Method of simulation of low dose rate for total dose effect in 0.18 μm CMOS technology

Three methods for simulating low dose rate irradiation are presented and experimentally verified by using 0.18 μm CMOS transistors.The results show that it is the best way to use a series of high dose rate irradiations, with 100 °C annealing steps in-between irradiation steps, to simulate a continuous low dose rate irradiation.This approach can reduce the low dose rate testing time by as much as a factor of 45 with respect to the actual 0.5 rad（Si）/s dose rate irradiation.The procedure also provides detailed information on the behavior of the test devices in a low dose rate environment.     

0.18μm CMOS器件低剂量率辐照模拟方法研究

本文研究了三种低剂量率效应的模拟方法,并利用0.18μm CMOS工艺晶体管进行了实验验证,研究结果表明,用一系列高剂量率辐照样品,两次辐照之间经100oC退火的方法在模拟连续的低剂量率辐照是最好的。该方法节约时间是很可观的,能够减少0.5rad(Si)/s低剂量率实验时间达45倍,而且提供了在低剂量率辐照下器件的详细信息。     

浮栅ROM器件的脉冲与稳态总剂量效应研究

目前国内存储器辐照效应研究多数集中于功能测试,对具体参数研究较少。本文提出了浮栅型存储器阈值电压的测试方法,并引入紫外预辐照方法,对几种不同集成度的浮栅型存储器EPROM,开展了脉冲与稳态总剂量效应对器件阈值电压影响的异同性研究,分析了损伤机理。研究结果表明,不同于MOS和CMOS器件,脉冲辐照引起的浮栅ROM器件阈值电压漂移大于稳态辐照,为系统器件选型提供了重要参考。     

特征工艺尺寸对CMOS SRAM抗单粒子翻转性能的影响

采用TCAD工艺模拟工具按照等比例缩小规则构建了从亚微米到超深亚微米级7种不同特征尺寸的MOS晶体管,计算了由这些晶体管组成的静态随机存储器(SRAM)单粒子翻转的临界电荷Qcrit、LET阈值(LETth),建立了LETth与临界电荷之间的解析关系,研究了特征工艺尺寸对CMOS SRAM抗单粒子翻转性能的影响及原因。研究表明:随着特征尺寸的减小,SRAM单元单粒子翻转的临界电荷减小,电荷收集效率由于寄生双极晶体管效应而增加,造成LETth随特征尺寸缩小而迅速减小,CMOS SRAM抗单粒子翻转性能迅速降低。     

Flash ROM的X微束辐照试验研究及失效机理分析

Flash ROM芯片的存储阵列和外围电路均具有较高的辐射易损性,辐射损伤模式多样。为对其辐射敏感电路进行定位和分析,本文采用X射线微束开展局部辐照试验研究。分别研究了存储阵列,译码电路以及电荷泵等不同电路模块所引起的失效表征,利用错误位的逻辑地址映射图,总结错误分布规律,结合相应电路结构对其失效机理进行分析。辐照存储阵列会导致规则分布的0→1翻转错误,而译码电路出错会导致1→0的错误,电荷泵电路退化则会导致器件擦除和写入功能的失效。微束辐照结果可以有效补充全芯片总剂量效应考核的不足,为器件的抗辐射加固提供有益的参考。     

GaN HEMT器件中子辐照效应实验研究

建立了GaN HEMT器件(氮化镓高电子迁移率晶体管)中子原位测试技术和辐照效应实验方法,开展了GaN HEMT器件脉冲反应堆中子辐照效应实验研究,重点研究了电离辐射和位移损伤对器件性能退化的影响,获取了GaN HEMT中子位移损伤效应敏感参数和效应规律.结果表明,阈值电压、栅极泄漏电流以及漏极电流是中子辐照损伤的敏感...     

54HC系列CMOS器件脉冲与稳态γ总剂量效应异同性研究

针对现有脉冲辐射模拟装置在模拟真实环境方面累积剂量偏小的特点,开展了54HC系列CMOS器件脉冲γ与⁶⁰Coγ总剂量效应损伤异同性研究,获取器件效应损伤因子,以期通过对稳态辐射环境下电路总剂量损伤阈值的测量预估脉冲高剂量率环境下的总剂量损伤阈值。研究结果表明,无论选择哪种敏感参数进行效应损伤异同性研究,稳态辐照造成的总剂量损伤总是高于脉冲辐照,即稳态总剂量引起的器件阈值电压漂移、静态功耗电流增加比脉冲总剂量引起的大。     

北京正负电子对撞机次级束质子单粒子翻转计算和试验研究

北京正负电子对撞机(BEPC)电子直线加速器试验束打靶产生的次级束中包含质子,其中能量约为50MeV~100MeV的质子占有很大比例,这弥补了国内高能质子源的空白。本工作计算得到次级束中的质子能谱,建立质子单粒子翻转截面计算方法,在北京正负电子对撞机次级束质子辐射环境中,计算静态随机存取存储器的质子单粒子翻转截面,设计了SRAM质子单粒子翻转截面测试试验,发现SRAM单粒子翻转和注量有良好的线性,这是SRAM发生单粒子翻转的证据。统计得到不同特征尺寸下SRAM单粒子翻转截面,试验数据与计算结果相符,计算和试验结果表明随着器件特征尺寸的减小器件位单粒子翻转截面减小,但器件容量的增大,翻转截面依然增大,BEPC次级束中的质子束可以开展中高能质子单粒子效应测试。     

亚微米特征工艺尺寸静态随机存储器单粒子效应实验研究

利用中国原子能科学研究院重离子加速器,开展了不同特征尺寸(0.35～0.13μm)CMOS工艺、不同集成度(1M、4M、8M、16M)静态随机存储器(SRAM)单粒子翻转(SEU)和单粒子闩锁(SEL)实验研究,给出了SRAM器件的SEU、SEL截面曲线。与μm级特征尺寸的器件相比,随特征尺寸的减小,单粒子翻转更加严重。测量到了令人关注的单粒子多位翻转(MBU)效应,对翻转位数进行了统计分析。MBU对目前卫星系统采用的EDAC技术提出了挑战。     

质子核反应二次粒子引起的静态存储器单粒子翻转截面计算

研究建立了质子单粒子翻转截面计算方法。基于蒙特卡罗软件Geant4,计算分析了不同能量质子核反应产生二次粒子对有效体积带来的影响,确定了有效体积大小。计算了静态随机存取存储器的质子单粒子翻转截面和多位翻转截面。计算结果在趋势上与双参数公式所预言的相符合,并可得到很高能量质子引起的极限截面;在较低能段的数据与文献的理论和实验值相符。