深亚微米工艺下抗辐照数字集成电路研究
发布时间：2023-12-02 10:26
随着集成电路工艺的迅速发展,芯片功能越来越复杂,空间环境、工业环境等产生的辐射对半导体器件及电路系统产生影响,并且可能导致器件和电路系统的失效,器件的辐射效应备受关注。为了保证数字集成电路在辐射环境中的可靠性和性能,必须不断地发展抗辐照加固技术。在深亚微米和纳米尺度的半导体领域,单粒子效应成为数字器件最受关注的可靠性问题之一。本文基于脉冲激光试验平台,对28nm双阱和三阱工艺的移位寄存电路进行了单粒子效应模拟实验,利用TCAD器件仿真软件分析了130nm工艺下三阱(深n阱)结构的单粒子瞬态效应,对于加固三阱器件抑制寄生双极放大效应的几种措施进行了仿真验证,具体包括:1.使用某工厂28nm工艺,设计、流片了移位寄存器链并用于替代SRAM存储器进行单粒子效应试验,通过设置了对照组,结果显示使用三阱工艺替代双阱将导致单粒子翻转阈值降低,软错误率升高。2.使用三维TCAD器件仿真模拟了130nm三阱工艺NMOS的单粒子瞬态效应,通过以不同线性能量转移值的重离子入射观察对应的单粒子瞬态脉冲,研究发现三阱工艺NMOS管存在显著的寄生双极放大效应。研究发现掺杂浓度较高、深度较小的深n阱对寄生双极放大...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 辐射环境介绍
1.2.1 空间辐射环境
1.2.2 人工辐射环境
1.3 国内外研究现状
1.3.1 研究抗辐照加固技术的必要性
1.3.2 国内外研究现状
1.4 本论文的结构安排
第二章 辐射效应基本理论与加固技术
2.1 位移损伤
2.2 单粒子辐射效应
2.2.1 单粒子辐射效应模型
2.2.2 先进CMOS工艺的单粒子效应
2.2.3 单粒子效应加固技术
2.2.4 三阱工艺
2.3 总剂量辐射效应
2.3.1 总剂量效应模型
2.3.2 先进CMOS工艺器件的总剂量效应
2.3.3 总剂量辐射加固技术
2.3.4 新型源区条形P+掺杂的抗辐照NMOS器件结构
2.4 本章小结
第三章 28nm三阱工艺CMOS电路的脉冲激光模拟单粒子试验
3.1 脉冲激光诱发单粒子效应
3.1.1 激光诱发单粒子效应原理
3.1.2 脉冲激光单粒子效应试验装置
3.2 基于28nm体硅CMOS工艺下深N阱结构单粒子辐射研究
3.2.1 移位寄存器链设计
3.2.2 移位寄存器链的测试系统
3.2.3 基于寄存器链的深n阱结构脉冲激光试验流程
3.2.4 深n阱结构的脉冲激光试验结果
3.3 本章小结
第四章 三阱工艺器件的单粒子效应仿真与加固技术研究
4.1 辐射效应仿真的流程
4.1.1 TCAD软件介绍
4.1.2 单粒子仿真流程
4.2 深N阱对三阱体硅CMOS器件SEE的影响
4.2.1 不同LET下三阱NMOS的单粒子瞬态效应
4.2.2 不同LET下三阱NMOS的电荷共享效应
4.2.3 不同深n阱掺杂浓度的影响
4.2.4 不同深n阱深度的影响
4.2.5 不同入射位置和角度的影响
4.2.6 不同深n阱掺杂浓度对三阱PMOS单粒子瞬态的影响
4.3 三阱体硅NMOS单粒子瞬态效应的加固方法研究
4.3.1 p阱接触
4.3.2 衬体反偏技术
4.3.3 提高阱掺杂浓度
4.3.4 条形P+掺杂加固
4.4 本章小结
第五章 28nm体硅NMOS器件的总剂量效应研究
5.1 实验概述
5.1.1 测试样品
5.1.2 实验环境与实验流程
5.2 实验结果与分析
5.2.1 NMOS器件转移特性随辐照剂量的变化
5.2.2 阈值电压随辐照剂量的变化
5.2.3 漏极ON态与OFF态电流随辐照剂量的变化
5.2.4 亚阈区摆幅随辐照剂量的变化
5.2.5 栅极电流随辐照剂量的变化
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3869476
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 辐射环境介绍
1.2.1 空间辐射环境
1.2.2 人工辐射环境
1.3 国内外研究现状
1.3.1 研究抗辐照加固技术的必要性
1.3.2 国内外研究现状
1.4 本论文的结构安排
第二章 辐射效应基本理论与加固技术
2.1 位移损伤
2.2 单粒子辐射效应
2.2.1 单粒子辐射效应模型
2.2.2 先进CMOS工艺的单粒子效应
2.2.3 单粒子效应加固技术
2.2.4 三阱工艺
2.3 总剂量辐射效应
2.3.1 总剂量效应模型
2.3.2 先进CMOS工艺器件的总剂量效应
2.3.3 总剂量辐射加固技术
2.3.4 新型源区条形P+掺杂的抗辐照NMOS器件结构
2.4 本章小结
第三章 28nm三阱工艺CMOS电路的脉冲激光模拟单粒子试验
3.1 脉冲激光诱发单粒子效应
3.1.1 激光诱发单粒子效应原理
3.1.2 脉冲激光单粒子效应试验装置
3.2 基于28nm体硅CMOS工艺下深N阱结构单粒子辐射研究
3.2.1 移位寄存器链设计
3.2.2 移位寄存器链的测试系统
3.2.3 基于寄存器链的深n阱结构脉冲激光试验流程
3.2.4 深n阱结构的脉冲激光试验结果
3.3 本章小结
第四章 三阱工艺器件的单粒子效应仿真与加固技术研究
4.1 辐射效应仿真的流程
4.1.1 TCAD软件介绍
4.1.2 单粒子仿真流程
4.2 深N阱对三阱体硅CMOS器件SEE的影响
4.2.1 不同LET下三阱NMOS的单粒子瞬态效应
4.2.2 不同LET下三阱NMOS的电荷共享效应
4.2.3 不同深n阱掺杂浓度的影响
4.2.4 不同深n阱深度的影响
4.2.5 不同入射位置和角度的影响
4.2.6 不同深n阱掺杂浓度对三阱PMOS单粒子瞬态的影响
4.3 三阱体硅NMOS单粒子瞬态效应的加固方法研究
4.3.1 p阱接触
4.3.2 衬体反偏技术
4.3.3 提高阱掺杂浓度
4.3.4 条形P+掺杂加固
4.4 本章小结
第五章 28nm体硅NMOS器件的总剂量效应研究
5.1 实验概述
5.1.1 测试样品
5.1.2 实验环境与实验流程
5.2 实验结果与分析
5.2.1 NMOS器件转移特性随辐照剂量的变化
5.2.2 阈值电压随辐照剂量的变化
5.2.3 漏极ON态与OFF态电流随辐照剂量的变化
5.2.4 亚阈区摆幅随辐照剂量的变化
5.2.5 栅极电流随辐照剂量的变化
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3869476
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/3869476.html