抗辐射加固高压NMOS器件的单粒子烧毁效应研究

由于施加高栅极工作电压,使得器件容易发生重离子辐射损伤效应,其中,重大的重离子辐射损伤效应是单粒子栅穿效应（SEGR）和单粒子烧毁效应（SEB）。本文介绍了抗辐射加固高压SOI NMOS器件的单粒子烧毁效应。基于抗辐射加固版图和p型离子注入工艺,对高压器件进行抗辐射加固,提高器件的抗单粒子烧毁能力,并根据电路中器件的电特性规范,设计和选择关键器件参数。通过仿真和实验结果研究了单粒子烧毁效应。实验结果表明,抗辐射加固器件在单粒子辐照情况下,实现了24 V的高漏极工作电压,线性能量传输（LET）阈值为835 MeV·cm2/mg。     

SOI器件瞬时剂量率效应的激光模拟技术研究

为验证激光模拟技术用于半导体SOI器件瞬时剂量率效应研究的可行性,对其优势和主要原理进行了分析。利用0.13 μm SOI MOS器件单管测试芯片进行了激光辐射实验,获得了不同尺寸器件辐射所激发的瞬时光电流与激光入射能量的关系曲线,并计算得到了线性拟合后的光电流表达式。通过激光实验数据与器件TCAD仿真结果的对比,获得了本文实验条件下的辐射剂量率 激光能量模拟等效关系。结果表明,激光模拟技术可用于半导体SOI器件瞬时剂量率效应研究。     

单粒子翻转敏感区定位的脉冲激光试验研究

利用脉冲激光单粒子翻转敏感区定位成像系统,对静态随机存储器件IDT71256开展了单粒子翻转敏感区定位的试验研究。为避开器件正面金属层对激光的阻挡,试验采用背面辐照方式进行测试。试验结果表明,存储单元中存储数据类型对器件单粒子翻转的敏感性有较大影响,由测得的单粒子翻转敏感区分布图经处理得到单粒子翻转截面,结果与重离子试验测得的翻转截面数据一致。     

紫外激光荧光显微成像技术在光学薄膜损伤测试中的应用

光致荧光显微成像是观测电介质材料超微结构缺陷的有效手段。本工作研究利用KrF激光器照射光学器件表面激发的荧光成像探测光学元件薄膜激光损伤。建立了KrF激光的光致荧光成像系统,并用以进行了紫外光学镀膜损伤的现场测试。测试结果与采用Normaski显微镜的测试结果一致。     

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.     

电流型PWM控制器单粒子脉冲瞬态效应的试验研究

采用理论分析与试验对比的方式,对脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制器的脉冲激光模拟单粒子瞬态(Single Event Transient,SET)效应的等效性进行研究。对常用的电流型PWM控制器采用脉冲激光进行照射试验,通过改变激光能量得到不同条件下的试验数据,并与重离子照射条件下的试验数据进行对比。试验结果证实线状能量传递值LET(Linear Energy Transfer)=65.2 Me V·cm2·mg-1的868.3 Me V Xe重离子与波长1.064μm、能量为1–2 n J的脉冲激光产生的SET效应最为接近。试验结果为采用脉冲激光对同类型PWM控制器进行模拟SET试验提供了数据支撑。     

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。     

光电耦合器的单粒子瞬态脉冲效应研究

利用脉冲激光模拟单粒子效应实验装置研究光电耦合器HCPL-5231和HP6N134的单粒子瞬态脉冲(SET)效应.实验获得了相关器件的单粒子瞬态脉冲波形参数与等效LET的关系,并甄别出器件SET效应的敏感位置,初步分析了SET效应产生的机理.利用脉冲激光测试了光电耦合器的SET宽度与等效LET的关系,并尝试测试了两种光电耦合器的SET效应的截面,其中,HCPL-5231的实验结果与其他文献利用重离子加速器得到的数据符合较好,验证了脉冲激光测试器件单粒子效应的有效性.     

集成电路的二次封装屏蔽硬X射线研究

在集成电路X射线剂量增强效应研究的基础上,提出对典型器件开展硬X射线二次封装屏蔽加固技术研究。首先用Monte Carlo方法进行了模拟计算。结果表明,针对硬X射线选用高Z材料作二次封装材料可以达到较好的屏蔽效果。根据计算的结果,在北京同步辐射装置上,利用已经建立的存储器测试系统,对采用不同厚度封装材料的二次封装集成电路SRAM 62256作了屏蔽效应实验,证实了采用二次封装屏蔽加固技术方法后,电路抗X射线的总剂量失效阈值提高了一个量级。建立的屏蔽加固方法对提高器件抗辐射能力具有重要意义。     

红外激光对磷酸三丁酯萃取铀酰络合物的动力学影响

关于红外激光对UO_2(NO_3)_2-TBP-HNO_3溶剂萃取体系影响的研究,苏联等首先报道TEA-CO_2红外激光照射可以改变UO_2(NO_3),在硝酸和TBP-正辛烷之间萃取平衡。后来,美国Depoorter等人重复了这一工作,认为CO_2激光可以加快非平衡态的萃取速率,而不会改变萃取平衡的分配系数。本文用连续波CO_2激光对TBP萃取硝酸铀酰和氯化铀酰的动力学影响进行了研究。     

SRAM辐射效应测试装置的研制与应用

SRAM辐射效应测试装置由主机和下位计算机测试板构成,可在多种辐射源下进行SRAM单粒子翻转、单粒子锁定等实验.介绍了SRAM辐射效应测试装置的硬件、软件构成及有关测试技术.利用该装置在激光辐射效应实验装置及HI-13串列加速器上成功地进行了SRAM的辐射效应实验.通过对SRAM芯片电流的检测,断电保护解决了在SRAM实验过程中SRAM芯片的损坏问题.     

脉冲激光模拟SRAM器件单粒子翻转效应的试验方法研究

针对0.13 μm和0.35 μm工艺尺寸的两款商用SRAM器件进行了脉冲激光背部单粒子翻转效应试验方法研究。单粒子翻转效应主要测试单粒子翻转阈值和单粒子翻转截面,本文主要研究了激光聚焦深度、激光脉冲注量、测试模式和芯片配置的数据对测试两者的影响。试验结果表明：只有聚焦到芯片有源区才可测得最低的翻转阈值和最大的翻转截面,此时的结果与重离子结果基本一致;注量对翻转阈值测试无影响,但注量增大时翻转截面会减小,测试时激光脉冲注量应小于1×10⁷cm^-2;测试模式和存储数据对翻转阈值和翻转截面的影响不大,测试时可不考虑。     

22 nm FDSOI工艺SRAM单粒子效应的重离子实验研究

针对22 nm全耗尽绝缘体上硅（FDSOI）工艺静态随机存储器（SRAM）开展了重离子实验,对比了不同加固设计的FDSOI SRAM的抗单粒子翻转（SEU）和多单元翻转（MCU）能力,分析了读写错误致存储阵列MCU的效应表征和作用机制,揭示了衬底偏置对FDSOI SRAM SEU敏感性的影响机理。研究结果表明：对5款被测FDSOI SRAM而言,抗SEU能力由弱到强依次为八管加固型SRAM2、冗余加固型SRAM1、双互锁结构（DICE）型SRAM3或SRAM4、双DICE型SRAM5;3款DICE型FDSOI SRAM的存储阵列自身抗MCU性能优于其他两款SRAM;虽然DICE型FDSOI SRAM的存储阵列自身抗MCU能力强,但读写错误致存储阵列MCU的影响不可忽略,且该影响随SRAM工作频率的提高愈加严重;衬底偏置通过对寄生双极放大效应的控制来影响FDSOI SRAM的SEU敏感性。     

IDT6116单粒子敏感性评估试验技术研究

为评估IDT6116SRAM单粒子敏感性,采用地面试验方法和地面试验系统,利用脉冲激光、重离子和²⁵²Cf源3种不同的地面模拟源,对IDT6116SRAM器件进行单粒子敏感性试验研究,并对3种不同的模拟源的试验结果进行等效性分析比较,同时进行总剂量效应对单粒子效应影响的试验研究。研究结果表明：IDT6116SRAM抗单粒子翻转和锁定的能力较强;接受一定辐照剂量后的试验样品对单粒子翻转更加敏感,且翻转阈值略有降低,翻转截面略有增大。     

深亚微米SRAM器件单粒子效应的脉冲激光辐照试验研究

利用脉冲激光模拟试验装置对IDT公司0.13 μm工艺IDT71V416S SRAM的单粒子效应进行了试验研究。在3.3 V正常工作电压下,试验测量了单粒子翻转阈值和截面、单粒子闩锁阈值和闩锁电流及其与写入数据和工作状态的关系。单粒子翻转试验研究表明,该器件对翻转极敏感,测得的翻转阈值与重离子、质子试验结果符合较好;该器件对多位翻转较敏感,其中2位翻转占绝大部分且其所占比例随辐照激光能量增加而增大,这与重离子试验结果也一致。单粒子闩锁试验分析了闩锁效应的区域性特点,发现了器件闩锁电流呈微小增大的现象,即表现出单粒子微闩锁效应,分析了这种现象对传统的抗闩锁电路设计可能造成的影响。     

SRAM K6R4016V1D单粒子闩锁及防护试验研究

本工作利用脉冲激光单粒子效应模拟试验装置对三星公司的SRAM K6R4016V1D进行了单粒子闩锁效应试验研究。试验测得了此器件的单粒子闩锁效应脉冲激光能量阈值、闩锁截面曲线和闩锁电流。针对这款器件,还对工程中防护闩锁过流常用的限流和断电方法进行了试验研究。试验结果表明,该器件具有非常低的单粒子闩锁效应阈值能量和很高的闩锁饱和截面,对空间辐射环境极其敏感。     

0.18 μm CMOS电路瞬时剂量率效应实验研究

利用脉冲激光源及脉冲X射线源,开展了超深亚微米CMOS反相器及CMOS静态随机存储器的瞬时剂量率效应实验,测量了CMOS电路瞬时剂量率效应,并与微米级电路的瞬时剂量率效应进行了比较。结果表明,对于CMOS电路,特征尺寸的缩小对其抗瞬时剂量率性能的影响与电路的规模有关。0.18 μm CMOS反相器的抗瞬时剂量率性能远优于微米级反相器,而0.18 μm CMOS静态随机存储器的抗瞬时剂量率性能远低于微米级及亚微米级存储器。     

网络控制下静态存储器的动态检测系统

全面地论述了网络控制下静态存储器动态检测系统的软硬件原理与特色。系统的实量测试采用了基于国际标准的ＴＣＰ／ＩＰ协议远程网络来控制;系统可测试多种类型的存储芯片,为了在实验中同时测试存储芯片的另一空间效应－单粒子锁,系统又集成了电源控制和电流监测部分。     

基于脉冲激光单粒子效应的二次光斑研究

脉冲激光可有效模拟重离子触发芯片的单粒子效应。本工作在应用背部激光试验方法辐照芯片时观察到了二次光斑现象,通过Si衬底和Si晶圆片研究了芯片单粒子效应实验中二次光斑的成因。实验结果表明,二次光斑主要是由于激光在芯片有源区附近的金属布线层反射形成的。通过测量芯片的Si衬底厚度以及激光触发芯片单粒子效应时的聚焦深度,实验验证了二次光斑是在金属布线层区域形成的。