發(fā)布時間：2018-05-12 04:58

  本文選題：重離子 + 微納級��； 參考：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)》2017年博士論文

【摘要】：隨著國家空間探測任務(wù)需求的日益增加,重離子引起宇航元器件的單粒子效應(yīng)成為在軌航天器可靠性的關(guān)鍵影響因素。近年來,半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展,促使SRAM器件的特征尺寸進入微納級別,存儲節(jié)點的電壓、電容不斷降低,導(dǎo)致器件的臨界電荷不斷減小,使得單個重離子引起微納級SRAM器件的單粒子效應(yīng)變的越來越敏感,嚴重威脅航天器的在軌運行。本文利用蘭州重離子加速器提供的重離子輻照待測器件,系統(tǒng)研究了重離子參數(shù)對微納級SRAM器件單粒子效應(yīng)的影響,主要包括:重離子LET值對電路級加固SOI/SRAM器件的單粒子翻轉(zhuǎn)敏感性的影響;重離子能量對系統(tǒng)級加固Bulk/SRAM器件的多位翻轉(zhuǎn)的影響;以及重離子射程對微納級SOI/SRAM器件單粒子翻轉(zhuǎn)截面的影響;揭示了重離子參數(shù)影響微納級SRAM器件單粒子效應(yīng)的微觀機制,旨在為微納級SRAM器件的抗輻射加固以及單粒子效應(yīng)測試技術(shù)提供一定的基礎(chǔ)理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。具體研究內(nèi)容和成果如下:首先,系統(tǒng)研究了重離子LET值對6T/SRAM器件(未加固)和ADE/SRAM器件(加固)的單粒子翻轉(zhuǎn)敏感性的影響,測量了兩類器件的σ-LET特征曲線,計算了其臨界電荷和飽和截面,并分析了引起臨界電荷和飽和截面差異的原因。ADE指在傳統(tǒng)的6T/SRAM存儲單元的反饋回路上增加晶體管來增大臨界電荷。實驗結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)6T/SRAM器件,采用ADE加固的器件LET閾值(LETth)從15.7 MeV·cm2/mg 提高到了 28.3 MeV·cm2/mg,飽和翻轉(zhuǎn)截面(σsat)從 4.4 μm2/bit 下降到了 1.6μm2/bit。通過測量σADE和σ6T的比值,計算出了 ADE的電阻值約為21 kΩΩ。此外,在ADE/SRAM器件中,發(fā)現(xiàn)了 0 → 1和1 → 0翻轉(zhuǎn)具有不同的敏感性。這與存儲單元反饋回路上的反饋時間(tFB)和恢復(fù)時間(tREC)有關(guān)。當tFBtREC時,較難發(fā)生SEU;當tFBtREC時,比較容易發(fā)生SEU。通過激光輻照待測器件,驗證了理論解釋的正確性,對比了激光與重離子輻照的實驗結(jié)果,實驗結(jié)果呈現(xiàn)出較好的一致性。通過該部分的研究分析表明ADE元件對于提高器件抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力具有顯著的效果。其次,開展了重離子能量對系統(tǒng)級加固Bulk/SRAM器件的多位翻轉(zhuǎn)的特性研究。利用重離子輻照了具有糾錯編碼(ECC)的65 nm SRAM器件,研究了其"偽多位翻轉(zhuǎn)(FMBU)"的敏感性。實驗結(jié)果表明,Bi離子產(chǎn)生的電荷徑跡的影響范圍覆蓋了多個靈敏單元,使得"糾一檢二"的漢明碼失效,降低了 ECC的性能。運用概率論的方法對FMBU數(shù)據(jù)進行了分析,發(fā)現(xiàn)了 FMBU的數(shù)據(jù)特性,并引申到了 MCU的數(shù)據(jù)分析,其結(jié)果為FMBU以及MCU的數(shù)據(jù)分析提供理論指導(dǎo)和幫助,完善了判別MCU的基本法則。提議在未來的空間應(yīng)用中,需考慮更高層次的編碼算法來抵抗SEU。最后,研究了重離子射程對微納級SOI/SRAM器件單粒子翻轉(zhuǎn)截面的影響�；贖IRFL提供的Kr和Bi離子測量了 0.5 μm、0.35 μm、0.18 μm及0.13 μm四種工藝尺寸下的SOI/SRAM器件的離子射程閾值。實驗結(jié)果表明離子射程閾值與器件種類以及離子種類都有很強的依賴關(guān)系,揭示了高能重離子在器件靈敏區(qū)沉積能量的大小是影響單粒子翻轉(zhuǎn)截面的關(guān)鍵影響因素�；谧顗牡碾x子射程閾值的計算公式,計算了這四種器件的離子射程閾值,并與實驗結(jié)果進行了對比,結(jié)果表明有的計算值大于實驗值,有的卻小于實驗值,兩者誤差較大,特別是在0.18 μm的ADE器件中,計算值達到實驗值的近兩倍。因此該公式需要進一步改進和完善。通過該部分的研究分析表明離子射程閾值對于預(yù)估器件的在軌錯誤率來說是一個重要參數(shù),迫切需要提出更準確的模型來描述和計算離子射程閾值。
[Abstract]:In recent years , the effect of heavy ion LET on single particle inversion sensitivity of micro - nano SRAM device is studied . The effect of heavy ion LET on single particle inversion sensitivity of micro - nano SRAM device is studied . The experimental results show that the ion range threshold value is more than the experimental value . The experimental results show that the ion range threshold value is more than the experimental value . The results show that the ion range threshold value is more than the experimental value . The experimental results show that the ion range threshold value is more than the experimental value . The results show that the ion range threshold is an important parameter for estimating the error rate of the device . The results show that the ion range threshold is an important parameter for estimating the error rate of the device .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：V443;TL56

【相似文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王斌;重離子輻照微納級SRAM器件單粒子效應(yīng)研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所);2017年

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本文編號：1877199