微电子器件的抗辐射加固技术

对各类微电子材料的抗辐射特性进行了分析，对Si双极器件和Si CMOS器件、GaAs微波功率器件、新兴光电器件件-VCSEL、LED以及MEMS的抗辐射加固技术进行了探讨，对几种空间单粒子效应（SEE）进行了研究。     

微电子器件的抗辐射加固和高可靠技术

介绍了微电子器件的辐射效应和器件制作材料、电路设计、器件结构、制作工艺、元件之间的隔离、预辐射等加固技术，及微电子器件加固水平；并扼要介绍了微电子器件的耐高温和耐冲击与振动等高可靠技术。     

微电子器件抗辐射加固技术发展研究

对微电子器件抗辐射加固的发展态势进行了分析研究。目前,对微电子器件进行抗辐射加固的主要技术是抗辐射加固设计和抗辐射加固工艺;微电子技术的进步促进了抗辐射加固的新设计技术、新工艺技术、封装技术和试验手段不断发展,刺激了完整有效的设计、验证体系和制造能力的形成;领先国家的技术发展重点在于加强设计、工艺、制造领域的抗辐射加固能力,提升微电子器件的抗辐射加固指标、容错能力和高可靠性品质。研究结果对建立完整的抗辐射加固体系,加速抗辐射加固技术发展具有一定的参考价值。     

星用微电子器件辐射效应及加固途径分析

在介绍卫星天然辐射环境和人工核爆辐射环境的基础上，着重分析应用于卫星电子系统中的微电子器件的辐射效应，包括电离辐射效应，瞬态辐射效应和中子辐射效应，并归纳出各种器件抗辐射加固的主要途径和具体方法，涉及的器件包括：ＣＭＯＳ／体硅电路，ＣＭＯＳ／ＳＯＳ电路，ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ及其电路，电荷耦合器件等。     

抗辐射加固技术

简要介绍了辐射因素、效应及抗辐射微电子材料的选择，抗辐射加固技术的发展动态；对如何发展抗辐射加固技术提出了几点建议。     

一种基于ARCT的抗辐射加固器件结构设计

本文在探索半导体器件辐射损伤效应与机理的基础上,研究了通过器件的优化设计达到抗辐射加固性能要求的有效方法.基于0.18μmCMOS工艺条件,利用DVINCI三维器件模拟软件,建立了具有较好抗辐射性能的FD-SOI/MOSFET器件的加固模型,并提出了一种新型有源区裁剪(ARC)的双多晶硅栅结构晶体管.通过模拟辐射环境下器件的工作情况,证明该种结构具有很强的抗总剂量辐射的能力.     

辐射效应对半导体器件的影响及加固技术

与其他半导体器件相比,CMOS集成电路具有功耗小、噪声容限大等优点,对于对重量、体积、能源消耗都有严格要求的卫星和宇宙飞船来说,CMOS集成电路是优先选择的器件种类。随着半导体器件的等比例缩小,辐射效应对器件的影响也在跟着变化。这些影响包括:栅氧化层厚度、栅长的减小、横向非均匀损伤、栅感应漏电流等方面。对于微电子器件的抗辐射加固,文章就微电子器件的应用场合、辐射环境的辐射因素和强度等,从微电子器件的制作材料、电路设计、器件结构、工艺等多方面进行加固考虑,针对各种应用环境提出加固方案。     

CMOS集成电路的抗辐射设计

随着商业微电子器件抗辐射能力的提高,使得对专用集成电路(ASIC)从设计上进行抗辐射加固成为可能.本文介绍了CMOS器件的抗电离辐射的主要加固设计方法,认为在商业工艺上可以获得低成本的中等复杂程度和耐辐射能力的专用集成电路(ASIC).     

抗辐射数字电路加固技术研究

文章对电路抗辐射的机理进行了研究,提出了几种提高数字电路抗辐射能力的方法:通过工艺控制减小辐射后的背栅阈值电压漂移,通过版图增加体接触、采用环型栅等结构提高单元的抗辐射能力,通过对电路关键节点的加固提高整体电路的抗辐射能力。为了验证加固方法的可靠性,设计了一款电路进行抗总剂量、抗瞬态剂量率、抗中子辐射、抗单粒子辐射等多种试验。通过辐照试验结果可以看到,采用抗辐照方法设计的电路具有较强的抗辐照能力,为今后抗辐照电路的研制和开发奠定了坚实的基础。     

MOS器件及电路的总剂量辐射效应测试技术

介绍了半导体器件与电路的总剂量辐射效应及其测试技术,主要分析了MOS器件的效应机理、总剂量效应试验模拟源以及各种模拟源辐射环境的测量方法,最后给出了部分实验结果,并对其进行了讨论。     

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。     

一种基于CMOS工艺的抗辐照A/D转换器

空间辐射对电子系统的损伤是航天设备发生故障的重要因素。A/D转换器是航天电子系统的关键器件之一,其抗辐射性能将直接影响航天设备的整体性能。基于标准0.35 μm CMOS工艺,设计了一种流水线型14位A/D转换器,从总体架构、关键核心单元、版图等方面进行抗辐照设计。辐照测试结果表明,该A/D转换器的抗总剂量能力达到1.0 kGy(Si),抗单粒子闭锁阈值达到37 MeV·cm²/mg,满足宇航电子系统的应用要求。     

国产VDMOS器件总剂量辐射及退火效应研究

本文研究了不同辐射偏置条件下国产VDMOS器件的总剂量辐射损伤及退火效应,探讨了阈值电压、击穿电压、漏电流、导通电阻等重要的电参数随累积剂量、退火时间的变化关系。实验结果表明：阈值电压随着累积剂量的增加反而减小,在高温退火初期继续降低;在100℃退火时,在漏偏置下的击穿电压恢复并超过了辐照前的值,发生了“回弹”现象;VDMOS器件出现了LITB现象;在辐照和退火时,漏电流得到了很好的抑制,导通电阻几乎没有变化。     

Total ionizing dose effects and annealing behavior for domestic VDMOS devices

Total dose effects and annealing behavior of domestic n-channel VDMOS devices under different bias conditions were investigated. The dependences of typical electrical parameters such as threshold voltage, breakdown voltage, leakage current, and on-state resistance upon total dose were discussed. We also observed the relationships between these parameters and annealing time. The experiment results show that: the threshold voltage negatively shifts with the increasing of total dose and continues to decrease at the beginning of 100 ℃ annealing; the breakdown voltage under the drain bias voltage has passed through the pre-irradiation threshold voltage during annealing behaving with a "rebound" effect; there is a latent interface-trap buildup (LITB) phenomenon in the VDMOS devices; the leakage current is suppressed; and on-state resistance is almost kept constant during irradiation and annealing. Our experiment results are meaningful and important for further improvements in the design and processing.     

基于三模冗余结构的自刷新寄存器设计

设计了一种带自刷新功能的寄存器,该寄存器采用两级数据锁存结构,在第二级锁存结构中设计了一个选择电路。该选择电路采用三选二机制,用于三模冗余结构中取代常用寄存器,选择数据来自三模冗余结构的三路输出。有两路值相同,输出结果为该值,用于修正寄存器的输出值。在0.13μm工艺条件下用此结构设计的寄存器,面积为32.4μm×8.4μm,动态功耗0.072μW·MHz-1,建立时间0.1 ns,保持时间0.08 ns。该结构用于三模冗余结构中,可有效防止单粒子翻转效应(Single Event Upset,SEU)的发生。测试结果表明采用该结构的寄存器组成的存储单元三模冗余加固结构,在时钟频率1 GHz时,单粒子翻转错误率小于10-5。     

基于0.18μm CMOS加固工艺的抗辐射设计

为降低抗辐射设计对元器件基本性能的影响,基于0.18μm CMOS加固工艺,通过场区注入工艺实现总剂量(Total Ionizing Dose,TID)加固,优化版图设计规则实现单粒子闩锁(Single Event Latch-up,SEL)加固,灵活设计不同翻转指标要求实现单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)加固。利用以上加固方法设计的电路,证明了加固工艺平台下的抗辐射电路在抗辐射性能及面积上具有明显优势。     

用于微电子制造的高速高精度运动系统关键技术

从机构设计、驱动方式、控制策略以及实时监测等方面对用于微电子制造的高速精度运动系统关键技术进行综述，提出有待深入研究的方向：1）并联机构在系统中的应用；2）解决柔性结构振动问题的控制策略；3）用于实时动态全闭控制模式的视觉伺服技术。     

一种抗单粒子全加固D触发器的设计

采用当前成熟的两种抗单粒子翻转锁存器构成了主从D触发器,在D触发器加固设计中引入了时钟加固技术,对输出也采用了加固设计。仿真对比显示本设计的加固效果优于国内同类设计。