半导体器件辐射损伤确定方法、装置、设备及介质与流程

本公开涉及半导体器件辐射，尤其是涉及一种半导体器件辐射损伤确定方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、航天应用中的电子元器件会受到空间辐射环境释放的各种高能带电粒子的影响。其中，电子元器件持续受到电离辐射，辐射剂量不断累积时所产生的效应被称为总剂量效应(total ionizing dose effect，tid)。对于nmosfet(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体场效应晶体管)器件，当其栅氧化层厚度在10纳米以上时，总剂量效应会导致栅氧化层中产生固定的正陷阱电荷。这些电荷使得器件出现负向阈值电压漂移，最终导致器件关态泄漏电流增加甚至无法关断。因此，针对航天应用的mosfet器件，需要评估总剂量效应的影响。

2、现有技术基于伽马射线或x射线开展总剂量辐照试验评估总剂量效应的影响，试验成本高，同时也很难全面评估不同工作条件下总剂量效应的影响。

技术实现思路

1、本公开提供了一种半导体器件辐射损伤确定方法、装置、设备及介质，以解决发明人认识到的试验成本高，同时也很难全面评估不同工作条件下总剂量效应的影响的技术问题。

2、本公开提供了一种半导体器件辐射损伤确定方法，包括：

3、获取辐照总剂量；

4、输入所述辐照总剂量至预先构建的与半导体器件对应的总剂量效应计算模型，得到所述总剂量效应计算模型输出的阈值电压漂移数据；

5、根据所述阈值电压漂移数据，确定所述半导体器件的辐射损伤；

6、其中，所述总剂量效应计算模型基于总剂量辐照诱发所述半导体器件产生固定陷阱电荷并导致阈值电压漂移的过程确定。

7、在上述任一技术方案中，进一步地，所述总剂量效应计算模型的确定步骤包括：

8、基于预设总剂量和所述半导体器件的氧化层电场参数，构建电子空穴对模型；

9、根据所述电子空穴对模型，构建正陷阱电荷模型；

10、根据所述正陷阱电荷模型，确定所述总剂量效应计算模型。

11、在上述任一技术方案中，进一步地，还包括：

12、对所述正陷阱电荷模型进行简化，根据简化后的所述正陷阱电荷模型确定所述总剂量效应计算模型。

13、在上述任一技术方案中，进一步地，所述基于预设总剂量和所述半导体器件的氧化层电场参数，构建电子空穴对模型，包括：

14、根据所述半导体器件的氧化层电场参数，确定空穴产额，所述空穴产额的计算公式如下：

15、

16、其中，y(e)为空穴产额，用于表征经过初始复合后所述半导体器件的氧化层中留下的空穴比例，e为所述半导体器件氧化层中的电场强度，e0、e1和m为模型常数；

17、根据所述预设总剂量和所述空穴产额，确定所述电子空穴对模型，所述电子空穴对模型的计算公式如下：

18、gr＝g0·d·y(e)；

19、其中，gr为电子空穴对数量，g0为单位体积的氧化层材料吸收单位辐照剂量产生的电子空穴对数量，d为所述预设总剂量。

20、在上述任一技术方案中，进一步地，所述根据所述电子空穴对模型，构建正陷阱电荷模型，包括：

21、基于所述半导体器件的氧化层电场参数，确定空穴被所述半导体器件的氧化层界面处的陷阱中心俘获的概率模型，所述概率模型fot(e)的计算公式如下：

22、

23、其中，k为拟合参数，e为所述半导体器件氧化层中的电场强度；

24、根据所述概率模型和所述电子空穴对模型，构建所述正陷阱电荷模型，所述正陷阱电荷模型的计算公式如下：

25、

26、其中，not为正陷阱电荷模型，用于表征正陷阱电荷密度，x为空穴距离所述氧化层界面或栅氧化层的距离，tox为栅氧化层的厚度。

27、在上述任一技术方案中，进一步地，所述对所述正陷阱电荷模型进行简化，包括：

28、确定产生总剂量退化的最恶劣条件，根据所述最恶劣条件对所述正陷阱电荷模型进行简化。

29、在上述任一技术方案中，进一步地，所述根据所述正陷阱电荷模型，确定所述总剂量效应计算模型，包括：

30、获取所述半导体器件的单位面积栅电容或所述半导体器件的栅氧化层介电常数；

31、根据所述单位面积栅电容或所述栅氧化层介电常数，确定所述总剂量效应计算模型，所述总剂量效应计算模型的计算公式如下：

32、

33、其中，δvth为所述半导体器件的阈值电压漂移，cox为单位面积栅电容，εox为栅氧化层介电常数，tox为栅氧化层的厚度。

34、本公开还提供一种半导体器件辐射损伤确定装置，包括：

35、获取模块，用于获取辐照总剂量；

36、第一确定模块，用于输入所述辐照总剂量至预先构建的与半导体器件对应的总剂量效应计算模型，得到所述总剂量效应计算模型输出的阈值电压漂移数据；

37、第二确定模块，用于根据所述阈值电压漂移数据，确定所述半导体器件的辐射损伤；

38、其中，所述总剂量效应计算模型基于总剂量辐照诱发所述半导体器件产生固定陷阱电荷并导致阈值电压漂移的过程确定。

39、第三方面，本公开提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述半导体器件辐射损伤确定方法的步骤。

40、第四方面，本公开还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述半导体器件辐射损伤确定方法的步骤。

41、本公开的有益效果主要在于：基于总剂量辐照诱发所述半导体器件产生固定陷阱电荷并导致阈值电压漂移的过程构建总剂量效应计算模型，只需获取辐照总剂量，即可确定对应的阈值电压漂移数据，以便评估半导体器件在各种工作条件下的辐射损伤，无需进行总剂量辐照试验，大大降低了成本。

42、应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成说明书的一部分的附图示出本公开的主题。同时，说明书和附图用来解释本公开的原理。

技术特征：

1.一种半导体器件辐射损伤确定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件辐射损伤确定方法，其特征在于，所述总剂量效应计算模型的确定步骤包括：

3.根据权利要求2所述的半导体器件辐射损伤确定方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求2或3所述的半导体器件辐射损伤确定方法，其特征在于，所述基于预设总剂量和所述半导体器件的氧化层电场参数，构建电子空穴对模型，包括：

5.根据权利要求2或3所述的半导体器件辐射损伤确定方法，其特征在于，所述根据所述电子空穴对模型，构建正陷阱电荷模型，包括：

6.根据权利要求3所述的半导体器件辐射损伤确定方法，其特征在于，所述对所述正陷阱电荷模型进行简化，包括：

7.根据权利要求2或3所述的半导体器件辐射损伤确定方法，其特征在于，所述根据所述正陷阱电荷模型，确定所述总剂量效应计算模型，包括：

8.一种半导体器件辐射损伤确定装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述半导体器件辐射损伤确定方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述半导体器件辐射损伤确定方法的步骤。

技术总结本公开提供了一种半导体器件辐射损伤确定方法、装置、设备及介质，涉及半导体器件辐射技术领域，包括获取辐照总剂量；输入辐照总剂量至预先构建的与半导体器件对应的总剂量效应计算模型，得到总剂量效应计算模型输出的阈值电压漂移数据；根据阈值电压漂移数据，确定半导体器件的辐射损伤；其中，总剂量效应计算模型基于总剂量辐照诱发半导体器件产生固定陷阱电荷并导致阈值电压漂移的过程确定。本公开基于总剂量辐照诱发半导体器件产生固定陷阱电荷并导致阈值电压漂移的过程构建总剂量效应计算模型，获取辐照总剂量即可确定对应的阈值电压漂移数据，以便评估半导体器件在各种工作条件下的辐射损伤，无需进行总剂量辐照试验，大大降低了成本。技术研发人员：彭超,雷志锋,陈义强受保护的技术使用者：中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室））技术研发日：技术公布日：2024/7/23