温度对数字电路中单粒子瞬态脉冲的影响

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1、第２９卷第７期半导体学报犞狅犾．２９犖狅．７２００８年７月犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛犑狌犾狔，２００８温度对数字电路中单粒子瞬态脉冲的影响梁斌陈书明刘必慰（国防科技大学计算机学院，长沙４１００７３）摘要：利用三维犜犆犃犇混合模拟研究了温度对０１８μ犿工艺下反相器链中犇犛犈犜脉冲宽度的影响．结果发现，温度对２／犿犵的条件下，当温度从－５５℃升高到１２５℃时，犇犛犈犜的影响要比温度对犛犈犝的影响严重得多．在犔犈犜为６０犕犲犞·犮犿犇犛犈犜脉冲宽度约增加了５８８％．关键词：混合模拟；犇犛犈犜；

2、超深亚微米；辐射犈犈犃犆犆：２５７０中图分类号：犜犖３文献标识码：犃文章编号：０２５３４１７７（２００８）０７１４０７０５提高，数字电路中的单粒子瞬态脉冲（犱犻犵犻狋犪犾狊犻狀犵犾犲犲１引言［７～１０］狏犲狀狋狋狉犪狀狊犻犲狀狋，犇犛犈犜）正在变得越来越严重．根据已有研究表明，单粒子闩锁（狊犻狀犵犾犲犲狏犲狀狋犾犪狋犮犺狌狆，我们掌握的情况，目前还没有公开发表的文献研究温度犛犈犔）和单粒子翻转（狊犻狀犵犾犲犲狏犲狀狋狌狆狊犲狋，犛犈犝）等单粒子对犇犛犈犜的影响．那么，温度对犇犛犈犜究竟有着怎样的效应的敏感

3、度与温度有着密切的关系．重离子实验表影响？从文献［６］的研究可知，温度对超深亚微米工艺明，在３００犓以上，犛犈犔的阈值线性能量传输（犾犻狀犲犪狉犲狀下犛犈犝的影响基本可以忽略，温度对超深亚微米数字［１］犲狉犵狔狋狉犪狀狊犳犲狉，犔犈犜）随温度上升而下降；更宽温度范电路中犇犛犈犜的影响是否同样很小？带着这样的问题，围内的器件模拟则表明，当温度从４５０犓下降到１２０犓我们进行了本文的研究．时，犛犈犔的敏感度不断降低，而当温度继续从１２０犓下［２］降到７７犓时，犛犈犔的敏感度迅速增加．针对０８μ犿２混合模拟环境设置犛

4、犗犐犛犚犃犕的重离子实验表明，在２５～１２５℃范围内，犛犗犐晶体管的增益随着温度的增加而增加，从而导致针对反相器链的三维混合模拟被证明是研究［３］＋＋［１１～１４］犛犈犝的阈值犔犈犜随温度的增加而下降．针对狆狀狀犇犛犈犜的一种有效手段．本文采用如图１所示的９外延结构的重离子实验和犜犆犃犇准三维模拟结果表级反相器链混合模拟结构进行研究，其中，犖１管采用器明，温度对重离子诱导的瞬态电流脉冲具有重要的影件模拟，其余晶体管采用电路模拟，电路模拟使用的［４，５］响．以上研究面向的工艺尺寸普遍比较大，基本上不犛狆犻犮犲模型为犛

5、犕犐犆０１８μ犿体硅工艺模型，狀犕犗犛管和能反映超深亚微米工艺的实际情形．最近，犜狉狌狔犲狀等狆犕犗犛管的犠／犔（栅宽／栅长）分别为０６μ犿／０１８μ犿［６］人采用三维数值模拟研究了温度对０１８和０９／０１８本文考虑了寄生参数的影响，采用μ犿犛犚犃犕μ犿μ犿．单元的犛犈犝敏感度的影响，结果表明，在－５５～１２５℃犛狔狀狅狆狊狔狊公司的犛狋犪狉犚犆寄生参数提取工具对犛犕犐犆范围内，温度对犛犈犝敏感度的影响基本可以忽略．０１８μ犿工艺下的反相器标准单元版图进行了寄生参数随着工艺的不断缩减和集成电路工作频率

6、的不断提取，提取的结果用于设置图１中各节点的电容．图１９级反相器链的三维混合模拟结构犉犻犵．１犖犻狀犲狊狋犪犵犲犻狀狏犲狉狋犲狉犮犺犪犻狀犳狅狉３犇犿犻狓犲犱犿狅犱犲犜犆犃犇狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀武器装备预研基金资助项目（批准号：９１４０犃０８０４０５０７犓犌０１）通信作者．犈犿犪犻犾：犾犻犪狀犵犫犻狀＠狀狌犱狋．犲犱狌．犮狀２００７１２２５收到，２００８０１０９定稿２００８中国电子学会１４０８半导体学报第２９卷被轰击晶体管本身的电荷收集是影响犇犛犈犜电压脉冲宽度随温度变化的主要因素，而电路响应对

7、犇犛犈犜电压脉冲宽度随温度的变化也有较大的影响，总的趋势是，电路响应使低温区的犇犛犈犜脉冲变窄，而使高温区的犇犛犈犜脉冲变宽．值得说明的是，本文采用混合模拟获得的犇犛犈犜脉冲宽度与类似工艺下的实验结果接近，这验证了本文所采用的器件结构的合理性以及工艺对准方法的有效性．４温度对被轰击晶体管电荷收集的影响图２犇犛犈犜宽度随温度的变化（１）只考虑温度对犖１的影响；（２）考虑温度对所有晶体管的影响犇犛犈犜脉冲宽度首先取决于重离子轰击在有效收犉犻犵．２犜犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犱犲狆犲狀犱犲狀犮犲狅犳犇犛犈犜狆狌犾狊犲狑犻犱狋犺

8、（１）集深度范围内沉积的电荷量，其次取决于沉积的电荷被犆犺犪狀犵犲狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犻狀犱犲狏犻犮犲犱狅犿犪犻狀狅狀犾狔；（２）犆犺犪狀犵犲狋犲犿收集的效率．电荷收集的物理机理主要包括漂移、扩散狆犲狉犪狋狌狉犲犻狀犫狅狋犺犱犲狏犻犮犲犪狀犱犮犻狉犮狌犻狋犱狅犿犪犻狀和双极放大３种，最终的电荷收集量是这３种机理的综［１５］本文选择犛狔狀狅狆狊狔狊公司的犛