SOI FinFET器件與組合邏輯電路單粒子效應(yīng)研究.pdf

1、隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，短溝道效應(yīng)、源漏電荷分享等對(duì)器件的影響越來越嚴(yán)重，平面工藝的限制日趨明顯。FinFET技術(shù)相對(duì)于平面技術(shù)有更高的速度，更低的功耗，立體結(jié)構(gòu)使得特征尺寸的進(jìn)一步降低成為可能，是納米尺度器件的理想工藝選擇。SOI(Silicon On Insulator)即絕緣體上硅在業(yè)界已出現(xiàn)多年，與傳統(tǒng)體硅工藝相比，具有功耗低、速度快、集成度高、抗瞬時(shí)輻照能力強(qiáng)、無閂鎖效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。SOI FinFET結(jié)合了SOI工藝與FinFET結(jié)

2、構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，由于良好的隔離效果以及優(yōu)秀的柵控能力， SOI FinFET在抗輻照領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿?。由于單純通過工藝方法實(shí)現(xiàn)抗輻照加固存在成本過高的問題，綜合利用晶體管級(jí)、系統(tǒng)級(jí)加固方法可以在有效降低加固成本的同時(shí)提高電路整體的加固效果。
　　本文主要研究輻照效應(yīng)中的單粒子效應(yīng)，器件的單粒子效應(yīng)會(huì)在其輸出端產(chǎn)生脈沖電流，該電流會(huì)造成邏輯電路的軟錯(cuò)誤。本文利用Sentaurus TCAD軟件對(duì)SOI FinFET器件的單粒子效應(yīng)進(jìn)

3、行研究分析，對(duì)比同一輻照條件下單鰭與雙鰭FinFET的單粒子響應(yīng)以及同一器件不同輻照條件下的單粒子響應(yīng)。利用Sentaurus TCAD建立28nm SOIFinFET器件三維模型，利用軟件提供的重離子模型模擬高能粒子。研究對(duì)比了兩種器件結(jié)構(gòu)在不同 LET值、不同漏端偏壓、不同入射位置以及不同溫度下的單粒子響應(yīng)，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)器件的敏感點(diǎn)以及最敏感的工作狀態(tài)。對(duì)比結(jié)果表明，入射粒子 LET值越大、器件漏端電壓越高，器件的單粒子響應(yīng)越強(qiáng)烈。

4、器件的最敏感位置在器件的漏端附近，對(duì)于雙鰭FINFEI來說，當(dāng)入射位置位于雙鰭中間且接近漏端時(shí)，脈沖電流最大。溫度對(duì)器件的單粒子效應(yīng)的影響并不明顯，溫度較高時(shí)，脈沖電流會(huì)有略微下降。結(jié)果同時(shí)表明，雙鰭結(jié)構(gòu)比單鰭結(jié)構(gòu)具有更好的抗單粒子能力。
　　結(jié)合器件仿真分析，利用Sentaurus與SPICE進(jìn)行混合仿真，針對(duì)組合邏輯中常用的反相器進(jìn)行了單粒子仿真，討論研究了幾種加固方法，其中由原始組合電路以及加固電路、糾錯(cuò)電路構(gòu)成的加固電路具