺陷平均个数，确定同批器件的缺陷分布情况。基于此，可针对存在涨落效应的纳米MOSFET器件进行辐射后离散数据的统计分布分析，确定单个器件栅氧化层中的缺陷平均个数，最终确定同批器件中栅氧化层内部的缺陷分布情况，为同批器件的总剂量辐射评估和考核提供有效数据。

技术领域

本申请涉及器件测试技术领域，特别是涉及一种纳米MOSFET器件的总剂量辐射试验方法、装置和设备。

背景技术

空间飞行器运行于恶劣的天然辐射环境中，银河宇宙射线、太阳宇宙射线和地磁场俘获带中的高能质子、α粒子、重离子、电子等粒子会导致航天器中的集成电路发生辐射效应，包括累积辐射效应(总剂量效应、位移效应)以及瞬态辐射效应(单粒子效应)等，这些辐射效应会导致电子元器件和集成电路性能退化甚至功能失效，从而导致空间飞行器运行故障。随着器件特征尺寸进入小纳米尺度(28nm(纳米)以下)，器件尺寸已经可以与原子尺寸相比拟，量子效应开始显现，传统的基于连续概念(即连续的离子掺杂和光滑的边界等)的器件特征描述已经不再适用。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：器件制造工艺越先进，工艺节点越小，涨落的问题就越严重。涨落效应的存在给包括先进纳米MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)器件的总剂量辐射退化的测试表征带来了巨大挑战。由于单个缺陷的充放电即可导致沟道电流的显著变化，纳米器件上因固有缺陷充放电产生的噪声远大于大尺寸器件，导致传统的测试表征结果中耦合了大量采样平均后的噪声，不仅无法进行分析，而且对于同一器件每次测量的结果都不一样。

发明内容

基于此，有必要针对传统的针对大尺寸器件的测试表征手段在先进纳米器件上不再适用的问题，提供一种纳米MOSFET器件的总剂量辐射试验方法、装置和设备。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种纳米MOSFET器件的总剂量辐射试验方法，包括：

对多只器件进行总剂量辐射试验，得到各器件的试验数据；各器件属于同批器件；总剂量辐射试验过程包括多个总剂量试验点；试验数据包括器件在各总剂量试验点的参数变化量；

根据各器件的试验数据，获取各总剂量试验点的参数标准差和参数均值；参数标准差为基于总剂量试验点对应的各参数变化量进行计算得到；参数均值为基于总剂量试验点对应的各参数变化量进行计算得到；

基于各总剂量试验点的参数标准差和参数均值，得到参数标准差与参数均值的变化关系，并基于变化关系得到各总剂量试验点上的单个器件栅氧化层的缺陷平均个数；

基于泊松分布处理各总剂量试验点上的缺陷平均个数，确定同批器件的缺陷分布情况。

在其中一个实施例中，基于各总剂量试验点的参数标准差和参数均值，得到参数标准差与参数均值的变化关系，并基于变化关系得到各总剂量试验点上的单个器件栅氧化层的缺陷平均个数的步骤包括：

对各总剂量试验点的参数标准差和参数均值进行曲线拟合，确定参数标准差与参数均值的变化关系式；

根据变化关系式确定总剂量试验点的平均变化量；平均变化量为对应的总剂量试验点上单个缺陷导致的参数变化的平均值；

基于总剂量试验点的参数均值与平均变化量的比值，得到总剂量试验点上的单个器件栅氧化层的缺陷平均个数。