我國航天航空事業(yè)正在飛速發(fā)展,航天器對于高性能且具有抗輻射能力的集成電路（integrated circuits,簡稱ICs）的需求十分迫切。隨著半導體工藝的不斷進步,器件尺寸不斷減小,節(jié)點電容和工作電壓不斷降低,時鐘頻率不斷上升,單粒子效應（Single Event Effect,簡稱SEE）已逐漸成為空間集成電路發(fā)生軟錯誤的主要原因。因此,在納米工藝下對SEE的研究十分重要。本文針對65nm CMOS體硅工藝,研究了單管受到粒子轟擊時的SEE的物理機理,并對加固技術的優(yōu)缺點進行了分析,然后結合電路設計和版圖設計,提出了反相器鏈、鎖存器和SRAM單元加固結構。本文主要取得了如下幾個方面的研究成果:（1）研究了N阱摻雜濃度發(fā)生變化時對單粒子瞬態(tài)（Single Event Transient,簡稱SET）效應的影響,發(fā)現(xiàn)在適當范圍內(nèi)增加N阱的摻雜濃度,可以減弱PMOS管受到粒子轟擊后產(chǎn)生的雙極放大效應,從而增強PMOS管的抗輻射能力,這為工藝加固提供了一定的理論依據(jù)。對于針對單管進行加固的隔離技術,當截止的PMOS受到粒子轟擊,使用隔離技術可以有效地抑制雙極放大效應,在PMOS漏極產(chǎn)生的... 

【文章來源】：安徽大學安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２太空中的輻射環(huán)境??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ?ｉｎ?ｓｐａｃｅ??

電路中的存儲狀態(tài)發(fā)生改變，邏輯電平出現(xiàn)翻轉，但是器件或者電路本身??沒有發(fā)生毀壞，常見的軟錯誤有ＳＥＴ，?ＳＥＵ等。各種單粒子效應的類型和錯誤??機制如圖１．３所示。??？單粒子燒毀??（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｅｖｅｎｔ?Ｂｕｒｎｏｕｔ，?ＳＥＢ）??？單粒子柵穿???—（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｅｖｅｎｔ?Ｇａｔｅ?Ｒｕｐｔｕｒｅ，?ＳＥＧＲ）??＇?Ｃ硬錯誤）一?？單粒子位移損傷??（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ?Ｄａｍａｇｅ＊?ＳＰＤＩ））??＾?？單粒子位硬錯誤??／?＼?（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｈａｒｄ?Ｅｒｒｏｒ，?ＳＨＥ）??粒＼?「???＾?－?？單粒子功能中斷??效?（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｅｖｅｎｔ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ，?ＳＥＦＩ）??＼應?？單粒子翻轉??＼?Ｊ?（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｅｖｅｎｔ?Ｕｐｓｅｔ，?ＳＥＵ）??？?單粒子閂鎖??（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｅｖｅｎｔ?Ｌａｔｃｈｕｐ，ＳＥＬ）??－＊單粒子多位翻轉????（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ?Ｂｉｔ?Ｕｐｓｅｔ，?ＭＢＵ）??？?單粒子擾動??（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｅｖｅｎｔ?Ｄｉｓｔｕｒｂ?？?ＳＥＤ）??？單粒子快速反向??（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｅｖｅｎｔ?Ｓｎａｐｂａｃｋ

單粒子效應于１９７０年首次被發(fā)現(xiàn)，自此太空中、軍用乃至商用的電子線路??中的單粒子效應日益受到人們的重視ｔ１５］。半導體材料受到高能粒子轟擊后，會??發(fā)生電離輻射，電離輻射將以兩種方式產(chǎn)生電荷，圖１．４顯示了電離輻射的詳細??過程ｔｌ６］。??第一是直接電離，由高能粒子直接電離產(chǎn)生電荷，這主要由重離子誘發(fā)產(chǎn)生。??重離子是指其核電荷數(shù)大于或等于２的離子。??在帶電粒子轟擊半導體材料并且穿過半導體材料的過程中，其能量逐漸損??失，并且沿著其運動軌跡會電離出電子－空穴對。高能粒子在半導體材料中運動??軌跡的長短稱為入射深度。通過將粒子轟擊的目標材料的密度進行歸一化，用線??性能量傳輸（Ｌｉｎｅａｒ?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ，簡稱ＬＥＴ）表示帶電粒子在穿過半導體材??６??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]SRAM存儲器抗單粒子翻轉加固設計技術研究[D]. 郭靖.哈爾濱工業(yè)大學 2015
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[3]集成電路單粒子效應建模與加固方法研究[D]. 劉必慰.國防科學技術大學 2009

碩士論文
[1]基于體硅CMOS工藝的SRAM單元SEU加固研究[D]. 陳子洋.安徽大學 2018
[2]65nm體硅CMOS工藝下SRAM單元抗輻照加固方法研究[D]. 肖松松.安徽大學 2018
[3]SRAM存儲單元抗單粒子翻轉研究[D]. 丁朋輝.安徽大學 2017
[4]基于65NM體硅CMOS工藝SRAM 6管單元抗輻射加固技術的研究[D]. 李國慶.安徽大學 2016
[5]納米集成電路單粒子瞬變中電荷收集機理及加固方法研究[D]. 林子壬.國防科學技術大學 2013
[6]三模冗余系統(tǒng)中的同步研究[D]. 袁果.西南交通大學 2008



本文編號：3120409