基于SOI CMOS的SRAM單粒子翻轉效應參數提取技術研究.pdf

1、本論文受國家973基金項目“SOI器件抗輻照項目(No.6131720303)”的支持。隨著航天事業(yè)和核技術的發(fā)展,人們對微電子器件的高性能和高可靠性有了更迫切的需求。在外空間和核爆等輻射環(huán)境中,存在多種射線和粒子,會引發(fā)電路的各種不良效應,甚至使整個電路受到損壞,造成不可預測的嚴重后果。并且隨著集成電路工藝技術的提高,器件的尺寸也越來越小,單粒子效應對航天環(huán)境中電子設備的造成的影響也越來越嚴重。與傳統(tǒng)的體硅器件相比,SOI器件具有更強

2、的抗單粒子翻轉效應能力。而且SOI技術徹底消除了體硅MOS器件的閂鎖效應,其電路還具有速度高、功耗低、集成度高等許多優(yōu)點,因此SOI技術被廣泛應用于軍事航天電子中。
　　6T SRAM是由兩個反相器構成的雙穩(wěn)態(tài)電路,是航天電子系統(tǒng)中對單粒子效應敏感的存儲單元。為了能夠簡單快速地模擬6T SRAM的單粒子翻轉效應并提取關鍵參數。本論文主要對基于SOI CMOS的6T SRAM的單粒子翻轉效應的進行計算機仿真,獲得翻轉閾值、臨界電荷、

3、恢復時間和功耗等關鍵參數,對新型SOI MOS器件的抗單粒子特性進行評估。首先用器件仿真軟件ISE-TCAD對單粒子條件下的單個SOI NMOS器件進行二維數值模擬,分析粒子LET值、漏極偏置電壓、入射位置和入射角度這四種因素對瞬態(tài)脈沖電流的影響,在此基礎上得到最壞情況下的單粒子入射SOI NMOS器件產生的瞬態(tài)脈沖電流。威布爾分布函數是可靠性研究領域中使用最為廣泛的模型,形狀參數的存在,使得威布爾分布函數模型在曲線的擬合上十分靈活。利

4、用Matlab軟件將原始脈沖電流數據擬合成威布爾分布函數,得到威布爾分布函數的三個特征參數。將分段線性模型脈沖電流加入到Hspice仿真網表中,使用電路級仿真得到SRAM單元的翻轉閾值、臨界電荷等關鍵參數。將分段線性模型和威布爾分布模型仿真結果做對比,二者幾乎一致。同時對6T SRAM進行混合級仿真并獲得關鍵參數。當空間中的器件和集成電路暴露在總劑量電離輻射環(huán)境下,SOI器件的抗單粒子特性會惡化。因此,本文也研究了不同總劑量輻照對SRA