纳米器件电荷共享效应研究

发布时间：2017-09-04 10:23

  本文关键词：纳米器件电荷共享效应研究

  更多相关文章： 电荷共享 单粒子效应 双极放大效应 抗辐射 静态随机存储器

【摘要】：我国航空航天技术正飞速发展,有越来越多的微电子器件、集成电路系统工作在外太空的辐射环境中,其中单粒子效应是影响电子系统正常工作的主要原因。而随着工艺特征尺寸的缩减并且进入纳米时代后,由单粒子效应所引发的电荷共享效应问题已经异常严峻了。电荷共享导致多个节点收集电荷,会引发多位瞬态脉冲和多位翻转,这样严重影响器件和电路的性能。一些传统的对于单个器件的抗辐射加固方案随着电荷共享加强而失效,尤其进入纳米工艺,单粒子所打入器件内所辐射的范围大大增大,电荷共享所带来的影响已经无法忽略,因此本文将在以下几个方面进行全面研究。本文基于TSMC65nm工艺,并利用Sentaurus TCAD软件建立模型并研究NMOS和PMOS在电荷共享的物理机理,通过不同工艺尺寸对比观察双极放大效应的变化。其次,通过不同入射条件、工艺条件,版图布局来观察电荷共享变化情况。最后,将研究SRAM基本单元的翻转再恢复效应,并证明电荷共享是导致其翻转再恢复的原因,并研究了P~+深阱浓度对SRAM单元翻转再恢复的影响。
【关键词】：电荷共享 单粒子效应 双极放大效应 抗辐射 静态随机存储器
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V443;TN386
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 辐射环境介绍8-11
• 1.1.1 空间辐射8-10
• 1.1.2 大气辐射和地面辐射10
• 1.1.3 核爆炸辐射10-11
• 1.2 单粒子效应概述11-15
• 1.2.1 单粒子效应类型11-12
• 1.2.2 单粒子效应导致电荷共享12-13
• 1.2.3 线性能量转移13-15
• 1.3 电荷共享国内外研究现状15-17
• 1.3.1 国外研究现状15-16
• 1.3.2 国内研究现状16-17
• 1.4 本文主要工作内容17-18
• 第2章 电荷共享效应机理研究18-37
• 2.1 TCAD软件介绍18-20
• 2.2 电荷共享理论分析20-25
• 2.2.1 电荷的产生20-21
• 2.2.2 电荷的输运和收集21-22
• 2.2.3 双极放大效应22-24
• 2.2.4 电荷共享机理24-25
• 2.3 模型建立与特性拟合25-28
• 2.3.1 MOS管模型25-28
• 2.3.2 MOS管Id-Vd拟合28
• 2.4 MOS管电荷共享机理验证28-33
• 2.4.1 NMOS管29-31
• 2.4.2 PMOS管31-33
• 2.5 不同工艺下双极放大效应对比33-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 入射条件和工艺条件对电荷共享影响37-47
• 3.1 模拟流程和设置37-38
• 3.2 打入不同能量粒子对电荷共享影响38-41
• 3.2.1 NMOS仿真38-39
• 3.2.2 PMOS仿真39-41
• 3.3 不同入射角度对电荷共享影响41-44
• 3.3.1 NMOS仿真41-43
• 3.3.2 PMOS仿真43-44
• 3.4 不同浅槽隔离（STI）深度对电荷共享影响44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 版图布局对电荷共享影响研究47-55
• 4.1 相邻两器件布局对电荷共享研究47-49
• 4.2 阱接触对电荷共享影响研究49-53
• 4.2.1 阱接触面积对电荷共享影响49-52
• 4.2.2 阱接触与器件距离对电荷共享影响52-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第5章 SRAM翻转再恢复研究55-66
• 5.1 SRAM翻转再恢复效应55-59
• 5.1.1 SRAM单元翻转及其再恢复分析与验证56-57
• 5.1.2 TCAD仿真结果57-59
• 5.2 电荷共享导致翻转再恢复的证明59-61
• 5.2.1 单个三维模型仿真59-60
• 5.2.2 不同角度入射进行仿真60-61
• 5.3 不同P~+深阱的掺杂浓度对SRAM翻转再恢复影响61-64
• 5.3.1 P~+深阱掺杂浓度对电荷收集影响机理62-63
• 5.3.2 SRAM仿真结果63-64
• 5.4 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-75
• 致谢75

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本文编号：790947