深亚微米MOS器件的单粒子辐射效应仿真验证

论文总字数：15683字

摘 要

伴随着科学技术的不断发展，对于半导体集成电路器件的尺寸要求也愈发迫切，但同样也因为这个原因导致单粒子效应愈发容易产生，而单粒子效应受温度、电压、器件阈值、逻辑类型及版图结构等多种因素作用，机理变得极为复杂，各种影响因素间的相互耦合使电路发生SEU和SET的机理变得难以确定，对于目前的集成电路科技发展带来了很大的影响作用。

所以集成电路构成的半导体元器件在辐射环境下，需要进一步地进行抗辐射加固来应对恶劣的辐射环境。因而，本次论文就是为了研究单粒子辐射对于65nm节点的MOS（Metal Oxide Semiconductor）器件的影响。

关键词：单粒子效应；微电子器件；仿真

Simulation and Verification of Single Event Effect in Deep Submicron MOS Devices

Abstract

With the continuous development of science and technology, the size requirements for semiconductor integrated circuit devices are becoming more and more urgent, but also for this reason, the single event effect is more and more easy to occur, and the single event effect is affected by temperature, voltage, device threshold, and logic type. And the influence of various factors such as layout structure, the mechanism becomes extremely complicated, and the mutual coupling between various influencing factors makes the mechanism of SEU and SET of the circuit become difficult to determine, which has a great impact on the development of current integrated circuit technology.

Therefore, semiconductor components composed of integrated circuits need to be further reinforced by radiation in a radiation environment to cope with the harsh radiation environment. Therefore, This paper is to study the effect of single event effect on MOS（Metal Oxide Semiconductor）devices at 65nm node.

Keywords : Single event effect ; Microelectronic device ; Simulation

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1. 引言 1

1.1课题背景及研究的目的和意义 1

1.1.1研究意义 1

1.1.2国内外研究背景 1

1.1.3深亚微米MOS器件的可能面对的辐射情况 2

1.1.4空间辐射效应 3

1.1.5课题的必要性 4

1.2本文的研究内容以及结构 4

1. 深亚微米MOS器件 6

2.1深亚微米MOS器件的基本结构 6

2.1.1轻掺杂漏MOS结构 6

2.1.2绝缘衬底上硅技术 6

2.2深亚微米MOS器件的典型物理效应 6

2.3 深亚微米MOS器件的制作工艺 7

2.3.1移相掩膜技术 7

2.3.2多层布线技术 7

2.4等比例缩小思想 7

1. 单粒子效应 9

3.1 单粒子效应的基本原理 9

3.2 单粒子效应的基本分类 9

3.3 Sentaurus 单粒子效应的模拟方法 10

3.3.1 Sentaurus Device软件简介 10

3.3.2 Sentaurus Device软件流程 11

1. 单粒子效应的模型建立 12

4.1 重离子 12

4.2 重离子模型 12

4.3 模型建立 13

4.3.1 定义器件仿真的输入 13

4.3.2 定义器件的电极 13

4.3.3 定义器件单粒子辐射的物理语句 13

1. 单粒子仿真结果以及分析 15
2. 总结与展望 17

致谢 18

参考文献(Reference) 19

第一章 引言

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.1.1研究意义

众所周知，人们生存寓居的环境中存在着形形色色的辐射环境，这些辐射环境中有各种各样的含有能量的粒子。尤其是在宇宙空间中，由于太空辐射是由伽马射线、高能质子、电子、中子、重离子和众多的宇宙射线组成的，所以集成电路构成的半导体元器件在宇宙辐射环境下，需要进一步地进行辐射加固技术来应对恶劣的宇宙空间辐射环境。是以，可靠性高，稳定性高，耐用性高，抗辐射性高是对于深亚微米MOS（Metal Oxide Semiconductor）器件的研究方向的重要挑战。因此，本论文为以后的研究做出一定的仿真和理论基础。

伴随着半导体器件的构造和包括该结构的器件和电路制作技术越来越复杂，辐射作用的评估和抗辐射设计的各种验证对于模拟测试提出了更高效率，更高精度的要求是。在实际研究实验中，研究人员大多使用计算机辅助设计技术的模拟和测试的结果以用来研究单粒子辐射效应的计算机模拟。这一计算机辅助设计技术是一项研究深亚微米MOS器件的高新方法，在国内国外得到大量的广泛的应用。是以，对于深亚微米MOS器件的单粒子辐射效应进行的仿真和验证，是为以后的半导体集成电路科学技术的发展做出的重要铺垫，并打下坚实的基础。同时，对于半导体MOS器件的不断发展和进步也提供了理论依据和初步基础。

但是，近年来，随着半导体的科学技术和半导体集成电路技术的不断发展和进步，大规模集成电路被广泛地应用在各个行业领域，比如民用军用通讯，智能设备的制造以及众多工业生产中都常常能见到它们的运用。特别是在宇航器以及各种军工产品中，集成电路的稳定性、可靠性、耐用性至关重要。在恶劣的环境下，半导体集成电路器件的正常运行会受到辐射环境导致的单粒子效应的巨大作用。辐射环境对于半导体集成电路的设备和材料，元件和设计产生了巨大的挑战。而随着微电子技术的不断蓬勃发展，深亚微米MOS器件由于辐射环境引起的损坏无效问题日益严重，越来越受到研究者的关注。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：15683字