溫度對(duì)NMOSFET單粒子瞬態(tài)電荷收集影響規(guī)律數(shù)值模擬
發(fā)布時(shí)間：2020-08-09 06:31
【摘要】：本文以NMOSFET晶體管為研究對(duì)象,基于TCAD仿真模擬軟件對(duì)單粒子瞬態(tài)進(jìn)行模擬分析,系統(tǒng)地研究了溫度、線性能量傳遞(liner energy transfer,LET)、電場和入射角度等單因素,以及溫度與LET值、電場和入射角度協(xié)同作用對(duì)單粒子瞬態(tài)效應(yīng)和電荷收集的影響。具體研究內(nèi)容和創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:基于模擬仿真分析了溫度對(duì)單粒子電荷收集的影響。溫度和電荷收集量存在拋物線關(guān)系。隨溫度升高載流子的遷移率升高,在運(yùn)動(dòng)過程中獲得較高的動(dòng)能并發(fā)生二次電離,誘導(dǎo)更多電荷產(chǎn)生,隨溫度的升高二次電離減弱,但器件內(nèi)部電場升高,使得電荷收集量隨溫度增加先減小后增加。此外,基于溫度的研究結(jié)果對(duì)溫度和其它因素的協(xié)同作用進(jìn)行研究,溫度升高促進(jìn)LET值對(duì)收集電荷的作用;在低溫下電場對(duì)電荷收集影響較大;入射角度越大有效LET值越大,故溫度升高促進(jìn)入射角度對(duì)收集電荷的作用。基于模擬仿真分析溫度對(duì)單粒子瞬態(tài)的影響。瞬態(tài)電流的峰值隨溫度升高而降低,隨溫度降低載流子遷移率高導(dǎo)致初始電流增加;瞬態(tài)持續(xù)時(shí)間隨溫度升高而升高,隨溫度升高載流子的擴(kuò)散系數(shù)減小。此外研究了溫度和LET值、電場和入射角度的協(xié)同作用,發(fā)現(xiàn)LET值對(duì)瞬態(tài)電流峰值低溫度下影響大;在高溫下LET值對(duì)電流持續(xù)時(shí)間變化影響大;溫度顯著的影響了電場對(duì)單粒子瞬態(tài)的作用;對(duì)溫度和入射角度而言,入射角度越大有效LET值越大,故入射角度對(duì)單粒子瞬態(tài)的影響規(guī)律具有溫度依賴性。本文進(jìn)行了NMOSFET單粒子瞬態(tài)及電荷收集溫度依賴性的仿真模擬研究,并取得了一定的結(jié)果,揭示了載流子遷移率與溫度和單粒子瞬態(tài)及電荷收集的相關(guān)性,為今后的MOSFET單粒子瞬態(tài)效應(yīng)數(shù)值模擬評(píng)價(jià)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN386
【圖文】：
是由于空間輻射環(huán)境中高能帶電粒子擊中微電子器件敏感部位，產(chǎn)生電離作用而導(dǎo)致額外電荷產(chǎn)生，致使器件邏輯狀態(tài)改變、功能受到干擾或失效等故障。當(dāng)帶電粒子通過半導(dǎo)體器件時(shí)，會(huì)在有源區(qū)域和襯底而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)如圖1-1所示。產(chǎn)生電子-空穴對(duì)多少可用線性能量傳遞(LET 值)其單位表示為 MeV·cm2/mg。單粒子瞬態(tài)可能造成電路中斷，邏輯翻轉(zhuǎn)，甚至是不可修復(fù)的器件損壞等�；陔娮悠骷膿p傷狀態(tài)將單粒子效應(yīng)可以分為以下幾種類型，包括：單粒子瞬態(tài)(SingleEvent Transient, SET)、單粒子翻轉(zhuǎn)(Single Event Upset， SEU)、單粒子鎖定(SingleEvent Latchup，SEL)、單粒子燒毀(Single Event Burnout，SEB)、單粒子?xùn)糯?SingleEvent Gate Rupture， SEGR)等。大量研究表明，SET 效應(yīng)尤為重要
圖 1-5 柵極電壓與溝道跨導(dǎo)：溫度對(duì) NMOS (左)和 PMOS (右)器件的溝道電導(dǎo)的影響[15]國外很早就對(duì)單粒子效應(yīng)對(duì)溫度依賴性進(jìn)行研究。1986 年，W. J. Stapor[16]等人研究 63MeV 質(zhì)子和 65MeV α 束流輻照條件下溫度對(duì) NMOS/電阻負(fù)載 SRAM，測量了溫度對(duì) SEU 截面的影響。研究結(jié)果表明，這些器件的 SEU 截面隨著溫度的升高而增加。圖 1-6 (a) 質(zhì)子的橫截面與溫度的關(guān)系 (b) α 粒子的截面與溫度的關(guān)系[16](a)(b)
1-5 柵極電壓與溝道跨導(dǎo)：溫度對(duì) NMOS (左)和 PMOS (右)器件的溝道電導(dǎo)的影響[國外很早就對(duì)單粒子效應(yīng)對(duì)溫度依賴性進(jìn)行研究。1986 年，W. J. Stapor[究 63MeV 質(zhì)子和 65MeV α 束流輻照條件下溫度對(duì) NMOS/電阻負(fù)載 SRA了溫度對(duì) SEU 截面的影響。研究結(jié)果表明，這些器件的 SEU 截面隨著溫而增加。
本文編號(hào)：2786749
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN386
【圖文】：
是由于空間輻射環(huán)境中高能帶電粒子擊中微電子器件敏感部位，產(chǎn)生電離作用而導(dǎo)致額外電荷產(chǎn)生，致使器件邏輯狀態(tài)改變、功能受到干擾或失效等故障。當(dāng)帶電粒子通過半導(dǎo)體器件時(shí)，會(huì)在有源區(qū)域和襯底而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)如圖1-1所示。產(chǎn)生電子-空穴對(duì)多少可用線性能量傳遞(LET 值)其單位表示為 MeV·cm2/mg。單粒子瞬態(tài)可能造成電路中斷，邏輯翻轉(zhuǎn)，甚至是不可修復(fù)的器件損壞等�；陔娮悠骷膿p傷狀態(tài)將單粒子效應(yīng)可以分為以下幾種類型，包括：單粒子瞬態(tài)(SingleEvent Transient, SET)、單粒子翻轉(zhuǎn)(Single Event Upset， SEU)、單粒子鎖定(SingleEvent Latchup，SEL)、單粒子燒毀(Single Event Burnout，SEB)、單粒子?xùn)糯?SingleEvent Gate Rupture， SEGR)等。大量研究表明，SET 效應(yīng)尤為重要
圖 1-5 柵極電壓與溝道跨導(dǎo)：溫度對(duì) NMOS (左)和 PMOS (右)器件的溝道電導(dǎo)的影響[15]國外很早就對(duì)單粒子效應(yīng)對(duì)溫度依賴性進(jìn)行研究。1986 年，W. J. Stapor[16]等人研究 63MeV 質(zhì)子和 65MeV α 束流輻照條件下溫度對(duì) NMOS/電阻負(fù)載 SRAM，測量了溫度對(duì) SEU 截面的影響。研究結(jié)果表明，這些器件的 SEU 截面隨著溫度的升高而增加。圖 1-6 (a) 質(zhì)子的橫截面與溫度的關(guān)系 (b) α 粒子的截面與溫度的關(guān)系[16](a)(b)
1-5 柵極電壓與溝道跨導(dǎo)：溫度對(duì) NMOS (左)和 PMOS (右)器件的溝道電導(dǎo)的影響[國外很早就對(duì)單粒子效應(yīng)對(duì)溫度依賴性進(jìn)行研究。1986 年，W. J. Stapor[究 63MeV 質(zhì)子和 65MeV α 束流輻照條件下溫度對(duì) NMOS/電阻負(fù)載 SRA了溫度對(duì) SEU 截面的影響。研究結(jié)果表明，這些器件的 SEU 截面隨著溫而增加。
【參考文獻(xiàn)】
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1 王天琦;影響納米CMOS器件單粒子效應(yīng)電荷收集共享關(guān)鍵問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年
本文編號(hào)：2786749
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