本文關鍵詞：基于SOI CMOS的SRAM單粒子翻轉效應參數提取技術研究

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【摘要】：本論文受國家973基金項目“SOI器件抗輻照項目（No.6131720303）”的支持。隨著航天事業(yè)和核技術的發(fā)展，人們對微電子器件的高性能和高可靠性有了更迫切的需求。在外空間和核爆等輻射環(huán)境中，存在多種射線和粒子，會引發(fā)電路的各種不良效應，甚至使整個電路受到損壞，造成不可預測的嚴重后果。并且隨著集成電路工藝技術的提高，器件的尺寸也越來越小，單粒子效應對航天環(huán)境中電子設備的造成的影響也越來越嚴重。與傳統(tǒng)的體硅器件相比，SOI器件具有更強的抗單粒子翻轉效應能力。而且SOI技術徹底消除了體硅MOS器件的閂鎖效應，其電路還具有速度高、功耗低、集成度高等許多優(yōu)點，因此SOI技術被廣泛應用于軍事航天電子中。 6T SRAM是由兩個反相器構成的雙穩(wěn)態(tài)電路，是航天電子系統(tǒng)中對單粒子效應敏感的存儲單元。為了能夠簡單快速地模擬6T SRAM的單粒子翻轉效應并提取關鍵參數。本論文主要對基于SOI CMOS的6T SRAM的單粒子翻轉效應的進行計算機仿真，獲得翻轉閾值、臨界電荷、恢復時間和功耗等關鍵參數，，對新型SOI MOS器件的抗單粒子特性進行評估。首先用器件仿真軟件ISE-TCAD對單粒子條件下的單個SOI NMOS器件進行二維數值模擬，分析粒子LET值、漏極偏置電壓、入射位置和入射角度這四種因素對瞬態(tài)脈沖電流的影響，在此基礎上得到最壞情況下的單粒子入射SOI NMOS器件產生的瞬態(tài)脈沖電流。威布爾分布函數是可靠性研究領域中使用最為廣泛的模型，形狀參數的存在，使得威布爾分布函數模型在曲線的擬合上十分靈活。利用Matlab軟件將原始脈沖電流數據擬合成威布爾分布函數，得到威布爾分布函數的三個特征參數。將分段線性模型脈沖電流加入到Hspice仿真網表中，使用電路級仿真得到SRAM單元的翻轉閾值、臨界電荷等關鍵參數。將分段線性模型和威布爾分布模型仿真結果做對比，二者幾乎一致。同時對6T SRAM進行混合級仿真并獲得關鍵參數。當空間中的器件和集成電路暴露在總劑量電離輻射環(huán)境下，SOI器件的抗單粒子特性會惡化。因此，本文也研究了不同總劑量輻照對SRAM單粒子翻轉效應的影響，并和單粒子條件下的仿真結果做對比，發(fā)現(xiàn)總劑量耦合條件下SOI MOS器件的抗單粒子翻轉特性有所惡化。最后對加固型ROCK SRAM進行單粒子翻轉效應仿真，并和未加固的6T SRAM進行對比。
【關鍵詞】：SOI SRAM 單粒子翻轉 翻轉閾值 臨界電荷
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 SOI 技術10-12
• 1.3 輻照效應12-14
• 1.3.1 單粒子效應13-14
• 1.3.2 總劑量效應14
• 1.4 本文主要工作14-16
• 第二章 SOI 器件的單粒子翻轉效應16-32
• 2.1 SOI 器件中的單粒子翻轉效應16-19
• 2.1.1 單粒子翻轉效應16-17
• 2.1.2 SOI NMOS 中的單粒子效應17-19
• 2.2 單粒子入射產生的脈沖電流19-26
• 2.2.1 SOI MOS 器件的二維模型20-21
• 2.2.2 物理模型及仿真流程21-22
• 2.2.3 不同因素對瞬態(tài)電流的影響22-25
• 2.2.4 單粒子入射 SOI NMOS 的最大脈沖電流25-26
• 2.3 瞬態(tài)電流脈沖 Weibull 模型建模26-29
• 2.3.1 Weibull 模型和特征參數推導26-28
• 2.3.2 Weibull 模型擬合28-29
• 2.4 本章小結29-32
• 第三章 6TSRAM 的單粒子翻轉效應32-50
• 3.1 6T SRAM 單粒子翻轉效應32-35
• 3.1.1 引言32
• 3.1.2 6T SRAM 的單粒子翻轉效應原理32-35
• 3.2 電路級仿真35-39
• 3.2.1 基于 SOI CMOS 的 SRAM 單粒子翻轉效應電路級仿真35-38
• 3.2.2 基于 weibull 模型的電路級仿真38-39
• 3.3 混合級仿真39-42
• 3.4 總劑量耦合條件下的 SRAM 單粒子翻轉效應42-48
• 3.4.1 總劑量耦合條件下的脈沖電流42-44
• 3.4.2 電路級仿真44-45
• 3.4.3 總劑量耦合條件下的關鍵參數45-48
• 3.5 本章小結48-50
• 第四章 單粒子效應模擬方法在 SRAM 加固設計中的應用50-54
• 4.1 引言50-51
• 4.2 加固存儲單元的單粒子翻轉效應仿真51-54
• 4.2.1 基于 SOI 的 ROCK 單元的單粒子翻轉效應仿真51-54
• 第五章 總結和展望54-56
• 致謝56-58
• 參考文獻58-62

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 郭紅霞,張義門,陳雨生,周輝,肖偉堅,龔仁喜,賀朝會,龔建成;MOSFET單粒子翻轉效應的二維數值模擬[J];西安電子科技大學學報;2002年04期

2 卓青青;劉紅俠;郝躍;;NMOS器件中單粒子瞬態(tài)電流收集機制的二維數值分析[J];物理學報;2012年21期

本文編號：685561