本文關(guān)鍵詞：單粒子效應(yīng)瞬態(tài)電荷收集的試驗(yàn)研究　出處：《中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：空間輻射環(huán)境誘發(fā)的單粒子效應(yīng)是由單個(gè)高能粒子在器件的材料內(nèi)沉積能量產(chǎn)生電離電荷形成瞬態(tài)脈沖,導(dǎo)致的器件工作狀態(tài)發(fā)生變化或功能失效。高能粒子在器件中,通過(guò)直接電離或間接電離產(chǎn)生電荷,電離電荷經(jīng)歷漂移、擴(kuò)散、復(fù)合等作用后被電路的敏感節(jié)點(diǎn)被收集,在收集電荷超過(guò)一定閾值后,器件產(chǎn)生異�，F(xiàn)象。單個(gè)高能粒子轟擊器件產(chǎn)生電離電荷,并被收集形成瞬態(tài)電荷脈沖是眾多類(lèi)型單粒子效應(yīng)的根源,是深入研究各類(lèi)單粒子效應(yīng)的基礎(chǔ)。隨著半導(dǎo)體器件工藝技術(shù)的進(jìn)步及特征尺寸的減小,對(duì)單粒子效應(yīng)的認(rèn)識(shí)需要在更精細(xì)、更準(zhǔn)確的空間和時(shí)間尺度加以掌握和實(shí)現(xiàn);因此需要能夠?qū)瘟Ｗ有?yīng)在器件中的收集電荷進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單粒子效應(yīng)的參數(shù)提取建模、傳播機(jī)理及加固設(shè)計(jì)研究。本文利用脈沖激光開(kāi)展單粒子效應(yīng)瞬態(tài)電荷脈沖試驗(yàn)研究,對(duì)其收集電荷量及收集電荷脈沖進(jìn)行測(cè)試測(cè)量與研究。單粒子效應(yīng)瞬態(tài)電荷測(cè)量和收集工作對(duì)單粒子效應(yīng)研究具有重要意義。本文的主要研究?jī)?nèi)容及研究成果如下:(1)選取典型CMOS工藝器件(SRAM),開(kāi)展SEU效應(yīng)瞬態(tài)電荷試驗(yàn):開(kāi)展脈沖激光輻照誘發(fā)SRAM的SEU效應(yīng)試驗(yàn),利用SEU效應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)確定SEU效應(yīng)的閾值及截面。利用脈沖激光試驗(yàn)裝置和快脈沖電荷收集測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量SRAM芯片電源管腳間的單粒子效應(yīng)瞬態(tài)電荷,初步建立收集電荷與SEU效應(yīng)翻轉(zhuǎn)截面之間的關(guān)系。(2)選取典型的BJT工藝器件,進(jìn)行SET效應(yīng)瞬態(tài)電荷試驗(yàn):針對(duì)線性器件的SET波形特征及收集電荷進(jìn)行細(xì)致的試驗(yàn)評(píng)估,研究影響SET脈沖的激光輻照位置、激光聚焦深度、激光能量等因素。全芯片激光輻照評(píng)估,進(jìn)行該芯片的最壞情況分析,并進(jìn)行敏感器件定位。(3)針對(duì)BJT器件產(chǎn)生的SET脈沖,進(jìn)行SET脈沖防護(hù)實(shí)驗(yàn)研究:利用仿真軟件Hspice對(duì)電路建模并在敏感節(jié)點(diǎn)注入電荷,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行濾波電路等防護(hù)設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該防護(hù)設(shè)計(jì),并討論該設(shè)計(jì)在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的合理性。
[Abstract]:The single event effect induced by the space radiation environment is caused by the deposition of energy from a single high-energy particle in the material of the device to produce ionization charges, forming transient pulses, resulting in the change of the device's working state or the failure of its function. High energy particles are produced by direct ionization or indirect ionization in the device, and the ionizing charge is subjected to drift, diffusion and recombination. After that, the sensitive nodes of the circuit are collected, and the abnormal phenomenon occurs when the collection charge exceeds a certain threshold. The ionization charge generated by a single high-energy particle bombardment device is collected and formed into transient charge pulses. It is the root of many types of single event effects, and is the basis for further research of various single event effects. With the progress of technology and reduce the feature size of semiconductor devices, understanding of the single particle effect needs to grasp and implement in finer and more accurate spatial and temporal scales; therefore need to be able to real-time testing of single particle effect in the charge collection device, and then realize the parameters of single particle effect extraction research and design transmission mechanism modeling, reinforcement. In this paper, a single particle effect transient charge pulse test is carried out by pulsed laser, and the amount of charge collected and the collection of charge pulse are measured and studied. The measurement and collection of transient charge in single particle effect is of great significance to the study of single particle effect. The main research contents and research results in this paper are as follows: (1) select typical CMOS process devices (SRAM), carry out SEU effect transient charge test: carry out the SEU effect test of SRAM induced by pulsed laser irradiation, and determine the threshold and cross section of SEU effect by SEU effect detection system. The single event effect transient charge between the power pins of the SRAM chip is measured by the pulsed laser test device and the fast pulse charge collection test system, and the relationship between the collection charge and the SEU effect reversal section is initially established. (2) select typical BJT process devices and carry out the SET effect transient charge test. For the detailed evaluation of the SET waveform characteristics and collecting charge of linear devices, we study the factors that influence the SET pulse position, laser depth and laser energy. All chip laser irradiation is evaluated, the worst case analysis of the chip is carried out, and the sensitive device is positioned. (3) aiming at the SET pulse generated by BJT devices, SET pulse protection experiment is carried out. The simulation software Hspice is used to model the circuit and charge the sensitive nodes, and on this basis, filter circuit and other protective designs are carried out. The protection design is verified by the experiment, and the rationality of the design in different application scenes is discussed.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V524

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本文編號(hào)：1343343