现代纳米集成电路质子单粒子效应研究进展.pdf

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1、第6卷第2期现代应用物理Vo1．6，NO．22015年6月MODERNAPPLIEDPHYSICSJun．2015现代纳米集成电路质子单粒子效应研究进展何安林，郭刚，沈东军，刘建成，史淑廷，范辉，宋雷(中国原子能科学研究院核物理研究所，北京102413)摘要：近年来，随着半导体工艺技术的迅速发展，质子单粒子效应研究的重要性上升到了一个新的高度。综述了国际上纳米集成电路质子单粒子效应研究的主要进展，如低能质子成为纳米集成电路单粒子效应和软错误率的主要贡献因素，中高能质子与新型器件材料(如钨)核反应研究成为质子单粒子效应新的热点问题，介绍了中国原

2、子能科学研究院在纳米集成电路低能质子实验方面开展的相关工作。关键词：质子；单粒子效应；核反应；直接电离中图分类号：TN406文献标志码：A文章编号：2095—6223(2015)02一l18—07ResearchProgressofProtonSingle。-Event_-EffectsonNano--ICsHEAn—lin，GUOGang，SHENDong—jun，IIUJian-cheng，SHIShu—ting，FANHui，SONGLei(DepartmentofNuclearPhysics，ChinaInstituteofAtomi

3、cEnergy，Beijing102413，China)Abstract：Withtherapiddevelopmentofsemiconductortechnology，theimportanceofpro—tonsingleeventeffects(SEEs)researchhasreachedanewheight．Inthisreview，thepro-gressofprotonSEEsresearchonnanometerintegratedcircuitsispresented．LowenergyprotoninducedSEEsa

4、ndSoftErrorRate(SER)canbeasignificantcontributiontototalprotonSEEsandSERinspace，andprotoninteractionswithnewdevicematerialsliketung—stenbecomearesearchfocusinthefieldofprotoninducedSEEs．TheresearchworkinlowenergyprotoninducedSEEsexperimentonnanometer—scalesemiconductordevic

5、esdoneinChinaInstituteofAtomicEnergyisintroduced．Keywords：proton；singleeventeffects；nuclearreaction；directionization空间辐射是影响空间卫星、载人飞船和空间站相互作用从而引发单粒子效应，单粒子效应会导致安全的主要因素之一，而质子是空间辐射环境中含器件工作失常或者损坏，如器件逻辑状态发生错误量最多的粒子，如银河宇宙射线中质子占85、Ot粒导致卫星或飞船工作异常，严重影响航天器的在轨子占14、重离子占1；地球俘获带内带的主要成安全性和

6、可靠性。分是质子和电子；太阳宇宙射线中质子也是主要组近年来，随着半导体技术的飞速发展，现代半导成部分。质子通过与半导体器件材料发生电磁和核体器件和集成电路向着低特征尺寸、高集成度、低功收稿日期：2014—09—30；修回日期：2015—02—12基金项目：国家自然科学基金资助项目(11105230)作者简介：何安林(1986一)，男，重庆黔江人，助理研究员，硕士，主要从事宇航器件质子辐射实验技术及评估方法研究。E-mail：anlinhe@126．corn第2期何安林等：现代纳米集成电路质子单粒子效应研究进展119耗、高性能等特点不断发展，使

7、得电路的工作电压降2006年，Heidel等人利用IBM3MeV静电加低、敏感单元面积及间距减小，从而导致敏感节点的速器，针对65nm工艺存储器，利用氦离子倾角入临界电荷降低，使得质子单粒子效应越来越敏感。射的方式，在大角度入射下发现了翻转数异常增多因此，针对纳米级先进工艺器件的质子单粒子效应的现象【2]。2007年，Rodbell等人通过低能质子已成为国内外辐射效应研究领域重点关注的问题。(1．O～1．5MeV)倾角入射的办法，观察到了锁存当前，国际上纳米集成电路质子单粒子效应研器、存储器单元中质子直接电离引起的翻转效应[33。究主要有两个

8、发展趋势：1)从传统的高能质子到涵由于倾角入射可以增加能量沉积，提高入射粒子的盖低能质子的可靠性评估要求；2)从传统的硅材料有效LET值，因此可以很好地解释上述实验