随着国家综合实力的提升,航天技术得到了快速发展,与此同时宇宙中的航天器的性能要求也越来越高,大尺寸的半导体工艺技术已经无法满足航天器对高性能的需求,越来越多的航天器采用更深纳米工艺集成电路。然而,随着工艺尺寸不断缩减,器件之间的电荷共享越来越严重,单粒子多瞬态(SEMT)已经普遍存在于集成电路中。有研究表明,在65 nm工艺节点单粒子多瞬态占所有单粒子瞬态事件的比例在双阱工艺中为20%,三阱工艺中为42%。因此,更深纳米工艺下SEMT效应的研究显得十分迫切。本文针对纳米工艺下SEMT效应,分别从40 nm工艺下温度和电压对无缝保护带SEMT加固的影响,28 nm工艺下SEMT效应分析和28 nm工艺下SEMT测试芯片设计与验证三个方面进行了研究,主要取得如下几个方面的研究成果:(1)通过比较普通版图、保护带版图和无缝保护带版图SEMT的温度依赖性和电压依赖性,研究了40 nm体硅CMOS工艺下温度和电压对无缝保护带版图SEMT加固的影响。模拟结果表明,随着温度的升高,相比较于普通版图和保护带版图,无缝保护带版图表现出更强的抑制电荷共享的能力,同时无缝保护带版图产生的SET脉冲宽度具有最弱的温度依赖性;随着电压的增大,保护带版图产生单粒子双瞬态(SEDT)的概率上升,而无缝保护带版图仅产生单粒子单瞬态(SEST)。因此随着电压的增大,相比较于保护带版图,无缝保护带版图表现出更强的抑制电荷共享的能力。以上结论有助于指导抗辐照集成电路的加固设计。(2)对28 nm工艺下SEMT效应进行了分析。设计了28 nm工艺下SEMT效应分析电路,该电路能有效抑制传播中的脉冲展宽效应和SEMT在同一路径上的脉冲压缩效应(pulse quenching)。将SEMT效应分析电路的局部构造在TCAD中,我们研究了28 nm工艺条件下SEMT的严重程度。模拟结果表明,在28 nm工艺下,采用FILLTIE阱接触,一个单粒子事件最多能引发8个单粒子瞬态脉冲。修改阱接触为传统的条状阱接触,模拟结果表明,在28 nm工艺下,一个单粒子事件最多能引发4个单粒子瞬态脉冲。因此,28 nm工艺下器件之间的电荷共享是极其普遍的,SEMT正成为SET的普遍形式。(3)基于商用28 nm工艺,设计了一款SEMT测试芯片。所设计的SEMT测试芯片由四部分组成,分别是被测电路、测量电路、调试电路和环振电路,测量的精度为6.92 ps,可测量的最大脉宽约为1 ns。对设计的SEMT测试芯片版图进行带寄生参数的后仿真功能模拟,模拟结果表明,SEMT测试芯片能实现SEMT的测量。虽然测量结果存在一定的误差,其中200 ps脉冲的测量误差为-10%～7.26%,600 ps脉冲的测量误差为-4.27%～1.49%,但是这些误差都是可以被接受的,可以满足重离子试验的测量需求。此外,我们还介绍了28纳米SEMT地面辐射试验系统及其试验设计,为将来的地面辐射试验做好准备。本文针对纳米工艺下SEMT效应,在电荷共享机理、TCAD建模和芯片设计等方面取得了一些进展,在研究的过程中得到了一些有意义的结论。随着研究的深入,本文认为可以在低LET粒子角度入射对无缝保护带加固效果的影响、28 nm SEMT测试芯片辐射试验、SEMT的频率相关性等方面继续开展研究。