鐵電存儲電路的單粒子效應(yīng)機制及加固設(shè)計研究
發(fā)布時間：2022-01-10 10:38
鐵電存儲器擁有高讀寫速度、高循環(huán)次數(shù)以及超低運行功耗三大優(yōu)勢,并且采用的鐵電材料具有很好的抗電離輻射能力,這使其在航空航天領(lǐng)域開始嶄露頭角。然而,復(fù)雜的空間輻射環(huán)境依然會使鐵電存儲器產(chǎn)生輻射效應(yīng),導(dǎo)致器件存儲數(shù)據(jù)出錯甚至無法正常工作。隨著半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點的推進,單粒子效應(yīng)逐漸成為了造成微電子器件工作異常的主要因素。目前,針對商用鐵電存儲器的單粒子效應(yīng)研究主要局限于器件中不同模塊的單粒子效應(yīng)的敏感性評估,對單粒子效應(yīng)的內(nèi)在機制研究相對較少,其出錯機制還不清楚。基于此,本文從計算機仿真模擬的角度出發(fā),針對組成鐵電存儲電路的CMOS元器件的單粒子瞬態(tài)效應(yīng)以及鐵電存儲電路的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的內(nèi)部機制展開仿真研究,并對外圍鎖存模塊進行了加固設(shè)計。主要工作與結(jié)果如下:1.器件的三維建模及鐵電存儲單元讀寫電路的搭建。基于腳本的方法,建立了商用鐵電電容的三維簡化模型以及90 nm CMOS器件的三維模型,并進行了工藝校準;結(jié)合上述所建的模型,采用器件-電路混合仿真方法設(shè)計搭建了2T2C和1T1C鐵電存儲單元讀寫電路,并驗證了它們讀寫功能的正確性。2.CMOS器件單粒子瞬態(tài)效應(yīng)的仿真模擬。研究了單個CMOS...
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同極化狀態(tài)的PZT晶胞結(jié)構(gòu)
材料的晶體結(jié)構(gòu)是一種典型的正四面體正四面體的八個頂角處，氧離子位于六體心。Zr/Ti 離子由于自發(fā)畸變可以很容自發(fā)極化。在外加電場的作用下，Zr/在撤去外加電場后，其不會完全回復(fù)到]。因此可以利用離子產(chǎn)生的正負位移狀種鐵電體中離子極化運動在宏觀上表現(xiàn)即鐵電薄膜的電滯回線，具體關(guān)系曲線圖 1-1 不同極化狀態(tài)的 PZT 晶胞結(jié)構(gòu)
過程：在鐵電場效應(yīng)晶體管的柵極上加一個鐵電層發(fā)生極化翻轉(zhuǎn)，當外電場變?yōu)榱愫�，后的剩余極化狀態(tài)，只要其極化強度足夠大，然會保持反型狀態(tài)或積累狀態(tài)，這樣就完成了作過程：當對數(shù)據(jù)“0”進行讀出時，需要在，器件溝道仍然處于積累狀態(tài)，此時輸出電流器放大后讀出數(shù)據(jù)“0”；對數(shù)據(jù)“1”進行態(tài)，此時輸出電流要大于外部參考電流，經(jīng)靈見這種讀出方式無需改變鐵電層極化狀態(tài)來作[32]。但是 1T 型存儲單元在制備過程中鐵電性較差(只能保存一個月)，因而目前仍然處于
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鐵電存儲器中高能質(zhì)子引發(fā)的單粒子功能中斷效應(yīng)實驗研究[J]. 琚安安,郭紅霞,張鳳祁,郭維新,歐陽曉平,魏佳男,羅尹虹,鐘向麗,李波,秦麗. 物理學(xué)報. 2018(23)
[2]鐵電存儲器60Co γ射線及電子總劑量效應(yīng)研究[J]. 秦麗,郭紅霞,張鳳祁,盛江坤,歐陽曉平,鐘向麗,丁李利,羅尹虹,張陽,琚安安. 物理學(xué)報. 2018(16)
[3]SOI材料和器件抗輻射加固技術(shù)[J]. 張正選,鄒世昌. 科學(xué)通報. 2017(10)
[4]鐵電存儲器激光微束單粒子效應(yīng)試驗研究[J]. 魏佳男,郭紅霞,張鳳祁,羅尹虹,潘霄宇,丁李利,趙雯,劉玉輝. 原子能科學(xué)技術(shù). 2017(05)
[5]Fin width and height dependence of bipolar amplification in bulk FinFETs submitted to heavy ion irradiation[J]. 于俊庭,陳書明,陳建軍,黃鵬程. Chinese Physics B. 2015(11)
[6]鐵電存儲器的單粒子效應(yīng)試驗研究[J]. 辜科,李平,李威. 微電子學(xué)與計算機. 2015(06)
[7]鐵電存儲單元單粒子翻轉(zhuǎn)機理仿真研究[J]. 辜科,李平,李威,范雪. 微電子學(xué)與計算機. 2015(04)
[8]鐵電存儲單元單粒子效應(yīng)的仿真與研究[J]. 萬義才,翟亞紅,李平,辜柯,何偉. 壓電與聲光. 2014(06)
[9]CMOS器件單粒子效應(yīng)電荷收集機理[J]. 董剛,封國強,陳睿,韓建偉. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2014(06)
[10]鐵電存儲器單元信號的測試與研究[J]. 翟亞紅,李威,李平,胡濱,李俊宏,辜科. 微電子學(xué). 2013(06)
博士論文
[1]鐵電存儲器的輻射效應(yīng)及其抗輻射加固技術(shù)研究[D]. 辜科.電子科技大學(xué) 2015
碩士論文
[1]單粒子效應(yīng)電路模擬方法研究[D]. 劉征.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
本文編號：3580564
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同極化狀態(tài)的PZT晶胞結(jié)構(gòu)
材料的晶體結(jié)構(gòu)是一種典型的正四面體正四面體的八個頂角處，氧離子位于六體心。Zr/Ti 離子由于自發(fā)畸變可以很容自發(fā)極化。在外加電場的作用下，Zr/在撤去外加電場后，其不會完全回復(fù)到]。因此可以利用離子產(chǎn)生的正負位移狀種鐵電體中離子極化運動在宏觀上表現(xiàn)即鐵電薄膜的電滯回線，具體關(guān)系曲線圖 1-1 不同極化狀態(tài)的 PZT 晶胞結(jié)構(gòu)
過程：在鐵電場效應(yīng)晶體管的柵極上加一個鐵電層發(fā)生極化翻轉(zhuǎn)，當外電場變?yōu)榱愫�，后的剩余極化狀態(tài)，只要其極化強度足夠大，然會保持反型狀態(tài)或積累狀態(tài)，這樣就完成了作過程：當對數(shù)據(jù)“0”進行讀出時，需要在，器件溝道仍然處于積累狀態(tài)，此時輸出電流器放大后讀出數(shù)據(jù)“0”；對數(shù)據(jù)“1”進行態(tài)，此時輸出電流要大于外部參考電流，經(jīng)靈見這種讀出方式無需改變鐵電層極化狀態(tài)來作[32]。但是 1T 型存儲單元在制備過程中鐵電性較差(只能保存一個月)，因而目前仍然處于
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鐵電存儲器中高能質(zhì)子引發(fā)的單粒子功能中斷效應(yīng)實驗研究[J]. 琚安安,郭紅霞,張鳳祁,郭維新,歐陽曉平,魏佳男,羅尹虹,鐘向麗,李波,秦麗. 物理學(xué)報. 2018(23)
[2]鐵電存儲器60Co γ射線及電子總劑量效應(yīng)研究[J]. 秦麗,郭紅霞,張鳳祁,盛江坤,歐陽曉平,鐘向麗,丁李利,羅尹虹,張陽,琚安安. 物理學(xué)報. 2018(16)
[3]SOI材料和器件抗輻射加固技術(shù)[J]. 張正選,鄒世昌. 科學(xué)通報. 2017(10)
[4]鐵電存儲器激光微束單粒子效應(yīng)試驗研究[J]. 魏佳男,郭紅霞,張鳳祁,羅尹虹,潘霄宇,丁李利,趙雯,劉玉輝. 原子能科學(xué)技術(shù). 2017(05)
[5]Fin width and height dependence of bipolar amplification in bulk FinFETs submitted to heavy ion irradiation[J]. 于俊庭,陳書明,陳建軍,黃鵬程. Chinese Physics B. 2015(11)
[6]鐵電存儲器的單粒子效應(yīng)試驗研究[J]. 辜科,李平,李威. 微電子學(xué)與計算機. 2015(06)
[7]鐵電存儲單元單粒子翻轉(zhuǎn)機理仿真研究[J]. 辜科,李平,李威,范雪. 微電子學(xué)與計算機. 2015(04)
[8]鐵電存儲單元單粒子效應(yīng)的仿真與研究[J]. 萬義才,翟亞紅,李平,辜柯,何偉. 壓電與聲光. 2014(06)
[9]CMOS器件單粒子效應(yīng)電荷收集機理[J]. 董剛,封國強,陳睿,韓建偉. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2014(06)
[10]鐵電存儲器單元信號的測試與研究[J]. 翟亞紅,李威,李平,胡濱,李俊宏,辜科. 微電子學(xué). 2013(06)
博士論文
[1]鐵電存儲器的輻射效應(yīng)及其抗輻射加固技術(shù)研究[D]. 辜科.電子科技大學(xué) 2015
碩士論文
[1]單粒子效應(yīng)電路模擬方法研究[D]. 劉征.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
本文編號：3580564
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