非挥发半导体存储器辐照失效机理及抗辐照加固研究

发布时间：2017-05-25 21:10

  本文关键词：非挥发半导体存储器辐照失效机理及抗辐照加固研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国空间技术的不断进步,对外太空的探索越来越频繁。在外太空中存在大量的空间辐射,这些辐射对运行在其中的卫星等宇航器件有致命的影响,会导致器件的失效,这些器件中集成电路产品对辐射环境更加的敏感。随着人们对空间辐射环境认识的加深,如何提高集成电路的抗辐照能力,也就成了各国的重点研究领域,这些研究中以半导体存储器的辐照失效机理以及相应的抗辐照加固技术为重点,本文系统性的概括了辐射环境以及辐射效应。半导体存储器分为挥发性存储器和非挥发性存储器两类,其中非挥发性半导体存储器在断电的情况下数据不会丢失,常用来存储大容量的数据。非挥发性存储器中以EEPROM和FLASH这两种存储器使用最为广泛,本文的工作主要对FLASH存储器开展研究。非挥发性半导体存储器的辐照失效类型主要有单粒子失效、总剂量失效和剂量率失效等几大类。本文详细分析了各类辐照失效的内在机理,在分析失效机理的基础上,研究了各种抗辐照加固技术,主要有设计加固和工艺加固两大类。在完成辐照失效机理和抗辐照加固技术的研究基础上,本文采用设计加固的方法设计了一款具有抗辐照能力的FLASH器件并进行了辐照试验。通过对FLASH器件辐照试验数据的分析,验证了所采用的抗辐照加固技术可以有效提高器件的抗辐照能力。为进一步提高器件的抗辐照能力,本文提出了综合设计和工艺的抗辐照加固方法,为后续工作开展的另一个起点。
【关键词】：辐照效应 单粒子效应 总剂量效应 抗辐照加固 半导体存储器
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-22
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 半导体存储器概要9-12
• 1.2.1 EEPROM11
• 1.2.2 FLASH11-12
• 1.3 辐射环境以及辐射效应12-19
• 1.3.1 空间辐射环境12-15
• 1.3.2 大气辐射环境15-16
• 1.3.3 地面辐射环境16-17
• 1.3.4 辐射效应17-19
• 1.4 国内外研究现状19-20
• 1.5 论文的研究意义以及组织结构20-22
• 第二章 半导体辐射效应失效机理22-39
• 2.1 辐射效应失效概要22-23
• 2.2 总剂量效应失效机理23-26
• 2.3 单粒子效应失效机理26-34
• 2.3.1 漏斗效应26-30
• 2.3.2 单粒子翻转30-31
• 2.3.3 单粒子闩锁31-32
• 2.3.4 单粒子烧毁32-33
• 2.3.5 单粒子栅穿33-34
• 2.4 剂量率效应失效机理34
• 2.5 位移效应失效机理34-35
• 2.6 存储电荷损失失效机理35-38
• 2.7 本章小结38-39
• 第三章 抗辐照加固技术研究39-64
• 3.1 抗辐照加固研究的现状39-40
• 3.2 抗辐照的设计加固40-53
• 3.2.1 电路设计加固40-48
• 3.2.2 版图设计加固48-53
• 3.3 抗辐照的工艺加固53-62
• 3.3.1 栅氧化层加固53-54
• 3.3.2 场氧化层加固54-56
• 3.3.3 SOI工艺加固56-57
• 3.3.4 封装加固工艺57-59
• 3.3.5 屏蔽加固工艺59-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第四章 辐射试验以及结果分析64-90
• 4.1 总剂量辐射试验方案64-67
• 4.2 FLASH存储器总剂量辐照试验67-69
• 4.3 FLASH存储器高剂量率试验69-72
• 4.3.1 静态工作电流69-70
• 4.3.2 动态工作电流70
• 4.3.3 功能情况70-71
• 4.3.4 电荷丢失情况71-72
• 4.4 FLASH存储器低剂量率(0.1rad/s)试验72-74
• 4.4.1 静态工作电流72
• 4.4.2 功能情况72-73
• 4.4.3 电荷丢失情况73-74
• 4.5 FLASH存储器低剂量率(0.01rad/s)试验74-77
• 4.5.1 静态工作电流74-75
• 4.5.2 动态工作电流75-76
• 4.5.3 功能情况76
• 4.5.4 电荷丢失情况76-77
• 4.6 单粒子辐射试验方案77-86
• 4.6.1 试验线路板77-83
• 4.6.2 单粒子翻转测试系统83-85
• 4.6.3 单粒子闩锁测试系统85-86
• 4.7 FLASH存储器单粒子辐照试验86-89
• 4.8 本章小结89-90
• 第五章 结合辐射试验的抗辐照加固90-93
• 5.1 器件结构及电路设计90-92
• 5.2 工艺设计92
• 5.3 本章小结92-93
• 第六章 总结与展望93-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-98

【参考文献】

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本文编号：395004