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中子辐射存在于大气层、地表、核爆等环境中,其引发的单粒子效应对航空航天的电子设备稳定工作有较大的影响。随着集成电路工艺朝着小尺寸的方向发展,使得构成SRAM(Static Random-Access Memory)单元的晶体管面积减小、晶体管之间的间距减小,从而单一中子辐射产生多比特翻转的情形经常出现。电荷共享效应是中子等粒子造成多比特翻转的重要原因,工艺尺寸变小使得单粒子效应产生的电荷更容易被多个晶体管器件收集。工艺尺寸变化使得晶体管电荷收集的范围发生改变,从而影响提取的敏感体参数,对中子单粒子翻转截面造成影响。RPP(Rectangular Parallelepiped)模型被广泛运用于各种单粒子仿真的敏感体中,但随着工艺尺寸的变小,其关于电荷收集的误差也在增大。针对以上问题,本文从器件电路级和核反应级出发,使用Sentaurus TCAD(Technology Computer Aided Design)工具仿真研究了电荷共享效应,使用Geant4工具预测研究了中子多比特翻转效应,研究工作概述如下:1、针对中芯国际40nm的体硅工艺,建立了NMOS、PMOS的器件模型,并与该工艺的n11ckt晶体管和p11ckt晶体管分别进行了校准。建立了电荷共享效应的器件模型进行仿真研究,在所研究的间距和LET(Linear Energy Transfer)值下的仿真结果表明,MOS管数量增加均会引起原MOS管收集电荷量的下降,电荷共享影响量随着距离和LET值增加而分别呈现出下降、上升的趋势,NMOS的电荷共享影响率随着距离或LET值的增加呈现下降的趋势。2、在Virtuoso工具中搭建6T-SRAM(6-Transistor SRAM)单元版图,通过Sentaurus TCAD工具分别提取了NMOS敏感体、PMOS敏感体的阈值电荷量及几何尺寸参数,在Geant4中建立4bit×4bit的SRAM单元探测器。使用Geant4仿真工具预测研究了中子入射能量、角度对单粒子翻转的影响,结果表明多比特翻转占比随着能量增加先增加后基本不变,随着角度增加多比特翻转占比增加。3、在GEANT4中研究了敏感体尺寸、敏感体间距、敏感体尺寸间距同步变化对中子单粒子翻转截面预测的影响,实现对MOS器件尺寸效应的预测研究。对多种敏感体进行了能量对比研究和角度对比研究,结果说明了复合敏感体模型多比特翻转截面大于圆柱敏感体模型,RPP模型的翻转截面跟敏感体尺寸有关,不同敏感体在不同能量下的翻转截面变化趋势是一致的。