場效應(yīng)晶體管的單粒子瞬態(tài)效應(yīng)及加固方法研究.pdf

1、航空航天設(shè)備所處的空間環(huán)境中充斥著各類高能粒子。當(dāng)單個高能粒子入射到航空航天設(shè)備當(dāng)中的半導(dǎo)體器件后，就會引起半導(dǎo)體材料發(fā)生電離效應(yīng)，從而可能引起該半導(dǎo)體器件甚至該器件所處系統(tǒng)的單粒子瞬態(tài)效應(yīng)，導(dǎo)致航空航天設(shè)備的功能失效或者損毀?，F(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)已進(jìn)入成熟的納米級工藝時代。器件特征尺寸的縮減、閾值電壓的降低以及器件間距的縮短等諸多影響，都使得航空航天設(shè)備的單粒子瞬態(tài)效應(yīng)越來越顯著。因此，對單粒子瞬態(tài)效應(yīng)以及其加固方法的研究很有必要。基于上述

2、事實，本文就場效應(yīng)晶體管分立器件不同加固結(jié)構(gòu)對單粒子瞬態(tài)效應(yīng)的影響做了相關(guān)研究。本文研究了單粒子瞬態(tài)效應(yīng)在單個場效應(yīng)晶體管中的作用機理，在理論基礎(chǔ)之上予以推導(dǎo)擴展，通過計算機輔助技術(shù)，數(shù)值模擬仿真了場效應(yīng)晶體管的基本特性和不同單粒子入射情況下半導(dǎo)體器件中的單粒子瞬態(tài)效應(yīng)。同時，結(jié)合仿真結(jié)果與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，提出新型的抗單粒子瞬態(tài)效應(yīng)加固結(jié)構(gòu)，并從多維角度測試加固結(jié)構(gòu)的電學(xué)基本特性及抗單粒子瞬態(tài)性能，在確保加固半導(dǎo)體器件擁有合理電學(xué)參數(shù)的前提之

3、下整體提高了場效應(yīng)晶體管單粒子瞬態(tài)效應(yīng)加固能力。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用計算機輔助技術(shù)對45nm特征尺寸的NMOS管和經(jīng)典保護(hù)漏加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不同單粒子入射情況下的三維單器件數(shù)值模擬仿真和混合模擬仿真，分別從單個半導(dǎo)體器件和電路級兩個角度研究了兩種結(jié)構(gòu)的單粒子瞬態(tài)效應(yīng)。仿真結(jié)果表明，經(jīng)典保護(hù)漏加固結(jié)構(gòu)因為其附加電極所產(chǎn)生電勢對漏極的影響，在45 nm及以下特征尺寸當(dāng)中不再具有單粒子瞬態(tài)效應(yīng)加固的能力。⑵通過對保護(hù)漏加固結(jié)構(gòu)

4、的擴展與延伸，設(shè)計出基于45nm特征尺寸的漏墻加固結(jié)構(gòu)。不同單粒子入射情況下的三維單器件數(shù)值模擬仿真和混合模擬仿真結(jié)果表明，漏墻加固結(jié)構(gòu)的附加電極所產(chǎn)生電勢不會對漏極產(chǎn)生任何影響，確保了場效應(yīng)晶體管的正常工作能力，且附加電極能夠有效地降低單粒子瞬態(tài)效應(yīng)對場效應(yīng)晶體管的影響。⑶構(gòu)建出基于45nm特征尺寸的絕緣體上漏源加固結(jié)構(gòu)三維數(shù)值模型。通過對單器件數(shù)值模擬仿真和混合模擬仿真的數(shù)據(jù)分析，得出絕緣體上漏源加固結(jié)構(gòu)同樣具有優(yōu)異的抗單粒子瞬態(tài)效