随着微电子技术迅速发展，器件尺寸逐渐缩小，但传统平面MOSFET因特征尺寸降低面临着诸如亚阈值摆幅降低、显著的漏致势垒降低、器件特性波动、以及漏电等问题。为了解决以上问题，三维结构器件鳍式场效应晶体管（FinFET）成为主流的器件类型。FinFET适用于处理器、存储器等高频低功耗电路。在航天器智能化、小型化、轻量化的发展趋势下，FinFET具有广阔的空间应用前景。但与平面器件相比，FinFET具有三维立体结构，鳍之间存在着大量STI氧化物，其辐射效应机理复杂，而且FinFET内部电场较强，栅对沟道的控制能力增强，存在热载流子可靠性问题。因此，为了保障FinFET在空间的可靠应用，本文开展了FinFET的总剂量效应及热载流子可靠性研究。本文选取22nm工艺沟道体硅N沟道FinFET为研究对象，对FinFET的总剂量效应、热载流子可靠性及总剂量辐照对热载流子可靠性的影响进行了研究。首先，采用了X射线和γ射线对FinFET进行辐照，探究FinFET在不同射线辐照下的总剂量响应。为了揭示FinFET在不同辐照条件下的总剂量响应规律，采用了开态（ON）、关态（OFF）、传输态（Transmission Gate, TG）三种辐照条件对器件进行辐照试验研究。研究结果表明，经ON态总剂量辐照，器件阈值电压整体呈现正漂趋势；经OFF态或TG态总剂量辐照，器件阈值电压整体呈现负漂趋势；OFF、TG、ON三种偏置对应的器件线性区饱和电流漂移量依次增大。为了揭示FinFET的几何结构对电离总剂量效应的影响，选取了不同栅长、不同鳍数的器件作为样品。试验结果表明，当鳍数减小时，晶体管电离总剂量效应增强；当沟道长度减小时，晶体管电离总剂量效应增强。通过分析电离总剂量效应在氧化物中引入的陷阱电荷及不同辐照偏置条件下器件中的电场分布，对研究结果进行了机理解释。其次，为了揭示体硅FinFET的热载流子效应，采用不同栅长、不同鳍数的器件作为样品，对FinFET裸片和封装器件开展不同应力的热载流子效应试验。结果表明，对于体硅FinFET，由于鳍间耦合效应的影响，鳍数越少，热载流子效应越显著，阈值电压及饱和电流漂移量增大。当栅长越短，由于器件沟道内电场强度增大，热载流子效应越显著，阈值电压及饱和电流漂移量增大。为了较为系统地揭示总剂量辐照对热载流子可靠性的影响，对ON、TG、OFF三种不同偏置辐照后的FinFET裸片和封装器件进行了热载流子应力试验，与未辐照器件热载流子试验对比。试验结果表明，总剂量辐照后的器件热载流子效应减弱，且OFF、TG、ON辐照偏置对应器件的热载流子效应依次减弱。通过分析辐照及热载流子应力对Si-H键的影响对此结论进行了解释。本文的创新点为系统获得了射线、偏置等辐照条件对22nm体硅FinFET电离总剂量效应的影响规律，以及鳍数、栅长等器件结构对总剂量损伤及热载流子退化的影响规律，揭示了不同偏置辐照对热载流子可靠性的影响，为器件设计、评估提供了参考依据。综上所述，本文以不同几何结构的FinFET作为样品，对22nm体硅FinFET总剂量效应、热载流子可靠性及总剂量辐照对热载流子可靠性的影响进行了较为全面、系统的研究，揭示了FinFET电离总剂量效应及热载流子可靠性退化规律，并进行了相应的机理解释，对于FinFET的空间应用提供了重要的依据。