130 nm NMOS器件的单粒子辐射电荷共享效应

研究了同一p阱内两个130nm NMOS器件在受到重离子辐射后产生的电荷共享效应。使用TCAD仿真构造并校准了130nm NMOS管。研究了在有无p+保护环结构及不同器件间距下,处于截止态的NMOS晶体管之间的电荷共享,给出了电荷共享效应与SET脉冲电流产生的机理。同时分析了NMOS晶体管中的寄生双极管效应对反偏漏体结电荷收集的加剧作用。仿真结果表明,p+保护环可以有效地减小NMOS器件间的电荷共享,加速SET脉冲电流的泄放,证实了p+保护环对器件抗单粒子辐射的有效性,从而给出了该方法在抗单粒子辐射器件版图设计中的可行性。     

晶体管栅形状对单粒子瞬态脉冲特性的影响研究

通过三维器件模拟仿真,研究了基于CMOS 0.18μm工艺下标准条形栅和环形栅结构MOS晶体管的单粒子瞬态响应.研究结果表明,单粒子轰击条形栅器件与环形栅器件产生的单粒子瞬态脉冲特性具有非常大的区别.分析了栅形状对单粒子瞬态的影响在PMOS和NMOS器件中的不同机理,对单粒子瞬态加固设计具有指导性意义.     

双阱CMOS器件单粒子瞬态效应机理研究

介绍了一种65 nm 双阱CMOS工艺设计的六管SRAM单元的抗辐射性能。通过三维有限元数值模拟的方法,分析了SRAM单元的单粒子瞬态效应在NMOS管中的电荷收集过程和瞬态脉冲电流的组成部分,并提出一种高拟合度的临界电荷计算方案。双阱器件共享电荷诱发的寄生双极放大效应对相邻PMOS管的稳定性有着显著的影响,高线性能量传输提高了器件单粒子翻转的敏感性。电学特性表明,全三维器件数值仿真的方法能够有效评估因内建电势突变产生的瞬态脉冲电流。该方法满足器件仿真对精确度的要求。     

65 nm体硅工艺NMOS中单粒子多瞬态效应的研究

针对NMOS场效应晶体管由重离子辐射诱导发生的单粒子多瞬态现象,参考65 nm体硅CMOS的单粒子瞬态效应的试验数据,采用TCAD仿真手段,搭建了65 nm体硅NMOS晶体管的TCAD模型,并进一步对无加固结构、保护环结构、保护漏结构以及保护环加保护漏结构的抗单粒子瞬态效应的机理和能力进行仿真分析。结果表明,NMOS器件的源结和保护环结构的抗单粒子多瞬态效应的效果更加明显。     

低失调电压双极运放的单粒子瞬态特性研究

在Ne、Fe、Kr、Xe、Ta五种重离子入射条件下获得了运放的SET幅值-宽度分布,发现SET脉冲具有宽、窄两种形态。在SET幅值-宽度特性基础上,采用概率密度方法获得了任意SET阈值下散射截面与LET的关系。考虑入射深度与器件敏感区域的匹配,根据产生的电荷量,可对重离子-激光的SET进行关联,以便获得等效重离子的激光能量。激光与重离子的对比试验表明,选取恰当的激光能量,能够反映重离子产生的SET幅值。研究结果为双极模拟集成电路抗SET选型评估及激光试验条件的选取提供了参考。     

集成电路单粒子瞬态效应与测试方法

随着器件尺寸的等比例缩小,单粒子瞬态效应对集成电路的影响愈发明显,其产生机理及作用更加复杂。从集成电路单粒子瞬态脉冲的产生机理及模型出发,讨论分析了模拟和数字集成电路的单粒子瞬态效应,介绍了单粒子瞬态脉冲宽度的测试方法与测试结构。     

集成电路单粒子瞬态效应与测试方法

随着器件尺寸的等比例缩小,单粒子瞬态效应对集成电路的影响愈发明显,其产生机理及作用更加复杂。从集成电路单粒子瞬态脉冲的产生机理及模型出发,讨论分析了模拟和数字集成电路的单粒子瞬态效应,介绍了单粒子瞬态脉冲宽度的测试方法与测试结构。     

CMOS电路中抗Latch-up的保护环结构研究

闩锁是CMOS集成电路中的一种寄生效应,这种PNPN结构一旦被触发,从电源到地会产生大电流,导致整个芯片的失效。针对芯片在实际测试中发现的闩锁问题,介绍了闩锁的测试方法,并且利用软件Tsuprem4和Medici模拟整个失效过程,在对2类保护环(多子环/少子环)作用的分析,以及各种保护结构的模拟基础之上,通过对比触发电压和电流,得到一种最优的抗Latch up版图设计方法,通过进一步的流片、测试,解决了芯片中的闩锁失效问题,验证了这种结构的有效性。     

数字电路抗单粒子瞬态效应的最小尺寸设计

随着体硅CMOS电路工艺的不断缩小,数字电路在空间中使用时受到的单粒子效应越发严重。特别是高频电路,单粒子瞬态效应会使电路功能完全失效。提出了一种基于电路尺寸计算的抗单粒子瞬态效应的设计方法,主要思想是通过辐射对电路造成的最坏特性,设计电路中MOS管的尺寸,使电路在系统开销和降低软错误率之间达到一个平衡。从单粒子效应电流模型入手,计算出单粒子效应在电路中产生的电荷数,得出为抵消单粒子效应产生的电荷需要多大的电容,再折算到器件电容上,最终得到器件的尺寸。此工作为以后研制抗辐射数字电路奠定了基础,提供了良好的借鉴。     

SiGeBiCMOS线性器件脉冲激光单粒子瞬态效应研究

验证SiGe BiCMOS工艺线性器件的单粒子瞬态（Single Event Transient,SET）效应敏感性,选取典型运算放大器THS4304和稳压器TPS760进行了脉冲激光试验研究。试验中,通过能量逐渐逼近方法确定了其诱发SET效应的激光阈值能量,并通过逐点扫描的办法分析了器件内部单粒子效应敏感区域,并在此基础上分析了脉冲激光能量与SET脉冲的相互关系,获得了单粒子效应截面,为SiGe BiCMOS工艺器件在卫星电子系统的筛选应用以及抗辐射加固设计提供数据参考。     

PMOS管工艺参数对反相器SET效应的影响

研究了体硅CMOS工艺下数字集成电路的抗辐照特性。利用Synopsys公司的三维半导体器件模拟软件Sentaurus,对数字集成电路中的反相器电路进行单粒子瞬态(SET)效应仿真,分析PMOS管的各种工艺参数对反相器SET效应产生的脉冲电压的影响。研究结果表明,通过降低PMOS管的栅氧层厚度、n阱掺杂浓度、p+深阱掺杂浓度以及提高衬底浓度,可以有效地减小反相器SET脉冲电压的峰值和脉冲宽度。该研究结果对抗辐照数字集成电路设计具有一定的指导作用。     

SET传播过程中的脉冲展宽效应

利用SPICE电路模拟研究了SET在传播过程中的脉冲展宽效应.结果表明,负载的不均衡、电路上/下拉网络驱动能力的不对称以及浮体效应是造成脉冲展宽/压缩的主要原因. 本文从基本的上升/下降延迟计算出发,对脉冲展宽/压缩的机理进行了深入的分析,认为在负载均衡的条件下,SOI反相器链中的脉冲展宽效应主要归因于浮体效应和“局部”浮体效应.     

SET传播过程中的脉冲展宽效应

利用SPICE电路模拟研究了SET在传播过程中的脉冲展宽效应.结果表明,负载的不均衡、电路上/下拉网络驱动能力的不对称以及浮体效应是造成脉冲展宽/压缩的主要原因.本文从基本的上升/下降延迟计算出发,对脉冲展宽/压缩的机理进行了深入的分析,认为在负载均衡的条件下,SOI反相器链中的脉冲展宽效应主要归因于浮体效应和"局部"浮体效应.     

深亚微米CMOS反相器的单粒子瞬态效应研究

针对小尺寸CMOS反相器的单粒子瞬态效应,分别采用单粒子效应仿真和脉冲激光模拟试验两种方式进行研究。选取一种CMOS双反相器作为研究对象,确定器件的关键尺寸,并进行二维建模,完成器件的单粒子瞬态效应仿真,得到单粒子瞬态效应的阈值范围。同时,开展脉冲激光模拟单粒子瞬态效应试验,定位该器件单粒子瞬态效应的敏感区域,捕捉不同辐照能量下器件产生的单粒子瞬态脉冲,确定单粒子瞬态效应的阈值范围,并与仿真结果进行对比分析。     

纳米CMOS电路的单粒子瞬态影响因素研究

进入纳米尺度后,单粒子瞬态(SET)成为高能粒子入射VLSI产生的重要效应,准确、可靠的SET模拟对评估VLSI的可靠性有着重要的影响。以反相器为例,针对脉冲峰值和半高全宽两个指标,研究了电路模拟中影响SET的因素,主要有电流脉冲幅值、脉冲宽度、负载电容、环境温度及器件尺寸。通过对45和65 nm两种技术节点下的电路的仿真,研究了这些因素对SET的影响,并探讨了可能的原因。结果显示,这些因素对SET的影响趋势和程度有很大的差异,且器件尺寸越小,这些因素对SET的影响越显著。通过设置合适的参数,可以实现电路的抗辐射加固。     

基于GaN的DC/DC变换器总剂量与单粒子辐射损伤效应研究

对基于GaN的DC/DC变换器进行了总剂量、单粒子及耦合辐照效应研究,讨论了DC/DC变换器在特定负载及电压条件下,输出电压、输出电流、输出效率随不同辐照条件的变化。试验结果表明,使用GaN MOSFET开关管的DC/DC变换器在总剂量、单粒子及耦合辐照条件下,均表现出了优异的抗辐照性能,即输出电压、输出电流、输出效率等性能在三种辐照条件下均没有发生明显的退化。该DC/DC变换器实现了抗总剂量辐照能力大于1 kGy(Si)和抗单粒子LET≥75 MeV·cm²·mg^-1,表明使用基于GaN的DC/DC变换器未来可广泛应用于航空、航天等供电系统领域。