电离总剂量辐射加固SRAM设计

在空间和核辐射环境下,电离总剂量辐射(TID)效应严重影响采用商用CMOS工艺的SRAM的可靠性和寿命.针对SRAM,设计了四种TID加固的存储单元,分析对比了四个加固单元对TID,单粒子闩锁、单粒子翻转三种SRAM中常见辐射效应的抵御水平以及加固单元的面积和速度.加固SRAM单元的抗TID水平得到极大提高,同时,抗单粒子效应水平、面积、速度也达到一定的要求.这些单元可用于实现基于商用CMOS工艺并具有高抗辐射性能的SRAM.     

不同偏置下铁电存储器总剂量辐射损伤效应

对两款商用铁电存储器进行了钴源辐射试验,研究了不同偏置条件下铁电存储器的总剂量效应。使用了超大规模集成电路测试系统测试了铁电存储器的直流、交流、功能参数,分析了辐射敏感参数在辐射过程中的变化规律,研究了器件功能失效和参数退化的原因。研究表明,将铁电存储器置于不同的偏置条件下,铁电存储器的功能失效阈值不同,原因可能是偏置不同造成了辐射损伤的短板电路模块不同。     

偏压条件对光耦合器总剂量辐照效应的影响

通过对不同偏压条件对光耦合器总剂量辐照效应的影响进行研究,结果发现随着总剂量的增加,光耦合器电流转换率CTR会降低60％ ～ 80％,且输入低电流时光耦合器总剂量辐照损伤更严重,其原因可能是输入低电流时光耦合器内部发光二极管辐照过程中更容易产生非发光陷阱所致.     

总剂量辐照加固的PDSOI CMOS 64k静态随机存储器

在国内首次使得1.2μm部分耗尽SOI 64k静态随机存储器的抗总剂量能力达到了1×106 rad(Si),其使用了SIMOX晶圆. 在-55～125℃范围内,该存储器的数据读取时间几乎不变.在经过剂量为1×106 rad(Si)的总剂量辐照后,该存储器的数据读取时间也几乎不变,静态功耗仅从辐照前的0.65μA变化为辐照后的0.8mA,远远低于规定的10mA指标;动态功耗仅从辐照前的33mA变化为辐照后的38.1mA,远远低于规定的100mA指标.     

总剂量辐照加固的PDSOI CMOS 64k静态随机存储器

在国内首次使得1.2μm部分耗尽SOI 64k静态随机存储器的抗总剂量能力达到了1×106 rad(Si),其使用了SIMOX晶圆. 在-55～125℃范围内,该存储器的数据读取时间几乎不变.在经过剂量为1×106 rad(Si)的总剂量辐照后,该存储器的数据读取时间也几乎不变,静态功耗仅从辐照前的0.65μA变化为辐照后的0.8mA,远远低于规定的10mA指标;动态功耗仅从辐照前的33mA变化为辐照后的38.1mA,远远低于规定的100mA指标.     

22 nm体硅nFinFET总剂量辐射效应研究

通过^(60)Coγ射线辐照试验,研究了22 nm工艺体硅nFinFET的总剂量辐射效应,获得了总剂量辐射损伤随辐照偏置和器件结构的变化规律及损伤机理。研究结果表明,经过开态(ON)偏置辐照后器件阈值电压正向漂移,而传输态(TG)和关态(OFF)偏置辐照后器件阈值电压负向漂移;鳍数较少的器件阈值电压退化程度较大。通过分析陷阱电荷作用过程,揭示了产生上述试验现象的原因。     

SRAM型FPGA器件总剂量辐射损伤效应的研究

本文通过对辐照及辐照后退火时不同剂量率条件下FPGA器件的静态功耗电流进行在线实时测量,探讨了静态功耗电流随累积剂量及退火时间的变化关系,分析了辐照后常温(25℃)及高温(80℃)退火时,器件静态功耗电流迅速减小的原因。同时,移位测量了不同剂量率条件下输出波形的峰峰值、延迟时间等功能参数,讨论了峰峰值、延迟时间随累积剂量的变化关系。     

CMOS/SOI 4Kb SRAM总剂量辐照实验

研究了CMOS/SOI 4Kb静态随机存储器的抗总剂量辐照性能.CMOS/SOI 4Kb静态随机存储器采用1K×4的并行结构体系,其地址取数时间为30ns,芯片尺寸为3.6mm×3.84mm;在工作电压为3V时,CMOS/SOI 4Kb静态随机存储器抗总剂量高达5×105Rad(Si),能较好地满足军用和航天领域的要求.     

CMOS/SOI 4Kb SRAM总剂量辐照实验

研究了CMOS/SOI 4Kb静态随机存储器的抗总剂量辐照性能.CMOS/SOI 4Kb静态随机存储器采用1K×4的并行结构体系,其地址取数时间为30ns,芯片尺寸为3.6mm×3.84mm;在工作电压为3V时,CMOS/SOI 4Kb静态随机存储器抗总剂量高达5×105Rad(Si),能较好地满足军用和航天领域的要求.     

高剂量辐照条件下的MOSFET总剂量辐照效应模型

报道了一种用于在高剂量辐照条件下MOS器件抗辐照电路模拟的半经验模型.利用该模型对MOS器件实验结果进行了模拟,模型计算结果与实验吻合较好.初步分析了高剂量条件下不同散射机制对模拟结果的影响,结果表明界面电荷的库仑散射是引起电子迁移率退化的主要机制.     

不同规模SRAM辐射损伤效应的研究

通过对ETC公司的商用256 kb和1 Mb CMOS SRAM器件在不同偏置条件(包括静态偏置和动态读写偏置)下进行电离辐射效应的研究,获得了SRAM器件电气参数和功能出错数随总剂量的响应关系.实验结果表明,功耗电流随累积剂量的增加变化明显,可以作为表征SRAM辐射损伤的敏感参数,但功能出错数与功耗电流的变化不同步,与功耗电流没有必然联系,原因是功能出错主要由栅氧阈值电压负漂引起,而功耗电流的增加主要由栅氧和场氧阈值电压负漂造成的漏电引起.     

不同偏置下全耗尽SOI NMOSFET总剂量抗辐射的研究

研究了不同偏置条件下,全耗尽SOI NMOSFET的总剂量抗辐射特性,主要讨论不同偏置条件对器件中陷获电荷的产生和分布,以及由此对器件性能产生的影响.通过器件模拟发现,在辐射过程中器件的偏置条件不同,造成器件的有源区和埋氧层中电场的分布有着很大的差异.而俘获电荷的产生与电场又有着紧密的联系,所以造成了俘获电荷的分布和密度有很大的不同,从而对器件的影响也不同.模拟结果表明,在三种不同的偏置条件下,OFF态(关态)时背沟道附近陷获电荷密度最高,以常数电流法估算出的阈值电压负漂移最大,同时引起了最大的本底静态漏电流.     

PDSOI 静态随机存储器的总剂量辐照加固

对PDSOI CMOS 器件及电路进行总剂量辐照的加固势必会引起其性能下降,这就需要在器件及电路加固和其性能之间进行折中.从工艺集成的角度,对PDSOI CMOS器件和电路的总剂量辐照敏感区域:正栅氧化层、场区氧化层及埋氧层提出了折中的方法.采用此种方法研制了抗总剂量辐照PDSOI SRAM ,进行总剂量为2×105 rad(Si)的辐照后SRAM的各项功能测试均通过,静态电流的变化满足设计要求,取数时间:辐照前为26.3 ns;辐照后仅为26.7 ns.     

CMOS／SIMOX例相器的抗总剂量辐照特性

对条栅ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ例相器在不同偏置条件下进行了６０Ｃｏγ射线的总剂量辐照试验，比较研究了ＰＭＯＳ、ＮＭＯＳ对倒相器功能的影响，发现ＮＭＯＳ抗总剂量辐照性能比ＰＭＯＳ差，主要是ＮＭＯＳ引起器件功能的失效。     

不同偏置下全耗尽SOI NMOSFET总剂量抗辐射的研究

研究了不同偏置条件下,全耗尽SOI NMOSFET的总剂量抗辐射特性,主要讨论不同偏置条件对器件中陷获电荷的产生和分布,以及由此对器件性能产生的影响.通过器件模拟发现,在辐射过程中器件的偏置条件不同,造成器件的有源区和埋氧层中电场的分布有着很大的差异.而俘获电荷的产生与电场又有着紧密的联系,所以造成了俘获电荷的分布和密度有很大的不同,从而对器件的影响也不同.模拟结果表明,在三种不同的偏置条件下,OFF态（关态）时背沟道附近陷获电荷密度最高,以常数电流法估算出的阈值电压负漂移最大,同时引起了最大的本底静态漏电流.     

多能级闪存的总剂量辐射效应

介绍了一种新型的存储技术——多能级存储,并对应用此技术的多能级闪存进行γ射线辐射,研究了多能级闪存的阈值电压及存储单元的电性能曲线等随辐射剂量、辐射剂量率以及时间的关系规律.对实验结果进行了理论解释和讨论     

不同偏置条件下光电耦合器的总剂量效应

开展了4N49光电耦合器不同辐照偏置条件下的辐照实验,结果表明:电流传输比的下降幅度与辐照期间的偏置条件有关,处于工作状态的光电耦合器比短路状态的总剂量效应要弱,其根源是光电耦合器的LED施加了电流,而与光敏晶体管的偏置状态关系不大;电流传输比随偏置条件的变化关系是由初级光电流决定的,而C-B区光响应度是初级光电流退化的主导因素.     

部分耗尽SOI NMOSFET总剂量辐照的最坏偏置

通过模拟对ON、OFF、TG三种偏置下PD SOI NMOSFET的总剂量辐照效应进行了研究.模拟发现正沟道的最坏偏置是ON偏置,背沟道的最坏偏置与总剂量有关.当总剂量大时,背沟道的最坏偏置是OFF偏置;当总剂量小时则是TG偏置.而NMOSFET的最坏偏置则取决于起主要作用的是正栅还是背栅.由于辐照产生电子空穴对的过程与电场分布强相关,通过分析不同偏置下电场分布的差异确定最坏偏置的内在机制.