【摘要】：與傳統(tǒng)體硅相比,SOI材料集成度高、抗輻照能力強(qiáng)、功耗低,速度快、適用于小尺寸器件,能夠克服體硅材料的不足,最大程度的發(fā)揮硅集成電路存在的潛力,在抗輻照電路,深亞微米器件,三維集成電路和高溫電子學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。SOI CMOS器件普遍應(yīng)用于航天系統(tǒng),核電設(shè)備電子,軍事工程等特殊領(lǐng)域。輻射環(huán)境產(chǎn)生的輻照效應(yīng)會(huì)造成電子元器件及集成電路的性能退化,出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤或永久性損傷,嚴(yán)重影響電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性,甚至完全失效,因此如何提高SOI器件的抗輻照性能成為近年來國內(nèi)外普遍研究的重點(diǎn)。本文對(duì)SOI CMOS器件在輻照環(huán)境下的各種物理機(jī)制,模型與模型參數(shù)進(jìn)行深入研究,分析總劑量輻照效應(yīng)對(duì)微電子器件性能的退化,研究SOI CMOS的抗輻照模型。論文的主要工作如下:1、詳細(xì)闡述輻照環(huán)境與SOI MOSFET器件基本物理特性,通過分析SOI MOSFET器件的總劑量輻射效應(yīng)和現(xiàn)有的抗輻照技術(shù),深入探討SOI CMOS器件電學(xué)特性退化機(jī)制如閾值電壓漂移、亞閾值斜率變化(泄漏電流增大)等,為后續(xù)抗總劑量輻射SOI MOSFET結(jié)構(gòu)提出奠定基礎(chǔ)。2、詳細(xì)闡述SOI MOSFET器件的抗總劑量輻照特性,從電路仿真的器件模型出發(fā),熟悉BiCMOS器件建模流程,順利完成SOI MOSFET抗輻照模型的建立,為器件抗輻照工藝與電路設(shè)計(jì)之間的連接提供橋梁。本文深入研究SOI器件的抗輻照特性,并在BSIM3SOI的Verilog-A模型基礎(chǔ)上順利完成了0.8??m SOI CMOS SPICE模型參數(shù)的提取和驗(yàn)證工作,提出抗輻照加固模型,為電路設(shè)計(jì)提供精度更高更準(zhǔn)確的模型仿真,提高電路輻射加固設(shè)計(jì)的成功率。
[Abstract]:Compared with traditional bulk silicon, SOI materials have high integration, strong radiation resistance, low power consumption, high speed, suitable for small size devices, which can overcome the shortage of bulk silicon materials and maximize the potential of silicon integrated circuits. Deep submicron devices, three-dimensional integrated circuits and high-temperature electronics have been widely used. SOI CMOS devices have been widely used in aerospace systems, nuclear power equipment electronics, military engineering and other special fields. The radiation effect caused by radiation environment will result in the degradation of the performance of electronic components and integrated circuits, the occurrence of logic errors or permanent damage, which will seriously affect the stability and reliability of electronic systems, and even the complete failure. Therefore, how to improve the radiation resistance of SOI devices has become the focus of research at home and abroad in recent years. In this paper, the physical mechanism, model and model parameters of SOI CMOS devices in irradiated environment are studied, the degradation of total dose irradiation effect to the performance of microelectronic devices is analyzed, and the anti-irradiation model of SOI CMOS is studied. The main work of this paper is as follows: 1. The radiation environment and the basic physical properties of SOI MOSFET devices are described in detail. By analyzing the total dose radiation effect of SOI MOSFET devices and the existing anti-irradiation techniques, The degradation mechanism of electrical characteristics of SOI CMOS devices such as threshold voltage drift, sub-threshold slope change (leakage current increase) and so on are discussed in detail. In order to lay a foundation for the subsequent development of the total dose radiation (SOI MOSFET) structure, the characteristics of total dose radiation resistance of SOI MOSFET devices are described in detail. Based on the device model of circuit simulation and familiar with the modeling process of BiCMOS devices, the establishment of SOI MOSFET anti-irradiation model is completed successfully. It provides a bridge for the connection between the device anti-irradiation process and the circuit design. In this paper, the anti-irradiation characteristics of SOI devices are deeply studied, and on the basis of the Verilog-A model of BSIM3SOI, the extraction and verification of the parameters of the 0.8m SOI CMOS SPICE model are successfully completed, and the anti-irradiation reinforcement model is proposed. It provides more accurate model simulation for circuit design and improves the success rate of circuit radiation reinforcement design.
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN386

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本文編號(hào)：2218475