集成電路電離輻射效應(yīng)數(shù)值模擬及X射線(xiàn)劑量增強(qiáng)效應(yīng)研究.pdf

1、研究探索半導(dǎo)體器件電路電離輻射損傷效應(yīng)和機(jī)理,提高其抗輻射水平是近年國(guó)內(nèi)外微電子學(xué)領(lǐng)域十分重視的課題之一.抗輻射電子學(xué)已逐步成為一門(mén)綜合性很強(qiáng)的邊緣學(xué)科并發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用.針對(duì)當(dāng)前電離輻射效應(yīng)研究的趨勢(shì)及存在的不足,論文開(kāi)展了電離輻射效應(yīng)數(shù)值模擬計(jì)算;深入地對(duì)X射線(xiàn)引起的材料和器件的劑量增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行了研究.主要內(nèi)容有兩大部分.一、電離輻射效應(yīng)數(shù)值模擬.在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了單粒子翻轉(zhuǎn)、單粒子燒毀等單粒子效應(yīng)的數(shù)值模擬計(jì)算;模擬了MOSF

2、ET的單粒子翻轉(zhuǎn);力圖從理論上建立分析器件SEU的可靠手段.通過(guò)輸入不同粒子的線(xiàn)性能量傳輸LET(LineEnergyTransfer)值,得到了已知器件結(jié)構(gòu)的收集電荷與LET值的關(guān)系曲線(xiàn).模擬得到的結(jié)果與電荷漏斗模型相吻合,表明了所建立的物理模型的正確性.對(duì)功率MOSFET器件單粒子燒毀(SEB)效應(yīng)開(kāi)展了模擬研究.開(kāi)展了總劑量效應(yīng)數(shù)值模擬研究.分析了總劑量輻照產(chǎn)生的界面陷阱的分布及性質(zhì);計(jì)算了在加電狀態(tài)下NMOS、PMOS器件受輻照

3、后的特性.對(duì)瞬態(tài)輻照劑量率效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬,在國(guó)內(nèi)首次采用增強(qiáng)光電流模型計(jì)算瞬態(tài)輻照光電流效應(yīng).模擬計(jì)算了不同上升時(shí)間的快前沿電磁脈沖對(duì)PN結(jié)的毀壞效應(yīng).詳細(xì)地給出了器件正常工作、失效直至燒毀的全過(guò)程.二、X射線(xiàn)劑量增強(qiáng)效應(yīng)研究.設(shè)計(jì)研制了多層平板電離室;首次用該電離室測(cè)量了能量為30~100keVX射線(xiàn)在三種材料界面附近的輻射劑量梯度分布,給出了不同材料界面劑量增強(qiáng)因子.在國(guó)內(nèi)首次提出材料界面的劑量增強(qiáng)效應(yīng)與器件中同樣界面出現(xiàn)的劑量損

4、傷增強(qiáng)效應(yīng)不同的觀(guān)點(diǎn),劑量增強(qiáng)因子要明顯大于劑量損傷增強(qiáng)因子.γ、X射線(xiàn)電離輻射效應(yīng)的等效關(guān)系研究.設(shè)計(jì)、研制了"相對(duì)測(cè)量法的雙層膜"實(shí)驗(yàn)裝置,成為研究器件X射線(xiàn)損傷增強(qiáng)效應(yīng)和X、γ射線(xiàn)損傷等效性的有力工具.首次開(kāi)展了CMOS器件4069、浮柵器件AT29c256和AT28f256劑量增強(qiáng)效應(yīng)研究.使用直流X光機(jī)準(zhǔn)確測(cè)量器件的損傷增強(qiáng)因子.并與鈷源數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),給出了CMOS器件劑量損傷增強(qiáng)因子.在BSRF裝置上,開(kāi)展了大規(guī)模集成電路浮