【摘 要】
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随着摩尔定律和集成技术的深入发展,不断缩小IC特征尺寸越来越受到人们的关注。而半导体产业与国防事业的发展息息相关,尺寸的减小导致IC芯片因辐照出现问题的次数越来越频繁,极大影响了国防设备的可靠性。所以,从长远角度来看,Fin FET器件单粒子效应及加固技术的研究会成为影响国防及航空航天事业发展的一个重要因素,对IC领域研究方向具有指导作用。尤其对于我国高速发展的国防事业,在电路研发过程中,需要特别
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随着摩尔定律和集成技术的深入发展,不断缩小IC特征尺寸越来越受到人们的关注。而半导体产业与国防事业的发展息息相关,尺寸的减小导致IC芯片因辐照出现问题的次数越来越频繁,极大影响了国防设备的可靠性。所以,从长远角度来看,Fin FET器件单粒子效应及加固技术的研究会成为影响国防及航空航天事业发展的一个重要因素,对IC领域研究方向具有指导作用。尤其对于我国高速发展的国防事业,在电路研发过程中,需要特别考虑抗辐照加固,不论是数字电路还是模拟电路,设计完成后都需要进行辐照实验,根据实验结果进行电路调整。但由于实验室条件的限制常难以展开空间辐射效应实验,所以对单粒子辐照效应的仿真研究尤为重要,且仿真结论可以为元器件和芯片系统设计提供重要参考。本文围绕不同类型的Fin FET器件单粒子效应展开研究,重点分析了单粒子效应针对不同结构器件产生的影响。主要围绕新型Fin FET器件的单粒子效应展开研究,从以下四个方面进行深入讨论:1、通过与传统平面MOSFET器件比较,介绍新型Fin FET器件的工作原理及优势。利用TCAD 3D仿真软件模拟粒子轰击过程,研究不同器件结构中入射离子能量沉积情况。通过建立与实际结构一致的模型,探究内部电势、载流子密度和不同结构的单粒子瞬态效应和电荷收集情况。研究不同因素对Fin FET器件瞬态电流和收集电荷的影响,评价不同结构纳米晶体管单粒子效应的敏感性,并与平面器件进行对比。2、研究新型Fin FET器件单粒子效应试验。基于TSMC16工艺,开展新型纳米Fin FET器件单粒子效应瞬态测试技术的研究,预估实验中的信号大小和频率,针对超高频、弱信号的提取和测量进行方案设计,并根据工艺库提供模型进行电路级仿真模拟;选用典型16/14nm Fin FET器件为研究对象,进行版图绘制并展示测试芯片的实物图;基于测试芯片开展单粒子效应初步测试,对结果进行理论分析。3、对新型Fin FET器件单粒子效应可靠性展开研究。主要研究单粒子辐射条件下器件的温度效应与辐射效应的耦合规律;分析新型Fin FET器件可靠性复合效应对器件损伤的作用机制。4、研究了Fin FET器件抗单粒子效应加固方法。基于Fin FET单粒子效应仿真,结合实验及理论分析,优化Fin FET器件结构。从工艺角度提出Fin FET器件抗单粒子效应的加固策略,使器件更可靠地应用于电路单元,进而提高应用电路抗单粒子效应的能力。
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