激光模拟瞬态剂量率闩锁效应电流特征机制研究

摘要

互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)工艺集成电路由于寄生的PNPN结构使其可能会受到闩锁效应的影响,在全局辐照下由瞬态剂量率效应诱发的闩锁具有独特的性能.本文利用激光模拟瞬态剂量率效应装置,针对体硅CMOS工艺解串器FIN1218MTDX,进行瞬态剂量率闩锁效应的实验研究,探究其闩锁阈值和闩锁电流特征.实验获得了该器件在3.3 V工作电压时的瞬态剂量率闩锁阈值光功率密度为(8.5±1.2)×104 W/cm2;并发现在工作电压3.3和3.6 V,光功率密度1.9×106—1.6×107 W/cm2的辐照下,闩锁电流发生了明显的降低,即出现了闩锁电流的"窗口现象".基于闩锁等效电路模型,利用多路径闩锁机制,构建HSPICE模型对激光实验暴露出的瞬态剂量率闩锁特征进行了机理分析.结果表明:激光实验中闩锁电流波动是由于多路径闩锁机制所致,其会在特定电路结构中促使器件的闩锁路径发生切换,从而诱发这一现象.