【摘要】：隨著集成電路特征尺寸的不斷減小以及工作頻率的不斷提升,集成電路的電磁兼容問題越來越受關(guān)注。宇航環(huán)境下的電子設(shè)備,長時間工作在狹小密閉的空間,同時還會受到空間輻射的影響,使得空間應(yīng)用集成電路不僅要面對電磁兼容問題,還需要考慮輻射效應(yīng)以及老化損傷等問題。電壓基準(zhǔn)電路用于給整個電路提供基準(zhǔn)電壓,是集成電路的心臟。在極端環(huán)境下,電壓基準(zhǔn)電路的輸出電壓容易受到影響,從而改變整個電路的穩(wěn)定性。本文通過理論分析、仿真及實驗,研究了SOI(Silicon-on-insulator,絕緣襯底上的硅)器件的電磁兼容與老化的協(xié)同效應(yīng),SOI工藝電壓基準(zhǔn)電路的電磁兼容與總劑量輻照的協(xié)同效應(yīng)。首先,針對研究對象以及具體的實驗內(nèi)容進行了詳細介紹。研究對象包括三款電壓基準(zhǔn)電路。通過高低溫電學(xué)特性測試、電磁敏感度測試以及總劑量輻照試驗,驗證了總劑量輻照對電路的電學(xué)特性以及電磁敏感度產(chǎn)生的影響。然后,對SOI器件在電磁干擾作用下的失效機理以及老化特性進行了研究。通過理論計算,分析了器件漏電流在電磁干擾作用下產(chǎn)生直流偏移的機理。結(jié)合器件老化損傷機理,分析了老化對器件電學(xué)特性以及電磁敏感度的作用機理,并通過加速老化實驗以及電磁敏感度測試進行了驗證。結(jié)論是,器件漏電流在電磁干擾作用下產(chǎn)生直流偏移的原因是器件具有非線性,老化效應(yīng)降低了器件的非線性,從而降低了器件的敏感度。接著,對電路在電磁干擾作用下的失效機理展開了研究。電磁敏感度的測試結(jié)果顯示,本文中電壓基準(zhǔn)電路在干擾作用下的失效方式為輸出基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生了負向直流偏移。通過分析從不同管腳注入干擾時電路的失效機理,得出電壓基準(zhǔn)電路在電磁干擾作用下產(chǎn)生直流偏移的原因是電路具有非線性,并通過仿真對失效方式進行驗證。結(jié)合兩個對比電路的結(jié)構(gòu)以及敏感度測試結(jié)果進行了分析,得出的結(jié)論是電路的非線性越強,則敏感度越大。最后,研究了總劑量輻照對電路的電學(xué)特性以及電磁敏感度的作用機理。結(jié)合總劑量輻照對器件的損傷機理,通過理論計算分析了器件參數(shù)偏移對電路電學(xué)特性的影響,并通過仿真進行了驗證。分析了器件參數(shù)偏移對電路非線性的影響,并結(jié)合敏感度仿真結(jié)果,得出的結(jié)論是器件參數(shù)偏移通過改變電路的非線性來影響電路的電磁敏感度。對比了輻照前后以及退火后電壓基準(zhǔn)電路中低頻的電路敏感度測試結(jié)果,定位了引起中低頻電磁敏感度增加的參數(shù)。對比了高頻電磁敏感度測試結(jié)果以及定向耦合器中記錄的功率值,得出的結(jié)論是總劑量輻照影響了電路中的寄生電容參數(shù),從而改變了輻照后高頻電磁敏感度。
【圖文】：

部分提供理論基礎(chǔ)。逡逑２．１邐ＳＯＩ器件特性逡逑如圖２＿１所示，ＳＯＩ器件與體硅器件的區(qū)別主要體現(xiàn)在ＳＯＩ器件比體硅器件多逡逑了一個氧化層，從而實現(xiàn)了全介質(zhì)隔離。通過離子注入的方法可以在硅材料中引入逡逑一個隱埋氧化層。除了這個氧化層外，ＳＯＩ器件與體硅器件的工藝非常接近。此外，逡逑ＳＯＩ器件沒有體硅器件中的“阱”，比體硅器件的工藝更簡單。隱埋氧化層的存在逡逑使ＳＯＩ器件具有很多的優(yōu)點，但體區(qū)處于懸浮的狀態(tài)也使得ＳＯＩ器件存在很多問逡逑題。逡逑４Ｍ邐４ｊｍ逡逑ｍ邐ｍ邐ｍ0ｍ邐ｆ９邋ｆ逡逑ｙ邋ｆ丨ｆ邋＾丨＾邋ｍ邐丨N逡逑７７＾邋ｒ７７７Ｕ＾Ｗ＿ｒ７７７７１＿｜ｊ＾＿ｆＺ＾＿Ｐ７７｜邋＼／／／＾＾ｉ＾／／／／／／／／＼？＾？ｙ／／／逡逑襯底邐襯底逡逑ａ）體硅ＣＭＯＳ器件邐ｂ）邋ＳＯＩ邋ＣＭＯＳ器件逡逑ａ）邋Ｂｕｌｋ邋ｓｉｌｉｃｏｎ邋ＣＭＯＳ邋ｄｅｖｉｃｅｓ邐ｂ）邋ＳＯＩ邋ＣＭＯＳ邋ｄｅｖｉｃｅｓ逡逑圖２－１邋ＣＭＯＳ器件的示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＣＭＯＳ邋ｄｅｖｉｃｅｓ逡逑２．１．１邐ＳＯＩ器件分類逡逑ＳＯＩ器件頂層硅膜的厚度直接影響著整個器件的特性�？梢愿鶕�(jù)頂層硅膜的厚逡逑度和最大耗盡層的寬度來區(qū)分ＳＯＩ器件ｆ３５ｌ當(dāng)硅膜厚度大于兩倍的最大耗盡寬度逡逑時，稱之為部分耗盡器件（ＰＤ：邋Ｐａｒｔｉａｌｌｙ邋Ｄｅｐｌｅｔｅｄ），也就是ＰＤＳＯＩ器件。中性體區(qū)逡逑５逡逑

在每克硅上沉積１０＿５焦耳的輻射能量，而Ｇｙ的定義是在每千克物質(zhì)內(nèi)沉積１焦耳逡逑的輻射能量。這兩個單位可以進行互換，互換的比例為ｌＧｙ＝１０0ｒａｄ（Ｓｉ）�？倓┝枯楀义险盏脑韴D如圖２－２所示。逡逑＿Ｌ＿Ｅｍｐｔｙ邋＆逡逑邐邐４．ｑｐＦｉｌ］ｅｄ逡逑廣、八”ｗ邐ｓｉ0２邋邐Ｅｖ逡逑ｊ邋Ｓｉ邋／邋ＳｉＣ逡逑圖２－２總劑量輻照原理圖［３７］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ２－２邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋ＴＩＤ邋ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ＾７＾逡逑以ＮＭＯＳ為例，總劑量輻照能夠產(chǎn)生電子空穴對，其中一部分電子空穴對會逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN432

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 白會新;李洪革;謝樹果;蘇東林;;抗電磁干擾低電壓CMOS放大器設(shè)計[J];電子學(xué)報;2015年09期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

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本文編號：2639927