sram重离子微束单粒子效应实验研究

《sram重离子微束单粒子效应实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、662以科学发展观促进科技创新(中)作者简介魏小莹，哈尔滨工业大学航天学院硕士研究生，中国人民解放军96411部队助理工程师，从事惯性导航、控制工程研究。手机：13633601578，电话：0451—8641341l转8506；E—mail：yswxyys@163．COrn。SRAM重离子微束单粒子效应实验研究①贺朝会1，2郭刚3李永宏2陈泉3惠宁3苏秀娣4张凤祁2罗尹虹2姚志斌2郭红霞21．西安交通大学，西安市成宁西路28号，710049；2．西北核技术研究所，西安市69信箱10分箱，710024；3．中国原子能科学研究院核物理所，北京275信箱10

2、分箱，1024134．东北微电子研究所，沈阳市陵园街20号，110032摘要单粒子效应是指单个带电粒子射八半导体器件，导致器件功能异常的现象。该文介绍了国内首次大规模集成电路——静态随机存取存储器(SRAM)的重离子微束单粒子效应实验研究，建立了大规模集成电路重离子微束单粒子效应实验方法，找到了国产SRAM的单粒子翻转敏感区，分析了单粒子翻转敏感区彤成的机理，为器件抗单粒子效应加固设计打下7基础。关键词辐射物理与技术半导体器件重离子微束单粒子效应引言空间辐射环境中的带电粒子会导致航天器电子系统中的半导体器件发生单粒子效应，严重影响航天器的可靠性和寿命。

3、资料表明，自1971～1986年，国外39颗同步卫星，发生与奎间辐射有关的故障1129次，其中由单粒子效应造成的故障有621次，占辐射总故障的55％。我国的航天器也发生过类似的故障。因此．半导体器件的单粒子效应研究具有重大的现实意义和明确的应用价值。单粒于效应是指单个带电粒子射人半导体器件，导致器件功能异常的现象。在以往的单粒子效应测试中，利用加速器提供的重离子柬流辐照集成电路，由于柬斑大，测量到的器件响应是被辐照的所有电路和单元的响应的组合效果，无法得到器件响应的详细信息。国外20世纪80年代初建立起了重离子针孔微束辐照系统，用来研究电荷收集问题。2

4、0世纪90年代建立的磁聚焦扫描微束装置，可以更清楚地显示电荷收集区域和单粒子效应灵敏区域，并得到电荷收集深度，给出了单粒子效应发生的详细图像，使人们可以清楚地识别电荷在哪儿产生，又在哪儿被收集，这是其他手段不能得到的。Campbell和Knudson应用束斑大小约4pm的离子微束在存储单元和读出放大器区域都观测到了翻转，并且都出现了累积电离总剂量损伤似的硬错误。微束技术消除了宽束辐照带来的不确定性。使单粒子效应更深入、更细致。由于可以找出器件的单粒子效应敏感区，从而有针对性地采取加固措施，所以对集成电路抗单粒子效应加固设计具有重要的指导意义。近几年，中

5、国原子能研究院建立起了加速器重离子微束辐照装置，开展了初步的PN结电荷收集研①国隶自然科学基金(10375097)和教育部。新世纪优秀人才支持计划”资助。第48分会场学术沙龙——以科学发展观推动科技的创新663究。随后几家单位联合开展了国内首次大规模集成电路——静态随机存取存储器(SRAM)的重离子微束单粒子效应实验研究．观察到了存储器的单粒子翻转(sEu)敏感区，为进一步的器件加固设计打下了基础。一、实验技术1．徽束技术重离子微束可以通过两种方法得到。一种是针孔微束，通过在被辐照样品和重离子源之间放一个针孔板校准离子柬，形成一个直径几微米的束斑。测试

6、样品或者针孔放置在一个x—Y平面的平台上，并可移动，使重离子微束辐照到器件的特定区域。针孔大小已从10f一减小到约2．5ttm。采用针孔可以准直所有离子，但发散现象随原于序数和能量的增加而增大，限制了这种技术应用于特征尺寸在btm以及“m以下量级的器件上的有效性。另一种方法是通过磁聚焦方式或者通过静电式磁光栅扫描方式使离子束辐照器件的感兴趣区域。一般能得到l,am大小的束斑，而且有获得更小束斑的能力。事实上，已有文献报道获得了0．05Fro大小的束斑。由于MeV量级离子在空气中的射程有限，两种方法都需要在真空腔体中实施，以减小空气散射造成的束流发散。2

7、．重离子微束辐照装置中国原子能研究院建立的加速器重离子微束辐照装置的靶室如图1所示，(a)为靶室俯视示意图，主要由各种可移动的平台组成；(b)为靶室照片。实验布局见图2，主要由靶室内的各种平台、控制和数据获取计算机、效应测试系统三部分组成。束流开关用于束流的开启和关闭；碳膜和微通道探测器用于测量束流强度；样品平台用于移动样品的位置，以便束流扫描芯片的不同区域；长工作距离显馓镜用于观察针7L和样品的位置。束流经过预准直孔和针孔后，重离子束斑可以zJ,N2．5pm×35Pm，图3为实测的束斑大小。控制和数据获取计算机用于控制束流开关、针孔、样品平台和显微镜

8、的移动以及测量束流强度和PN结电荷收集。效应测试系统用于测量和记录芯片的单粒子翻转数据。图l重