x射线_电子导致sram器件单粒子软错误的研究

《x射线_电子导致sram器件单粒子软错误的研究》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、学校代码10530学号201510131327分类号TN406密级公开硕士学位论文X射线/电子导致SRAM器件单粒子软错误的研究学位申请人张阳指导教师郭红霞研究员学院名称材料科学与工程学院学科专业材料科学与工程研究方向微电子材料与器件工程二〇一八年六月ResearchofX-ray/electronsInducedSingleEventSoftErrorsin45nmSRAMCandidateYangZhangSupervisorProfessorHongxiaGuoCollegeSchoolofMaterialsScienceandEngineeringProgramMate

2、rialsScienceandEngineeringSpecializationMicroelectronicMaterialsandDevicesEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune2018摘要摘要随着半导体技术的发展，存储器所占有的地位越来越重要。相比于其他存储器，静态随机储存器(SRAM)由于读写速度快、价格便宜、功耗低等优点被广泛运用在信息获取和保存方面。在复杂太空环境下，航天器受到质子、中子、重离子等粒子带来的辐射损伤，会对航天器中SRAM器件的性能产生严重影响

3、。同时伴随着SRAM器件特征尺寸的减小，一些在大尺寸中没有出现的辐射损伤，也逐渐表现出来。特别是轻粒子，如电子、μ介子等，它们通过电离或发生核反应过程，产生电子-空穴对，会对器件造成辐射损伤。一些研究人员对这方面已经开展了研究，但是相关的研究并不深入。本论文以65nm和45nm的SRAM作为研究对象，开展了X射线和电子加速器辐照环境下，电子导致单粒子翻转的研究。内容包括：1.利用Phillip直流X光机对处于低电压状态的器件，开展单粒子翻转效应的研究。实验结果表明，X射线发生光电效应时，产生的次级电子可以造成45nm器件出现单粒子翻转，但是65nm的器件上没有任何错误出现。分析

4、认为是65nmSRAM器件临界电荷要比45nm的器件要大，次级电子在其敏感区域中并不能够沉积足够多的能量，无法造成65nm的器件出现翻转。2.通过Geant4构建SRAM器件的几何结构，分析了临界电荷、多层金属布线层、光子入射角度对单粒子翻转的影响。模拟结果表明，特征尺寸越小，相应的临界电荷也就越小，翻转截面就会越大。当多层金属布线层含有高原子序数的材料时，在光电效应阶段会产生额外的次级电子，成为加重单粒子翻转的重要因素。光子倾斜入射时，虽然径迹长度增加，沉积能量增加，翻转概率增大，但是部分光子入射在敏感单元的边界位置，沉积的能量反而减小，无法造成翻转，造成垂直入射时的翻转比倾

5、斜入射时的翻转更加严重。3.在电子加速器上开展了电子造成单粒子翻转的研究。实验结果表明电子发生核反应时所产生的次级电子，具有更高的LET值，这些次级电子沉积能量，是造成器件出现错误的主要原因。此外在不同辐照源上开展的单粒子翻转效应研究，发现器件出现01的翻转和10的概率是相同的。关键词：SRAM；电子；Geant4；单粒子翻转AbstractAbstractWiththedevelopmentofsemiconductortechnology,thememorybecomesmoreandmoreimportant.Comparedwithothermemories,Sta

6、ticRandomAccessMemory(SRAM)iswidelyusedininformationacquisitionandstorageduetoitsfastread/writespeeds,lowcost,andlowpowerconsumption.Incomplexspaceenvironment,thespacecraftissubjectedtoradiationdamagecausedbyparticlessuchasproton,neutron,heavyionandsoon,whichhasaseriouseffectontheperformance

7、ofSRAMdevicesinthespacecraft.Atthesametime,withthedecreaseofthefeaturesizeofSRAMdevices,someradiationdamagethatdoesnotappearinlargesizeisalsograduallymanifested.Inparticular,lightparticles,suchaselectronsandmuons,produceelectronholepairsbyionizingo