衬底偏压对16纳米n-FinFETs总电离剂量退化的影响

《IEEE Transactions on Nuclear Science》：Influence of Substrate Bias on Total Ionizing Dose Degradation of 16-nm n-FinFETs

研究16nm bulk n-FinFET在TID辐照后不同衬底偏置下的响应机制，发现负衬底偏置可显著降低关态电流并使阈值电压小幅正偏移，源于电子密度在子晶体区域的抑制效应。不同栅压下Vth与Ioff响应差异的物理机制源于电子密度分布随栅压变化的梯度特性。

　　

摘要：

本研究探讨了16纳米体n-FinFET在不同衬底偏压下受到辐照后的总电离剂量（TID）响应。实验表明，在辐照后施加负衬底偏压可以显著降低TID引起的关态电流（Ioff），并使阈值电压（Vth）略微上升。技术计算机辅助设计（TCAD）模拟结果显示，这两个参数的响应归因于负衬底偏压下电子密度的降低。我们进一步阐明了在相同衬底偏压下Vth和Ioff表现出不同响应程度的物理机制。在低栅压条件下，施加负衬底偏压能有效降低子鳍区域的电子密度，从而显著减少关态电流。随着栅压的升高，电子密度的峰值逐渐向沟道方向移动。当栅压接近阈值电压时，会出现一个新的寄生漏电流路径。在该路径中，电子密度几乎不受衬底电压的影响，因此阈值电压的变化不明显。