单粒子效应分析与电路级模拟研究
发布时间：2020-12-04 03:54
随着集成电路制造工艺的进步、器件特征尺寸的缩小、系统工作电压的降低和工作频率的提高,宇宙环境中存在的辐射效应对宇航器芯片的影响日益凸显,严重影响各国航天航空领域的发展。高能粒子轰击集成电路敏感区域将会产生单粒子瞬态脉冲,进而可能引起存储数据错误,影响后续计算,甚至导致整个系统崩溃。体硅工艺下,传统的单粒子效应研究主要围绕在器件敏感区域漏极,近年来国际上一些研究表明,器件的瞬态电流脉冲和电荷收集与粒子入射位置有关。本文在研究单粒子效应产生机理和已有SET电流源注入脉冲模型的基础上,重点研究粒子入射位置在阱区时单粒子效应对传统硅工艺器件产生的影响。本文的主要工作如下:1、基于90nm双阱工艺,分别对NMOS和PMOS进行器件三维建模,并与SMIC 90nm库进行工艺校准,校准结果表明本文建立的器件三维模型与实际结果贴合性很高,为后续章节器件级单粒子效应研究的展开提供了准确的模型支持。2、进行器件级单粒子效应研究,研究发现NMOS、PMOS和CMOS反相器的SET电流形状、电压特性均受粒子入射位置和LET值影响。入射位置与漏极边界的距离增大将减小器件收集电荷,电流峰值;LET值增大将增大器件...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的主要工作
1.4 论文的组织结构
第二章 单粒子效应理论基础
2.1 单粒子效应的产生机理
2.2 单粒子瞬态的传播
2.3 单粒子瞬态模拟方法
2.3.1 基于器件级的仿真模拟
2.3.2 基于电路级的仿真模拟
2.3.3 基于器件-电路级的仿真模拟
2.4 电流源注入脉冲模型
2.4.1 双指数注入脉冲模型
2.4.2 瞬态注入脉冲模型
2.5 反相器翻转机制
2.6 本章小节
第三章 器件级单粒子效应研究
3.1 引言
3.2 三维器件模型建立
3.2.1 Sentaurus TCAD工具简介
3.2.2 三维器件建模与工艺校准
3.2.3 重离子仿真参数设置
3.3 粒子入射位置对SET脉冲的影响
3.3.1 NMOS器件入射位置改变对SET的影响
3.3.2 PMOS器件入射位置改变对SET的影响
3.3.3 反相器入射位置改变对SET的影响
3.4 LET值对SET脉冲的影响
3.4.1 NMOS LET值改变对SET的影响
3.4.2 PMOS LET值改变对SET的影响
3.4.3 反相器LET值改变对SET的影响
3.5 本章小节
第四章 一维独立SET电流脉冲注入模型研究
4.1 引言
4.2 PN结一维SET电流脉冲建模
4.2.1 PN结一维SET电流脉冲模型
4.2.2 PN结一维SET电流脉冲模型修正
4.3 单个晶体管SET脉冲建模
4.3.1 一维电流源注入模型修正
4.3.2 NMOS双极放大效应与入射位置的关系
4.3.3 PMOS双极放大效应与入射位置的关系
4.4 SPICE仿真验证
4.4.1 PN结SET电流脉冲模型验证
4.4.2 单个晶体管SET电流脉冲模型验证
4.5 本章小节
第五章 一维耦合SET电流脉冲注入模型研究
5.1 引言
5.2 独立电流源与耦合电流源的区别
5.3 一维耦合SET电流脉冲注入模型建模
5.4 SPICE仿真验证
5.5 本章小节
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]NMOS器件中单粒子瞬态电流收集机制的二维数值分析[J]. 卓青青,刘红侠,郝跃. 物理学报. 2012(21)
[2]带有n+深阱的三阱CMoS工艺中寄生NPN双极效应及其对电荷共享的影响[J]. 刘必慰,陈建军,陈书明,池雅庆. 物理学报. 2012(09)
[3]NBTI效应导致SET脉冲在产生与传播过程中的展宽[J]. 陈建军,陈书明,梁斌,刘征,刘必慰,秦军瑞. 电子学报. 2011(05)
[4]90纳米CMOS双阱工艺下STI深度对电荷共享的影响[J]. 刘衡竹,刘凡宇,刘必慰,梁斌. 国防科技大学学报. 2011(02)
[5]质子单粒子翻转截面计算方法[J]. 贺朝会,陈晓华,李国政,杨海亮. 中国空间科学技术. 2000(05)
[6]CMOS SRAM单粒子翻转效应的解析分析[J]. 贺朝会,李国政,罗晋生,刘恩科. 半导体学报. 2000(02)
[7]单粒子效应对卫星空间运行可靠性影响[J]. 王长河. 半导体情报. 1998(01)
博士论文
[1]纳米CMOS集成电路单粒子瞬态的若干机理研究[D]. 何益百.国防科学技术大学 2014
[2]辐照环境中通信数字集成电路软错误预测建模研究[D]. 周婉婷.电子科技大学 2014
[3]集成电路单粒子效应建模与加固方法研究[D]. 刘必慰.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]单粒子效应电路模拟方法研究[D]. 刘征.国防科学技术大学 2006
本文编号：2896974
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的主要工作
1.4 论文的组织结构
第二章 单粒子效应理论基础
2.1 单粒子效应的产生机理
2.2 单粒子瞬态的传播
2.3 单粒子瞬态模拟方法
2.3.1 基于器件级的仿真模拟
2.3.2 基于电路级的仿真模拟
2.3.3 基于器件-电路级的仿真模拟
2.4 电流源注入脉冲模型
2.4.1 双指数注入脉冲模型
2.4.2 瞬态注入脉冲模型
2.5 反相器翻转机制
2.6 本章小节
第三章 器件级单粒子效应研究
3.1 引言
3.2 三维器件模型建立
3.2.1 Sentaurus TCAD工具简介
3.2.2 三维器件建模与工艺校准
3.2.3 重离子仿真参数设置
3.3 粒子入射位置对SET脉冲的影响
3.3.1 NMOS器件入射位置改变对SET的影响
3.3.2 PMOS器件入射位置改变对SET的影响
3.3.3 反相器入射位置改变对SET的影响
3.4 LET值对SET脉冲的影响
3.4.1 NMOS LET值改变对SET的影响
3.4.2 PMOS LET值改变对SET的影响
3.4.3 反相器LET值改变对SET的影响
3.5 本章小节
第四章 一维独立SET电流脉冲注入模型研究
4.1 引言
4.2 PN结一维SET电流脉冲建模
4.2.1 PN结一维SET电流脉冲模型
4.2.2 PN结一维SET电流脉冲模型修正
4.3 单个晶体管SET脉冲建模
4.3.1 一维电流源注入模型修正
4.3.2 NMOS双极放大效应与入射位置的关系
4.3.3 PMOS双极放大效应与入射位置的关系
4.4 SPICE仿真验证
4.4.1 PN结SET电流脉冲模型验证
4.4.2 单个晶体管SET电流脉冲模型验证
4.5 本章小节
第五章 一维耦合SET电流脉冲注入模型研究
5.1 引言
5.2 独立电流源与耦合电流源的区别
5.3 一维耦合SET电流脉冲注入模型建模
5.4 SPICE仿真验证
5.5 本章小节
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]NMOS器件中单粒子瞬态电流收集机制的二维数值分析[J]. 卓青青,刘红侠,郝跃. 物理学报. 2012(21)
[2]带有n+深阱的三阱CMoS工艺中寄生NPN双极效应及其对电荷共享的影响[J]. 刘必慰,陈建军,陈书明,池雅庆. 物理学报. 2012(09)
[3]NBTI效应导致SET脉冲在产生与传播过程中的展宽[J]. 陈建军,陈书明,梁斌,刘征,刘必慰,秦军瑞. 电子学报. 2011(05)
[4]90纳米CMOS双阱工艺下STI深度对电荷共享的影响[J]. 刘衡竹,刘凡宇,刘必慰,梁斌. 国防科技大学学报. 2011(02)
[5]质子单粒子翻转截面计算方法[J]. 贺朝会,陈晓华,李国政,杨海亮. 中国空间科学技术. 2000(05)
[6]CMOS SRAM单粒子翻转效应的解析分析[J]. 贺朝会,李国政,罗晋生,刘恩科. 半导体学报. 2000(02)
[7]单粒子效应对卫星空间运行可靠性影响[J]. 王长河. 半导体情报. 1998(01)
博士论文
[1]纳米CMOS集成电路单粒子瞬态的若干机理研究[D]. 何益百.国防科学技术大学 2014
[2]辐照环境中通信数字集成电路软错误预测建模研究[D]. 周婉婷.电子科技大学 2014
[3]集成电路单粒子效应建模与加固方法研究[D]. 刘必慰.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]单粒子效应电路模拟方法研究[D]. 刘征.国防科学技术大学 2006
本文编号：2896974
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