γ总剂量辐射对CMOS器件性能的影响

本文比较了相同结构不同工艺的CMOS电路γ电离辐射效应结果。它表明:未经加固的市售器件,对γ总剂量辐射相当灵敏。特别是硅栅器件,正偏置下,大约经15Gy的γ剂量辐射后即告失效;在70Gy下,静态功耗电流增加4.5个量级。从实验结果出发,讨论了CMOS电路γ总剂量电离辐射效应的失效标准和加固方法。     

几种半导体器件的硬X射线剂量增强效应研究

本文给出了大规模集成电路CMOS4069、浮栅ROM器件在北京同步辐射装置（BSRF）和钴源辐照的X射线剂量增强效应实验结果。通过实验在线测得CMOS4069阈值电压漂移随总剂量的变化，测得28f256、29c256位错误数随总剂量的变化，给出相同累积剂量时X光辐照和γ射线辐照的总剂量效应损伤等效关系。这些结果对器件抗X射线辐射加固技术研究有重要价值。     

54HCT244高速CMOS电路交流特性辐照退化研究

本文研究了国产高速CMOS电路54HCT244八缓冲斜器/线驱动器在^60C0辐照下，交流特性退化与总剂量、剂量率、辐照偏置和工艺条件的关系。研究表明，在低剂量率辐照下，延迟时间TPHL退化比高剂量率辐照下严重，且对加固电路，这一交流特性退化的剂量串效应更为明显。辐照偏置对延迟时间退化具有强烈的影响，4．5V和0V二种偏置状态将分别导致电路的TPLH和TPHL产生较早而明显地退化。     

总剂量辐射对高速电路时间特性的影响

对不同辐照偏置条件下，总剂量辐射对高速CMOS电路54HC04时间参数的影响进行了探讨，并与相应的直流参数的响应特性进行了对比，研究了两者之间的相关性。结果表明，在总剂量辐射环境下，高速CMOS电路的延迟时间变化与阈电压的漂移有着强烈的相关性，0V和4．5V两种偏置状态将分别导致电路的时间参数的明显退化。     

不同设计参数MOS器件的射线总剂量效应

采用非加固工艺，通过设计加固手段实现具有辐射容忍性能的器件，可使器件抗辐射加固成本大为降低。本工作研究商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下不同设计参数的MOS晶体管的γ射线总剂量辐照特性。通过对MOS器件在不同偏置情况下的总剂量辐照实验，分别对比了不同宽长比（W/L）NMOS管和PMOS管的总剂量辐照特性。研究表明，总剂量辐照引起阈值电压的漂移量对NMOS及PMOS管的W/L均不敏感；总剂量辐照引起亚阈区漏电流的增加随NMOS管W/L的减小而增加。研究结果可为抗辐射CMOS集成电路设计中晶体管参数的选择提供参考。     

瞬态闭锁试验在0.13μm大规模集成电路中引起的潜在损伤

瞬态剂量率辐射试验会引起集成电路发生损伤或失效,其原因至少有两种:闭锁大电流引起的电路内部金属互连熔融;累积电离总剂量引起的氧化层电荷造成阈值电压偏移。本文以一种0.13μm体硅CMOS处理器为对象,研究了瞬态剂量率和稳态电离总剂量辐射效应规律。结果表明:瞬态剂量率闭锁效应对处理器造成了显著的潜在损伤,导致其总剂量失效阈值从1 030 Gy(Si)降低至600 Gy(Si)。研究结论对于大规模集成电路的可靠性评估和指导辐射加固设计有重要参考意义。     

瞬态闭锁试验在0.13 μm大规模集成电路中引起的潜在损伤

瞬态剂量率辐射试验会引起集成电路发生损伤或失效,其原因至少有两种：闭锁大电流引起的电路内部金属互连熔融;累积电离总剂量引起的氧化层电荷造成阈值电压偏移。本文以一种0.13 μm体硅CMOS处理器为对象,研究了瞬态剂量率和稳态电离总剂量辐射效应规律。结果表明：瞬态剂量率闭锁效应对处理器造成了显著的潜在损伤,导致其总剂量失效阈值从1 030 Gy(Si)降低至600 Gy(Si)。研究结论对于大规模集成电路的可靠性评估和指导辐射加固设计有重要参考意义。     

空间低剂量率辐射感生漏电流预估方法研究

本文给出了一种预估CMOS器件辐照感生漏电流的总剂量辐射响应模型,并利用模型计算了非加固C4007B和加固CC4007RH NMOS器件受不同γ射线剂量率辐射下的总剂量效应.研究结果表明,在实验室选用任意一特定剂量率进行辐射实验和室温退火,利用给定的模型可以预估其它剂量率辐射下的总剂量效应,并给出了CC4007RH和C4007B器件空间低剂量率(1×10-4-1×10-2 rad/s)环境下的漏电流的预估结果.     

8T CMOS图像传感器质子辐照效应研究

本文对新型8T CMOS图像传感器进行了不同能量的质子辐照实验。由于质子辐照后同时引入电离总剂量(TID)效应和位移损伤剂量（DDD）效应,使得器件参数的退化机理复杂。为了具体区分导致不同参数退化的主要因素,采用等效TID法和等效DDD法。实验得出DDD效应主要引起暗电流的退化,而TID效应主要导致光谱响应的退化,实验结果为辐射环境下图像传感器的加固设计提供了理论依据。     

CMOS摄像头辐射监测系统构建

构建了一套基于CMOS摄像头的辐射监测系统,该系统由CMOS摄像头、数据获取软件两部分构成。利用137Cs源分析了该辐射探测系统对γ、X射线的响应特性,并对该辐射监测系统的灵敏度、稳定性与可靠性等探测性能进行了测试。实验结果表明,该辐射探测方法可有效识别CMOS摄像头所采集图像中的辐射粒子事件,该辐射测量系统所探测到的辐射粒子数量与辐射剂量率呈线性关系,但其灵敏度较低,适合用于高辐射剂量的γ、X辐射监测。     

CMOS 4000及54HC器件的总剂量辐照响应特性比较

通过对CMOS 4000、54HC系列门电路进行不同偏置条件下的电离辐照实验,比较了电离辐照环境中CMOS 4000和54HC系列电路的总剂量辐照响应特性,对其响应差异进行了较深入的机理研究,并探讨了54HC电路的抗辐射能力测试方法和评判标准.     

Si/SiO2系统的总剂量辐射损伤及辐射感生界面态的能级分布

对比了目前常用的三种用54HC电路制作工艺制作的MOS电容的总剂量辐射实验结果,并从微观氧化物电荷、界面态的感生变化及其界面态的能量分布变化等角度,研究了在不同制作工艺条件下,54HC电路Si/SiO2系统总剂量辐射损伤特性.     

EE80C196KC20单片机γ辐射总剂量效应

建立商用16位单片机EE80C196KC20辐射效应在线测试系统,利用60Co源在20rad（Si）/s的剂量率条件下研究了电离辐射的失效模式和敏感参数。实验获得了单片机的失效阈值,得到了功耗电流、I/O输出、PWM输出随总剂量的变化规律,从工艺和电路结构分析了敏感参数变化的物理机理,对抗辐射加固设计有重要意义。     

半导体阵列微剂量探测器前端读出电路设计

根据三维Si SOI PIN像素微剂量探测器特性参数,设计了一种基于GF chrt018IC CMOS工艺的前端读出电路。该读出电路主要包括PMOS输入的电荷灵敏前前置放大器,有源整形滤波电路,电压比较器及基准电流源等,可实现对微剂量信号的放大、滤波降噪、甄别输出等功能。仿真测试表明:能量探测范围为5~500 fC,单通道功耗约为2 mW,总噪声性能为0.05 f C+1.6×10~(-3)fC/pF。     

不同型号的星用Power MOSFET 的辐射响应特性

利用^60Co源对将应用于空间系统的两种Power MOSFET进行了不同总剂量辐照实验,并从微观氧化物陷阱电荷和界面态的辐射感生角度,对比分析了不同型号Power MOSFET器件在^60Coγ射线辐射下的总剂量效应以及辐照后100℃下退火特性,并侧重分析了总剂量实验中阈值电压和击穿电压的变化关系。为此类器件在航天系统中的应用提供了辐照数据基础和依据。     

加固的MOS／SOS集成电路抗γ瞬态辐照的最新实验结果

本文介绍了三个MOS/SOS集成电路,即SC4082,SC4066和SC1416的抗γ瞬态辐照的最新实验结果。其中SC4082和SC4066是类似相应体硅4000系列的CMOS/SOS电路,而SC1416是类似MC1416的高压NMOS/SOS电流驱动器。这些电路在我们早先的文章中有过介绍,但这次实验的样品,在加固上作了一些新的考虑,特别是输入保护电路作了较大的改进。     

高速CMOS电路电离辐照损伤的剂量率效应

对国产加固５４ＨＣ０４高速ＣＭＯＳ电路进行了不同剂量率的辐照响应和室温退火特性研究。探讨了５４ＨＣ０４电路在不同剂量率辐照下的损伤机理和失效模式的差异及其对高速ＣＭＯＳ电路在辐射环境中应用可靠性的影响。     

氧化层厚度对NPN双极管辐射损伤的影响

研究了不同氧化层厚度的两种国产NPN双极晶体管在高低剂量率下的辐射效应和退火特性。结果显示,随总剂量的增加,晶体管基极电流增大,电流增益下降,且薄氧化层的晶体管比常规厚氧化层的晶体管退化更严重。另外,两种NPN晶体管均表现出明显的低剂量率损伤增强效应。本文对各种实验现象的损伤机理进行了分析。     

54HC系列CMOS器件脉冲与稳态γ总剂量效应异同性研究

针对现有脉冲辐射模拟装置在模拟真实环境方面累积剂量偏小的特点,开展了54HC系列CMOS器件脉冲γ与⁶⁰Coγ总剂量效应损伤异同性研究,获取器件效应损伤因子,以期通过对稳态辐射环境下电路总剂量损伤阈值的测量预估脉冲高剂量率环境下的总剂量损伤阈值。研究结果表明,无论选择哪种敏感参数进行效应损伤异同性研究,稳态辐照造成的总剂量损伤总是高于脉冲辐照,即稳态总剂量引起的器件阈值电压漂移、静态功耗电流增加比脉冲总剂量引起的大。     

宽剂量率范围的集成电路瞬时电离辐射效应模拟方法研究

借助于计算机开展器件和电路辐射效应的数值模拟,已成为抗辐射加固电路设计、制造和辐射性能预测、评估的重要环节。文章深入研究了国际上先进的光电流模型,提出了一种适用于较宽剂量率范围的集成电路瞬时电离辐射效应模拟方法。针对一种CMOS电压反馈型运算放大器,建立了器件和整体电路的瞬时电离辐射效应SPICE模型,采用MATLAB和HSPICE相结合的方法计算了电路在多种约束条件下(电路设计参数、辐射条件等)的瞬时电离辐射响应(瞬态峰值电平和恢复时间)。本研究为其他类型CMOS集成电路在较宽剂量率范围下的瞬时电离辐射效应建模和仿真提供了参考。