超大規(guī)模集成電路如靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）和鐵電存儲器（FRAM）在航天器中應(yīng)用廣泛。SRAM器件具有速度快、功耗低等諸多優(yōu)勢,而FRAM器件由于鐵電材料獨特的性質(zhì),具有天然良好的抗輻射性能與非易失性。隨著CMOS工藝的進步,SRAM和FRAM器件集成度愈來愈高,其工作電壓降低、引發(fā)單粒子效應(yīng)所需的臨界電荷減小。相較微米級器件,空間輻射環(huán)境中的帶電粒子引起的納米SRAM和FRAM器件的單粒子效應(yīng)與總劑量效應(yīng)出現(xiàn)了一些新現(xiàn)象,嚴重威脅航天器的安全性與可靠性。本文利用蘭州重離子加速器提供的不同種類重離子以及新疆理化技術(shù)研究所提供的⁶⁰Coγ射線,對90 nm和65 nm工藝的兩款商用SRAM器件以及一款130 nm商用FRAM器件開展了輻照實驗,結(jié)合TCAD模擬,系統(tǒng)地研究了γ射線累積劑量引起器件性能參數(shù)的退化、重離子輻照參數(shù)對單粒子效應(yīng)的影響、以及總劑量效應(yīng)與單粒子效應(yīng)在納米SRAM和FRAM器件中的協(xié)同效應(yīng)。主要研究成果如下:首先研究了不同劑量的射線輻照對商用SRAM和FRAM器件性能參數(shù)的影響,測量了器件的靜態(tài)功耗電流在輻照過程中的變化,并分析了引起靜態(tài)功耗電... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 空間輻射環(huán)境
        1.1.1 地球輻射帶
        1.1.2 太陽高能粒子事件
        1.1.3 銀河宇宙射線
    1.2 空間輻射效應(yīng)
        1.2.1 總劑量效應(yīng)
        1.2.2 單粒子效應(yīng)
    1.3 SRAM與 FRAM器件簡介
        1.3.1 SRAM器件簡介
        1.3.2 FRAM器件簡介
    1.4 SRAM與 FRAM器件的輻射效應(yīng)研究現(xiàn)狀
        1.4.1 SRAM器件的輻射效應(yīng)研究現(xiàn)狀
        1.4.2 FRAM器件的輻射效應(yīng)研究現(xiàn)狀
    1.5 本文的研究內(nèi)容
第2章 實驗介紹
    2.1 蘭州重離子加速器
    2.2 60Coγ 射線源
    2.3 待測器件
    2.4 測試系統(tǒng)
第3章 SRAM器件單粒子與總劑量的協(xié)同效應(yīng)研究
    3.1 γ 射線輻照對SRAM器件性能參數(shù)的影響
        3.1.1 實驗條件
        3.1.2 實驗結(jié)果
        3.1.3 分析討論
    3.2 SEE測試模式對SRAM器件SEU截面的影響
        3.2.1 實驗條件
        3.2.2 實驗結(jié)果
        3.2.3 分析討論
    3.3 γ 射線輻照對SRAM器件SEU敏感性的影響
        3.3.1 實驗條件
        3.3.2 實驗結(jié)果
        3.3.3 分析討論
    3.4 LET值對SRAM器件SEU敏感性的影響
        3.4.1 實驗條件
        3.4.2 實驗結(jié)果
        3.4.3 分析討論
    3.5 γ 射線輻照對SRAM器件多位翻轉(zhuǎn)的影響
        3.5.1 實驗條件
        3.5.2 實驗結(jié)果
        3.5.3 分析討論
    3.6 小結(jié)
第4章 FRAM器件單粒子與總劑量的協(xié)同效應(yīng)研究
    4.1 γ 射線輻照對FRAM器件性能參數(shù)的影響
        4.1.1 實驗設(shè)計
        4.1.2 實驗結(jié)果
        4.1.3 分析討論
    4.2 重離子引起的FRAM器件中的錯誤類型
        4.2.1 實驗條件
        4.2.2 實驗結(jié)果
        4.2.3 分析討論
    4.3 γ 射線輻照對FRAM器件動態(tài)單粒子事件敏感性的影響
        4.3.1 實驗條件
        4.3.2 實驗結(jié)果
        4.3.3 分析討論
    4.4 γ 射線輻照對FRAM器件靜態(tài)單粒子事件敏感性的影響
        4.4.1 實驗條件
        4.4.2 實驗結(jié)果
        4.4.3 分析討論
    4.5 小結(jié)
第5章 TCAD模擬重離子對FRAM器件存儲單元的影響研究
    5.1 TCAD軟件簡介
    5.2 1T/1C模型的參數(shù)設(shè)置
    5.3 模擬結(jié)果
    5.4 分析討論
    5.5 小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 下一步工作計劃
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果



本文編號：3207150