發(fā)布時間：2023-12-02 10:26

　　隨著集成電路工藝的迅速發(fā)展,芯片功能越來越復雜,空間環(huán)境、工業(yè)環(huán)境等產生的輻射對半導體器件及電路系統(tǒng)產生影響,并且可能導致器件和電路系統(tǒng)的失效,器件的輻射效應備受關注。為了保證數字集成電路在輻射環(huán)境中的可靠性和性能,必須不斷地發(fā)展抗輻照加固技術。在深亞微米和納米尺度的半導體領域,單粒子效應成為數字器件最受關注的可靠性問題之一。本文基于脈沖激光試驗平臺,對28nm雙阱和三阱工藝的移位寄存電路進行了單粒子效應模擬實驗,利用TCAD器件仿真軟件分析了130nm工藝下三阱(深n阱)結構的單粒子瞬態(tài)效應,對于加固三阱器件抑制寄生雙極放大效應的幾種措施進行了仿真驗證,具體包括:1.使用某工廠28nm工藝,設計、流片了移位寄存器鏈并用于替代SRAM存儲器進行單粒子效應試驗,通過設置了對照組,結果顯示使用三阱工藝替代雙阱將導致單粒子翻轉閾值降低,軟錯誤率升高。2.使用三維TCAD器件仿真模擬了130nm三阱工藝NMOS的單粒子瞬態(tài)效應,通過以不同線性能量轉移值的重離子入射觀察對應的單粒子瞬態(tài)脈沖,研究發(fā)現三阱工藝NMOS管存在顯著的寄生雙極放大效應。研究發(fā)現摻雜濃度較高、深度較小的深n阱對寄生雙極放大...

【文章頁數】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景與意義
    1.2 輻射環(huán)境介紹
        1.2.1 空間輻射環(huán)境
        1.2.2 人工輻射環(huán)境
    1.3 國內外研究現狀
        1.3.1 研究抗輻照加固技術的必要性
        1.3.2 國內外研究現狀
    1.4 本論文的結構安排
第二章 輻射效應基本理論與加固技術
    2.1 位移損傷
    2.2 單粒子輻射效應
        2.2.1 單粒子輻射效應模型
        2.2.2 先進CMOS工藝的單粒子效應
        2.2.3 單粒子效應加固技術
        2.2.4 三阱工藝
    2.3 總劑量輻射效應
        2.3.1 總劑量效應模型
        2.3.2 先進CMOS工藝器件的總劑量效應
        2.3.3 總劑量輻射加固技術
        2.3.4 新型源區(qū)條形P+摻雜的抗輻照NMOS器件結構
    2.4 本章小結
第三章 28nm三阱工藝CMOS電路的脈沖激光模擬單粒子試驗
    3.1 脈沖激光誘發(fā)單粒子效應
        3.1.1 激光誘發(fā)單粒子效應原理
        3.1.2 脈沖激光單粒子效應試驗裝置
    3.2 基于28nm體硅CMOS工藝下深N阱結構單粒子輻射研究
        3.2.1 移位寄存器鏈設計
        3.2.2 移位寄存器鏈的測試系統(tǒng)
        3.2.3 基于寄存器鏈的深n阱結構脈沖激光試驗流程
        3.2.4 深n阱結構的脈沖激光試驗結果
    3.3 本章小結
第四章 三阱工藝器件的單粒子效應仿真與加固技術研究
    4.1 輻射效應仿真的流程
        4.1.1 TCAD軟件介紹
        4.1.2 單粒子仿真流程
    4.2 深N阱對三阱體硅CMOS器件SEE的影響
        4.2.1 不同LET下三阱NMOS的單粒子瞬態(tài)效應
        4.2.2 不同LET下三阱NMOS的電荷共享效應
        4.2.3 不同深n阱摻雜濃度的影響
        4.2.4 不同深n阱深度的影響
        4.2.5 不同入射位置和角度的影響
        4.2.6 不同深n阱摻雜濃度對三阱PMOS單粒子瞬態(tài)的影響
    4.3 三阱體硅NMOS單粒子瞬態(tài)效應的加固方法研究
        4.3.1 p阱接觸
        4.3.2 襯體反偏技術
        4.3.3 提高阱摻雜濃度
        4.3.4 條形P+摻雜加固
    4.4 本章小結
第五章 28nm體硅NMOS器件的總劑量效應研究
    5.1 實驗概述
        5.1.1 測試樣品
        5.1.2 實驗環(huán)境與實驗流程
    5.2 實驗結果與分析
        5.2.1 NMOS器件轉移特性隨輻照劑量的變化
        5.2.2 閾值電壓隨輻照劑量的變化
        5.2.3 漏極ON態(tài)與OFF態(tài)電流隨輻照劑量的變化
        5.2.4 亞閾區(qū)擺幅隨輻照劑量的變化
        5.2.5 柵極電流隨輻照劑量的變化
    5.3 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果



本文編號：3869476