基于脉冲激光定位的SRAM单粒子闩锁事件率预估

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1、2015年4月北京航空航天大学学报April2015第41卷第4期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．41No．4http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001．5965．2014．0301基于脉冲激光定位的SRAM单粒子闩锁事件率预估余永涛1’2，韩建伟“，封国强1，蔡明辉1(1．中国科学院空间科学与应用研究中心，北京100190；2．中国科学院大学，北京100049)摘要：器件单粒子闩锁效应(SEL)预估方法一般

2、是建立在只有一个敏感体积单元的长方体(RPP)模型上，静态随机存储器(SRAM)单粒子闩锁敏感区的定位试验结果表明敏感体积单元不仅有一个．利用脉冲激光定位SRAMK6R4016V1D单粒子闩锁效应敏感区的试验结果对器件在轨SEL事件率进行了修正计算．首先利用脉冲激光定位SRAMSEL敏感区，获得敏感区的分布情况，并确定整个器件敏感体积单元的数量．然后针对不同的空间轨道、辐射粒子以及敏感体积厚度和敏感体积单元数进行了相应的器件SEL事件率计算，并对计算结果进行了分析讨论．结果表明，重离子引起的SEL事件率随敏感体积单元数量的增大而减小；修正敏感体积单元数量对预估质子引起的S

3、EL事件率非常必要，否则将会过高评估质子直接电离作用对SEL事件率的贡献．关键词：SEL事件率；敏感区定位；敏感体积单元；质子直接电离；静态随机存储器；脉冲激光中图分类号：V520．6；TN4文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)04加609．07当空间辐射环境中的高能带电粒子入射到航天器电子设备中的CMOS器件时，易诱发单粒子闩锁效应(SEL，SingleEventLatchup)，导致器件失效甚至航天器仪器故障．单粒子闩锁效应一直以来都是国内外单粒子效应研究的热点，随着半导体工艺尺寸的减小，亚微米器件应用于航天设备后表现出对单粒子闩锁效应的极端敏感性¨

4、。31．根据器件地面辐射模拟试验数据和航天器轨道的辐射环境模型，预估器件在轨单粒子效应，对正确选用宇航半导体器件、提高航天器寿命和可靠性具有重大的现实意义，对评价半导体器件的抗单粒子效应能力也具有重要的指导作用和参考价值．多数单粒子效应预估程序都是建立在RPP(RectangularParallelepiped)敏感体积模型基础上，模拟人射粒子在敏感体积内的能量沉积．对于器件单粒子闩锁在轨预估，单粒子闩锁效应没有类似于存储类器件单粒子翻转效应存储位单元的概念，因而在预估计算时多是假设整个器件只存在一个敏感体积单元(SV，SensitiveVolume)．近年来，一系列脉冲

5、激光定位静态随机存储器(SRAM)单粒子闩锁效应敏感区的试验结果”。。表明，SRAM器件的SEL敏感区是由许多具有周期性的较小尺寸的SEL敏感区构成的，即SRAM收稿日期：2014-05—27；录用日期：2014-09-26；网络出版时间：2014—12-0915：31网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20141209．1531．003，html基金项目：中国科学院支撑技术资助项目(110161501038)作者简介：余永涛(1987一)，男，河南宝丰人，博士生，yuyongtaol0@mails．ucas．ac．en十通

6、讯作者：韩建伟(1970一)，男，河南长葛人，研究员，hanjw@nssc．ac．cn，主要研究方向为航天元器件和材料的空间环境效应研究与应用．引用格式：余永涛，韩建伟，封国强，等．基于脉冲激光定位的SRAM单柱子闩锁事件率预估fJJ．北京航空航天大学学报，201541(4)：609．615．YuYT．HanJW．FengGQ．eta1．SELratepredictionforSRAMusingpulsedlasersensitivitymappingIj]JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，201

7、5，41(4)：609·615(inChinesej．610北京航空航天大学学报2015年SEL敏感体积单元的数量不是只有一个，这将会对SRAM器件空间SEL事件率预估产生影响．如文献[4]和文献[7]的论述，在只有一个敏感体积单元的假设下，在进行SEL事件率预估时，根据试验测得的截面数据建立的RPP模型的横向尺寸很大，离子倾斜入射时电荷收集路径很长，线性能量传输(LET，LinearEnergyTransfer)值低而射程长的离子倾斜入射到器件敏感区时也可沉积足够的电荷而诱发SEL．在各向同性辐射环境中，粒子倾斜入射的可能性