基于SOI CMOS的SRAM單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)參數(shù)提取技術(shù)研究.pdf

1、本論文受?chē)?guó)家973基金項(xiàng)目“SOI器件抗輻照項(xiàng)目(No.6131720303)”的支持。隨著航天事業(yè)和核技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)微電子器件的高性能和高可靠性有了更迫切的需求。在外空間和核爆等輻射環(huán)境中,存在多種射線和粒子,會(huì)引發(fā)電路的各種不良效應(yīng),甚至使整個(gè)電路受到損壞,造成不可預(yù)測(cè)的嚴(yán)重后果。并且隨著集成電路工藝技術(shù)的提高,器件的尺寸也越來(lái)越小,單粒子效應(yīng)對(duì)航天環(huán)境中電子設(shè)備的造成的影響也越來(lái)越嚴(yán)重。與傳統(tǒng)的體硅器件相比,SOI器件具有更強(qiáng)

2、的抗單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)能力。而且SOI技術(shù)徹底消除了體硅MOS器件的閂鎖效應(yīng),其電路還具有速度高、功耗低、集成度高等許多優(yōu)點(diǎn),因此SOI技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軍事航天電子中。
　　6T SRAM是由兩個(gè)反相器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路,是航天電子系統(tǒng)中對(duì)單粒子效應(yīng)敏感的存儲(chǔ)單元。為了能夠簡(jiǎn)單快速地模擬6T SRAM的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)并提取關(guān)鍵參數(shù)。本論文主要對(duì)基于SOI CMOS的6T SRAM的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真,獲得翻轉(zhuǎn)閾值、臨界電荷、

3、恢復(fù)時(shí)間和功耗等關(guān)鍵參數(shù),對(duì)新型SOI MOS器件的抗單粒子特性進(jìn)行評(píng)估。首先用器件仿真軟件ISE-TCAD對(duì)單粒子條件下的單個(gè)SOI NMOS器件進(jìn)行二維數(shù)值模擬,分析粒子LET值、漏極偏置電壓、入射位置和入射角度這四種因素對(duì)瞬態(tài)脈沖電流的影響,在此基礎(chǔ)上得到最壞情況下的單粒子入射SOI NMOS器件產(chǎn)生的瞬態(tài)脈沖電流。威布爾分布函數(shù)是可靠性研究領(lǐng)域中使用最為廣泛的模型,形狀參數(shù)的存在,使得威布爾分布函數(shù)模型在曲線的擬合上十分靈活。利

4、用Matlab軟件將原始脈沖電流數(shù)據(jù)擬合成威布爾分布函數(shù),得到威布爾分布函數(shù)的三個(gè)特征參數(shù)。將分段線性模型脈沖電流加入到Hspice仿真網(wǎng)表中,使用電路級(jí)仿真得到SRAM單元的翻轉(zhuǎn)閾值、臨界電荷等關(guān)鍵參數(shù)。將分段線性模型和威布爾分布模型仿真結(jié)果做對(duì)比,二者幾乎一致。同時(shí)對(duì)6T SRAM進(jìn)行混合級(jí)仿真并獲得關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)空間中的器件和集成電路暴露在總劑量電離輻射環(huán)境下,SOI器件的抗單粒子特性會(huì)惡化。因此,本文也研究了不同總劑量輻照對(duì)SRA