SiGe HBT瞬时剂量率效应实验及仿真研究

锗硅异质结双极晶体管(SiGe Heterojunction Bipolar Transistor,SiGe HBT)由于其优异的温度和频率特性,在航空航天等极端环境中具有良好的使用前景,其辐射效应得到了广泛关注。针对KT9041 SiGe HBT进行了瞬时γ射线及脉冲激光辐照实验,获得其瞬时剂量率效应(Transient Dose Rate Effect,TDRE)响应。实验结果表明,SiGe HBT收集极在辐照下会产生明显的光电流脉冲,并且存在着饱和阈值的现象。此外,在脉冲激光辐照实验中还进行了SiGe HBT总剂量效应与瞬时剂量率效应的协同效应研究。发现SiGe HBT在经过总剂量辐照后其产生的光电流幅值会变大。为了分析实验中观察到的现象,应用TCAD建立了KT9041 SiGe HBT的仿真模型,并进行了瞬时γ射线辐照以及总剂量效应仿真研究。仿真发现,SiGe HBT收集极光电流出现的饱和现象是由示波器端口50 Ω匹配电阻所造成的。而总剂量效应导致的光电流幅值变大则是由于总剂量效应会在SiGe HBT收集极电极处的Si/SiO₂界面引入正电荷缺陷,正电荷缺陷产生的局部电场会对自由电子产生吸引作用,导致更多的自由电子被收集极收集,从而产生幅值更大的光电流。     

基于SOI工艺的二极管瞬时剂量率效应数值模拟

为研究SOI MOS器件中寄生PN二极管在瞬时剂量率辐射下产生的光电流效应,采用TCAD工具,对0.13 μm SOI工艺的PN二极管进行建模,数值模拟了二极管光电流变化与不同瞬态γ剂量率辐照之间的关系.通过模拟PN+型、P+N型两种二极管结构在不同偏置电压、不同剂量率辐射下的抗瞬时剂量率辐射能力,可以得出当瞬时剂量率...     

12位CBCMOS工艺数模转换器电离辐射效应

A digital-to-analog converter （DAC） in CBCMOS technology was irradiated by 60Co F-rays at various dose rates and biases for investigating the ionizing radiation response of the DAC. The radiation responses show that the function curve and the key electrical parameters of the DAC in CBCMOS technology are sensitive to total dose and dose rates. Under different bias conditions, the radiation failure levels were different, and the radiation damage under operation bias conditions was more severe. Finally, test results were preliminarily analyzed by relating the failure mode to DAC architecture and process technology.     

不同剂量率LC54HC04RH电路的电离辐射效应

对 L C54HC0 4 RH电路在不同辐射剂量率进行了电离辐射实验。分析了该电路的阈值电压随辐射剂量率的变化关系。实验结果表明 :在辐射剂量率处于 3× 10 -4 Gy(Si) / s到 1.98×10 -1Gy(Si) / s范围内 ,辐射感生界面陷阱电荷随辐射剂量率的减少而增加。辐射感生界面陷阱电荷是导致该电路在空间辐射环境下失效的主要原因。     

Comparison of the effects of ionizing radiation at twelve dose rates from 0.0015 to 100 rad(Si)/s

Evidence is presented that two competing failure mechanisms exist in the Si-SiO₂ system with one mechanism dominating at low dose rates and the other at high. Much lower dose failures than expected were discovered at low dose rates (<0.1 rad(Si)/s) and very low dose rates (∼0.001 rad(Si)/s) in commercial SGS 4007 CMOS devices. These failure doses plotted versus dose rate have a bell-shaped curve, rather than the expected straight line (decreasing with increasing dose rate), indicating that a different failure mechanism is dominant at low dose rates than at high.     

0.6μm MOS器件稳态总剂量损伤效应研究

合作制备了体硅0.6μm工艺直栅和环栅不同设计结构的MOS器件,开展了稳态高剂量率电离辐射总剂量效应试验。通过对实验数据进行分析,研究当器件特征尺寸达到亚微米、深亚微米时,不同设计结构、不同辐照偏置条件对实验结果的影响。分析了器件的短沟效应、窄沟效应、DIBL增强效应,为器件设计加固提供了有益的试验数据。     

基于0.35μm BiCMOS控制器的DC/DC变换器瞬时电离剂量率效应研究

利用脉冲激光源,对一种采用0.35μm BiCMOS工艺PWM控制器作为控制核心的DC/DC变换器的瞬时电离剂量率效应进行研究。采用光斑直径为10 mm、波长为1 064 nm、脉宽为10 ns、能量从3μJ到2 400μJ的激光对DC/DC变换器进行照射试验,监测DC/DC变换器在不同能量激光下的响应,并与脉冲γ射线的试验结果进行对比分析。试验结果表明,该DC/DC变换器在能量3μJ到577μJ激光照射下输出扰动时间约为4.3 ms,输出闭锁阈值在1 031μJ左右。     

典型电子器件中子和总剂量辐照协同损伤研究

研究了几种典型电源类电子器件的中子和总剂量辐射效应,包括单总剂量效应、单中子辐射效应、总剂量和中子分时序贯辐照效应以及中子和总剂量同时辐照效应,分析了不同辐照条件下电子器件的失效中子注量(总剂量)阈值.试验结果显示,分时序贯、同时辐照试验给出的电子器件辐照失效阈值低,而单项辐射效应试验给出的失效阈值偏高.对于该类双极工...     

环栅CMOS/SOI的X射线总剂量辐射效应研究

采用硅离子注入工艺对注氧隔离(SIMOX)绝缘体上硅(SOI)材料作出改性,分别在改性材料和标准SIMOXSOI材料上制作部分耗尽环型栅CMOS/SOI器件,并采用10keVX射线对其进行了总剂量辐照试验。实验表明,同样的辐射总剂量条件下,采用改性材料制作的器件与标准SIMOX材料制作的器件相比,阈值电压漂移小得多,亚阈漏电也得到明显改善,说明改性SIMOXSOI材料具有优越的抗总剂量辐射能力。     

高水平抗辐射CMOS/SOS集成电路

本工作采用先进的全离子注入低温工艺,研制成八个高水平4000系列小规模CMOS/SOS集成电路品种,它们是SC_(4001)、SC_(4002)、SC_(4011)、SC_(4012)、SC_(4013)、SC_(4030)、SC_(4066)及SC_(4069)。这些电路除了电学参数满足相应体硅CMOS电路以外,还具有优良的抗辐照特性,其抗γ总剂量达1×10~7rad(Si),抗γ瞬态剂量率达5×10~(10)rad(Si)/s以上。 本文简要介绍CMOS/SOS器件抗γ总剂量辐照及抗γ瞬态辐照的基本考虑以及辐照实验的结果。     

深亚微米体硅器件电离辐射及退火与温度的相关性研究

对经过Co60不同剂量剂量率辐照的体硅MOS器件(NMOSFET与PMOSFET)分别进行了室温和高温下的退火实验,并对退火结果进行分析,讨论了退火温度对MOS器件阈值电压及辐射感生的氧化层陷阱电荷与界面态电荷产生的影响.     

辐照加固SRAM型FPGA总剂量辐射效应研究

在航天辐射环境中,电离辐射产生的辐射效应会对电子元器件性能产生影响。文章对自主研发的SRAM型FPGA芯片在60Co-γ源辐照下的总剂量辐射效应进行了研究。实验表明：（1）总剂量累积到一定程度后功耗电流线性增大,但只要功耗电流在极限范围内,FPGA仍能正常工作;（2）SRAM型FPGA在配置过程中需要瞬间大电流,故辐照后不能立即配置;（3）总剂量辐照实验时,功耗电流能直观反映器件随总剂量的变化关系,可作为判断器件失效的一个敏感参数。该研究为FPGA的设计提供了基础。     

C形臂X射线机术中应用的放射防护探讨

目的：加强C形臂X射线机术中应用的放射防护措施,保障医务人员和患者的健康。方法：采用辐射剂量检测仪,现场检测C形臂X射线机在术中应用时床边手术人员的受照剂量率,评价其放射防护情况。结果：C形臂X射线机在术中应用时,床边手术人员的头部、颈部、胸部、手部和腹部5个部位受照剂量检测均值超过国标准规定的限值,以胸部和手部受照剂...     

运算放大器电离总剂量效应研究

对某型号国产双极型双路高压运算放大器在不同偏置条件和不同剂量率条件下的电离总剂量效应进行了研究。通过对运算放大器辐照前后的电参数进行测试,计算得到增强因子,分析特殊偏置条件和低剂量率条件对运算放大器电离总剂量效应的影响。试验结果表明,偏置条件不同,运算放大器的电离总剂量效应表现出明显差异性,各管脚短接相对于正常加电工作条件是较恶劣的一种偏置条件。在0.01 rad(si)/s低剂量率条件下,运算放大器表现出潜在的低剂量率增强效应。     

两种H形管的抗总剂量性能仿真研究

为了研究0.13μm体硅工艺的抗总剂量效应加固,分别对两种结构的H形管的性能做了仿真研究。仿真结果表明,两种结构的H形管有基本相同的转移特性曲线,但有一种结构的H形管有较大的饱和电流;同时,此结构的H形管还有较强的抗总剂量性能,可考虑在抗辐照要求的集成电路中使用。     

反熔丝FPGA器件γ剂量率辐射效应规律探讨

FPGA系统电路进行抗γ剂量率器件选择是非常困难的。针对FPGA器件抗γ剂量率性能优选,试验研究了3种反熔丝FPGA器件的7剂量率辐照效应规律。全部样品均出现了低阈值γ剂量率扰动效应,但均未产生高γ剂量率闭锁效应。FPGA器件低阚值γ剂量率失效主要是瞬时光电流扰动引起了时序逻辑功能的失效,而其模块海间的反熔丝开关电阻却对产生闭锁效应的大的辐射浪涌电流提供了保护。实验结果表明,系统电路设计加固是其实现抗γ剂量率最有效的方法。     

应变Si NMOS器件总剂量辐射对单粒子效应的影响

针对应变Si NMOS器件总剂量辐射对单粒子效应的影响机制,采用计算机TCAD仿真进行研究。通过对比实验结果,构建50 nm应变Si NMOS器件的TCAD仿真模型,并使用该模型研究处于截至态(V_ds=1 V)的NMOS器件在总剂量条件下的单粒子效应。实验结果表明,总剂量辐照引入的氧化层陷阱正电荷使得体区电势升高,加剧了NMOS器件的单粒子效应。在2 kGy总剂量辐照下,漏极瞬态电流增加4.88%,而漏极收集电荷增量高达29.15%,表明总剂量辐射对单粒子效应的影响主要体现在漏极收集电荷的大幅增加方面。     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

大规模存储器电离辐射试验方法

提出了大规模存储器总剂量效应实验方法,给出了随机存储器(SRAM)、电擦除电编程只读存储器(EEPROM) 和闪速存储器(Flash ROM)的60Co γ总剂量效应,以及辐照后在100 ℃高温条件下退火的实验结果.对实验现象进行了分析.     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.