基于源极隔离技术的集成电路敏感面积分析

摘要

航天技术是当今世界竞争最激烈、发展最迅速的领域之一，并代表着国家科技实力和综合国力。随着航天技术的飞速发展，电子设备在航天器中的应用越来越普遍。因此，处于空间辐射环境中的电子设备在辐射作用下，元器件会发生单粒子效应，以至于电子设备不能正常工作。空间辐射对半导体材料及器件的影响最为强烈，而且随着工艺尺寸的缩减，半导体器件对单粒子效应的敏感度增加，新的加固技术的研究势在必行。单粒子效应最基本的加固方法就是抑制敏感节点对电荷的收集量。PMOS管的电荷收集机理包括载流子的漂移运动、扩散运动和寄生双极效应。其中PMOS管的寄生双击效应对敏感节点的电荷收集起主要作用。有效的加固技术可以考虑抑制寄生双极效应，从而减少敏感节点对电荷的收集量。有学者提出了源极隔离加固技术，源极隔离加固技术能够有效抑制寄生双极效应。本文首先将标准单元敏感面积作为评价指标，分析了源极隔离技术的加固效果；其次研究了源极隔离技术的性能开销；然后研究了工艺尺寸缩减对源极隔离加固效果的影响；最后研究了源极隔离加固技术在SRAM单元中的应用。
　　本研究主要内容包括：⑴基于180nm体硅双阱工艺，以标准单元的敏感面积和SET脉冲宽度为评价指标，研究了源极隔离技术的加固效果。三维混合模拟结果显示，采用源极隔离技术后，标准单元的敏感面积显著减小。⑵分别以标准单元的敏感面积和SET脉冲宽度为评价指标，研究了源极隔离加固效果随工艺缩减的变化。三维混合模拟结果表明，当工艺尺寸从180nm缩减到65nm时，源极隔离技术的加固效果会逐渐减弱，这主要归因于源极隔离版图结构中寄生双极晶体管的电流增益随着工艺尺寸的缩减而增加。三维模拟结果还显示源极隔离版图结构中SET脉冲宽度随着N-Well接触距离的增加而增加，随着N-Well接触面积的增加而减小，随着温度的升高而变宽。通过适当增加N-Well接触面积可以增强源极隔离技术的加固效果。⑶研究了源极隔离加固技术在SRAM单元中的应用。三维混合模拟结果表明，采用源极隔离技术后，SRAM单元的敏感面积有一定程度的减小。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 单粒子效应研究现状

1.3 本文的研究内容与组织结构

第二章 SET的计算机模拟方法

2.1 SET的地面辐照实验研究方法

2.2 SET的模拟研究方法

第三章 源极隔离技术简介及加固效果分析

3.1 源极隔离技术

3.2 源极隔离加固技术研究

3.3 结论

第四章 工艺尺寸缩减对源极隔离技术加固效果的影响

4.1 引言

4.2 标准单元模拟设置

4.3 标准单元模拟结果与讨论

4.4 结论

第五章 基于源极隔离技术的SRAM单元敏感面积分析

5.1 引言

5.2 SEU机理及其加固技术

5.3 SRAM单元模拟设置

5.4 SRAM单元模拟结果及讨论

5.5 结论

第六章 总结与展望

6.1 本文所作的工作

6.2 未来工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果