發(fā)布時(shí)間：2020-12-02 17:34

　　中子輻射存在于大氣層、地表、核爆等環(huán)境中,其引發(fā)的單粒子效應(yīng)對(duì)航空航天的電子設(shè)備穩(wěn)定工作有較大的影響。隨著集成電路工藝朝著小尺寸的方向發(fā)展,使得構(gòu)成SRAM（Static Random-Access Memory）單元的晶體管面積減小、晶體管之間的間距減小,從而單一中子輻射產(chǎn)生多比特翻轉(zhuǎn)的情形經(jīng)常出現(xiàn)。電荷共享效應(yīng)是中子等粒子造成多比特翻轉(zhuǎn)的重要原因,工藝尺寸變小使得單粒子效應(yīng)產(chǎn)生的電荷更容易被多個(gè)晶體管器件收集。工藝尺寸變化使得晶體管電荷收集的范圍發(fā)生改變,從而影響提取的敏感體參數(shù),對(duì)中子單粒子翻轉(zhuǎn)截面造成影響。RPP（Rectangular Parallelepiped）模型被廣泛運(yùn)用于各種單粒子仿真的敏感體中,但隨著工藝尺寸的變小,其關(guān)于電荷收集的誤差也在增大。針對(duì)以上問題,本文從器件電路級(jí)和核反應(yīng)級(jí)出發(fā),使用Sentaurus TCAD（Technology Computer Aided Design）工具仿真研究了電荷共享效應(yīng),使用Geant4工具預(yù)測(cè)研究了中子多比特翻轉(zhuǎn)效應(yīng),研究工作概述如下:1、針對(duì)中芯國(guó)際40nm的體硅工藝,建立了NMOS、PMOS的器件模型,并與該工藝... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

衛(wèi)星故障發(fā)生原因統(tǒng)計(jì)[1]

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文20圖3-1SDE中建立包含5個(gè)NMOS的器件模型3.1.2網(wǎng)格生成工具簡(jiǎn)介Sentaurus內(nèi)置的網(wǎng)格生成工具是基于有限元的網(wǎng)格生成工具，運(yùn)用了多種算法以及一些創(chuàng)新的思路為2D和3D設(shè)備提供高質(zhì)量的空間離散化，可應(yīng)用在半導(dǎo)體器件仿真、工藝仿真等方面。網(wǎng)格生成工具可以被其他一些工具調(diào)用，例如在SDE工具中在可以通過Scheme腳本調(diào)用網(wǎng)格生成工具，網(wǎng)格生成工具也可以直接在Linux終端上運(yùn)行。在SentaurusTCAD中內(nèi)置了三種不同的網(wǎng)格生成工具，分別是Mesh、Noffset3D、SentaurusMesh（SNMesh），根據(jù)需要的不同選擇相應(yīng)的網(wǎng)格生成工具。Noffset3D是一種先進(jìn)的前向網(wǎng)格生成器，能夠生成二維三角形網(wǎng)格和三維四面體網(wǎng)格，產(chǎn)生的網(wǎng)格可以包含幾乎平行于給定半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)表面的元素層。Mesh是一個(gè)軸向的網(wǎng)格生成器，在2D中生成沒有鈍角的網(wǎng)格，在3D中產(chǎn)生較少限制的Delaunay網(wǎng)格。Mesh能夠讀入.bnd、.cmd類型的文件，通過Mesh工具可以生成包含器件結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的tdr文件，Mesh也能夠讀入tdr格式的文件，但使用時(shí)要注意命名重疊問題。SentaurusMesh是一款強(qiáng)大的網(wǎng)格生成器，能夠生成軸向網(wǎng)格、張量積網(wǎng)格以及二維和三維的分層網(wǎng)格，還提供了一套工具，可以對(duì)邊界表示和網(wǎng)格進(jìn)行操作。根據(jù)三種不同網(wǎng)格生成工具的特性可知，Noffset3D適合于在器件模型表面主要由非軸向和曲向構(gòu)成的情況，Mesh適合于器件表面由軸向構(gòu)成的情況，SentaurusMesh適合于器件模型表面大多數(shù)是由軸向構(gòu)成的情況。本文建立的器件模型是普

第三章基于TCAD的器件建模及電荷共享效應(yīng)研究21通的體硅MOSFET，不適合于用Noffset3D來生成網(wǎng)格，為了對(duì)比兩種MESH工具的不同，在SDE編輯好器件結(jié)構(gòu)之后分別采用Mesh和SNMesh兩種工具進(jìn)行網(wǎng)格生成，SNMesh使用默認(rèn)參數(shù)，Mesh使用“-P-Ftdr”參數(shù)，建立好的兩個(gè)器件模型僅網(wǎng)格生成工具的不同。圖3-2(a)、(b)分別是使用SNMesh和Mesh工具生成的器件模型沿Z軸的平面截圖，由截圖可以看出，SNMesh生成的網(wǎng)格比較規(guī)整，包含的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)較多。(a)(b)圖3-2兩種MESH工具生成的器件模型沿Z軸的截面圖。(a)SNMesh；(b)Mesh在一些網(wǎng)格生成的情況下，用SNMesh工具生成網(wǎng)格效果比Mesh工具生成的要好，但是SNMesh生成網(wǎng)格的模型可能在器件仿真中消耗更多的時(shí)間，本文在使用兩種工具進(jìn)行同等器件仿真操作時(shí)發(fā)現(xiàn)SNMesh網(wǎng)格仿真消耗的時(shí)間是Mesh的數(shù)倍。此外，無(wú)論使用Mesh還是SNMesh生成網(wǎng)格，網(wǎng)格大小的定義很重要，較密網(wǎng)格可以得到更高的準(zhǔn)確度，但是在SDevice仿真時(shí)將消耗更多的時(shí)間，而SDevice工具仿真一般比較耗時(shí)，因此在選擇Mesh工具時(shí)需要在準(zhǔn)確度和時(shí)間上進(jìn)行衡量。在生成網(wǎng)格時(shí)，往往是分區(qū)域網(wǎng)格劃分，在需要精密的地方進(jìn)行密集的網(wǎng)格布局，不合理的網(wǎng)格可能在SDevice仿真中造成收斂問題。3.1.3SDevice工具簡(jiǎn)介SentaurusDevice是通過數(shù)值模擬的方式來對(duì)器件進(jìn)行模擬的，根據(jù)一系列的方程來計(jì)算電流、電壓、電荷的值，它的計(jì)算是基于一個(gè)個(gè)離散的網(wǎng)格點(diǎn)，所以只是對(duì)原始設(shè)備的近似模擬，模擬的準(zhǔn)確度與網(wǎng)格的劃分有關(guān)。SDevice支持1D、2D、3D仿真，支持器件仿真和器件級(jí)-Spice電路級(jí)混合仿真，混合仿真不局限于單個(gè)器件的仿真，可以將多個(gè)不同的器件模型放在一起仿真，并可以為不同的器件模型指定不同的物理模型，提高了仿真的靈活度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]應(yīng)用中國(guó)散裂中子源9號(hào)束線端研究65 nm微控制器大氣中子單粒子效應(yīng)[J]. 胡志良,楊衛(wèi)濤,李永宏,李洋,賀朝會(huì),王松林,周斌,于全芝,何歡,謝飛,白雨蓉,梁天驕.  物理學(xué)報(bào). 2019(23)
[2]粒子入射條件對(duì)28 nm SRAM單元單粒子電荷共享效應(yīng)影響的TCAD仿真研究[J]. 金鑫,唐民,于慶奎,張洪偉,梅博,孫毅,唐路平.  電子與封裝. 2019(06)
[3]中國(guó)散裂中子源在大氣中子單粒子效應(yīng)研究中的應(yīng)用評(píng)估[J]. 王勛,張鳳祁,陳偉,郭曉強(qiáng),丁李利,羅尹虹.  物理學(xué)報(bào). 2019(05)
[4]臨近空間中子輻射環(huán)境分析及其引起的單粒子效應(yīng)預(yù)計(jì)研究[J]. 張戰(zhàn)剛,雷志鋒,師謙,岳龍,黃云,恩云飛.  空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[5]一種抗單粒子多節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)單元[J]. 胡春艷,岳素格,陸時(shí)進(jìn),劉琳,張曉晨.  微電子學(xué). 2018(03)
[6]65 nm體硅工藝NMOS中單粒子多瞬態(tài)效應(yīng)的研究[J]. 梁永生,吳郁,鄭宏超,李哲.  電子科技. 2018(01)
[7]體硅90nm SRAM重離子單粒子多位翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬[J]. 羅尹虹,張鳳祁,郭紅霞,陳偉,丁李利.  現(xiàn)代應(yīng)用物理. 2017(01)
[8]中子單粒子效應(yīng)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J]. 楊善潮,齊超,劉巖,郭曉強(qiáng),金曉明,陳偉,白小燕,林東生,王桂珍,王晨輝,李斌.  強(qiáng)激光與粒子束. 2015(11)
[9]中子單粒子效應(yīng)TCAD仿真[J]. 解磊,代剛,李順,梁堃.  強(qiáng)激光與粒子束. 2015(08)
[10]一種新穎高效抗SEU/SET鎖存器設(shè)計(jì)[J]. 梁華國(guó),王旭明,黃正峰.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2014(07)

博士論文
[1]重離子輻照微納級(jí)SRAM器件單粒子效應(yīng)研究[D]. 王斌.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所) 2017
[2]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]. 王天琦.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]輻照環(huán)境中通信數(shù)字集成電路軟錯(cuò)誤預(yù)測(cè)建模研究[D]. 周婉婷.電子科技大學(xué) 2014
[4]集成電路單粒子效應(yīng)建模與加固方法研究[D]. 劉必慰.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：2895556