集成電路電離輻射效應數(shù)值模擬及X射線劑量增強效應研究.pdf

1、研究探索半導體器件電路電離輻射損傷效應和機理,提高其抗輻射水平是近年國內(nèi)外微電子學領(lǐng)域十分重視的課題之一.抗輻射電子學已逐步成為一門綜合性很強的邊緣學科并發(fā)揮著愈來愈重要的作用.針對當前電離輻射效應研究的趨勢及存在的不足,論文開展了電離輻射效應數(shù)值模擬計算;深入地對X射線引起的材料和器件的劑量增強效應進行了研究.主要內(nèi)容有兩大部分.一、電離輻射效應數(shù)值模擬.在國內(nèi)首次開展了單粒子翻轉(zhuǎn)、單粒子燒毀等單粒子效應的數(shù)值模擬計算;模擬了MOSF

2、ET的單粒子翻轉(zhuǎn);力圖從理論上建立分析器件SEU的可靠手段.通過輸入不同粒子的線性能量傳輸LET(LineEnergyTransfer)值,得到了已知器件結(jié)構(gòu)的收集電荷與LET值的關(guān)系曲線.模擬得到的結(jié)果與電荷漏斗模型相吻合,表明了所建立的物理模型的正確性.對功率MOSFET器件單粒子燒毀(SEB)效應開展了模擬研究.開展了總劑量效應數(shù)值模擬研究.分析了總劑量輻照產(chǎn)生的界面陷阱的分布及性質(zhì);計算了在加電狀態(tài)下NMOS、PMOS器件受輻照

3、后的特性.對瞬態(tài)輻照劑量率效應進行數(shù)值模擬,在國內(nèi)首次采用增強光電流模型計算瞬態(tài)輻照光電流效應.模擬計算了不同上升時間的快前沿電磁脈沖對PN結(jié)的毀壞效應.詳細地給出了器件正常工作、失效直至燒毀的全過程.二、X射線劑量增強效應研究.設(shè)計研制了多層平板電離室;首次用該電離室測量了能量為30~100keVX射線在三種材料界面附近的輻射劑量梯度分布,給出了不同材料界面劑量增強因子.在國內(nèi)首次提出材料界面的劑量增強效應與器件中同樣界面出現(xiàn)的劑量損

4、傷增強效應不同的觀點,劑量增強因子要明顯大于劑量損傷增強因子.γ、X射線電離輻射效應的等效關(guān)系研究.設(shè)計、研制了"相對測量法的雙層膜"實驗裝置,成為研究器件X射線損傷增強效應和X、γ射線損傷等效性的有力工具.首次開展了CMOS器件4069、浮柵器件AT29c256和AT28f256劑量增強效應研究.使用直流X光機準確測量器件的損傷增強因子.并與鈷源數(shù)據(jù)進行比對,給出了CMOS器件劑量損傷增強因子.在BSRF裝置上,開展了大規(guī)模集成電路浮