半导体器件辐射效应研究_刘忠立

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1、第10卷第6期信息与电子工程Vo1．10，No．62012年12月INFORMATIONANDELECTRONICENGINEERINGDec．，2012文章编号：1672-2892(2012)06-0748-06半导体器件辐射效应研究a,b刘忠立(中科院a.微电子研究所，北京100029；b.半导体研究所，北京100083)摘要：在回顾半导体器件辐射效应取得丰富研究成果的基础上，介绍近年来半导体辐射效应研究的一些动向，其中包括航空及地面环境的单粒子效应、综合辐射环境下的辐射效应、化合物半导体器件的单粒子效应、光

2、电器件的辐射效应、功率半导体器件的辐射效应、绝缘体上硅(SOI)CMOS集成电路的辐射效应及混合信号电路辐射加固设计技术，给出了一些典型的研究结果，并指出在这些效应方面应该继续研究的方向。关键词：半导体器件；抗辐射加固；研究动向中图分类号：TN386.1文献标识码：AResearchtrendsofradiationeffectsinsemiconductordevicea,bLIUZhong-li(a.InstituteofMicroelectronics，CAS，Beijing100029，China；b.I

3、nstituteofSemiconductors，CAS，Beijing100083，China)Abstract：Basingontheretrospectforrichresearchfruitsofradiationeffectsinsemiconductordevice，thispaperintroducessomeresearchtrendsofradiationeffectsinsemiconductordevices，suchassingleeventeffectsinavionicsandonth

4、eground，radiationeffectsinsyntheticradiationenvironments，singleeventeffectsincompoundsemiconductordevices，radiationeffectsinphotoelectricdevices，radiationeffectsinpowersemiconductordevices，radiationeffectsinSilicononInsulator(SOI)CMOSintegratedcircuitsanddesi

5、gntechniquesofradiationhardeningformixed-signalcircuits.Sometypicalresearchresultsaregivenandsomeresearchdirectionswhichshouldbecontinuedalsoarepointedout.Keywords：semiconductordevice；radiationhardening；researchtrends1945年美国在日本的广岛和长崎投下第1颗原子弹，造成重大核环境灾害。1946年国际

6、原子能委员会对原子能的发展控制失败，在以苏联和美国为首的2大阵营对垒形式下，美国的Sandia公司从LosAlamos实验室分离出来，从事辐射效应的研究。1962年美国通讯卫星Telstar显示出半导体器件对电离辐射的易损性，由此开始了半导体器件辐射效应的研究。半个多世纪以来，半导体器件辐射效应的研究取得了很大的成绩，在空间辐射环境及半导体器件辐射效应的机理方面，已有了深刻的认识，而微电子器件的辐射效应研究更为广泛。但是随着社会不断发展，科技不断进步，对半导体器件辐射效应研究的要求也越来越高，越来越广泛，并且不断

7、出现新的研究动向。本文的目的在于，对其中一些动向做提纲式的介绍，为半导体器件辐射效应的研究提供参考。1航空及地面的单粒子效应航空及地面的单粒子效应研究起步相对较晚，大约在2000年左右才开始形成真正的指导性文件(美国国家航空航天局的JESpgq)，通过多年航空及地面的单粒子效应研究已积累了一定的认识。首先认识到，大气及地面存在的辐射环境对半导体器件也是有影响的。已经搞清楚，虽然在大气顶层进入的银河宇宙射线(GalaxyCosmos2Ray，GCR)的通量仅为0.1粒子/cm·s，但到达飞机飞行高度时，由于GCR同

8、大气层的氮和氧原子相互作用产生22的二次粒子通量则达到100粒子/cm·s，继而达到海平面时由于粒子被吸收，粒子通量又降至1粒子/cm·s。各种二次宇宙射线中，有3种粒子：中子、质子和П介子，可以产生单次事件翻转(SingleEventUpset，SEU)，其中中子在大气中及在地面具有最高的通量。收稿日期：2011-12-13；修回日期：2012-01-10第6期刘忠立：