65nm工藝下一種新型單粒子多瞬態(tài)測試系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著中國綜合國力的進一步提升，航天航空器材和武器裝備對國產(chǎn)抗輻射芯片的需求越來越迫切。抗輻射集成電路和輻射效應(yīng)的研究吸引著越來越多的學者們加入其中，同時也成為了該領(lǐng)域研究的重點課題之一。隨著納米CMOS集成電路的不斷發(fā)展，半導體器件的輻射效應(yīng)特性也發(fā)生著多方面的變化，其中以單粒子瞬態(tài)尤為明顯。到納米工藝下，單粒子瞬態(tài)（SET）已經(jīng)成為了輻射電路中系統(tǒng)軟錯誤出現(xiàn)的主要來源，同時也是新納米工藝下集成電路抗輻射加固的研究重點。
　　在納

2、米CMOS集成電路中，器件的特征尺寸更小、集成密度更大、節(jié)點相距更近。這使得單個高能粒子的入射可能導致多個節(jié)點的電荷收集，使SET的產(chǎn)生機理與以往的研究相比會出現(xiàn)許多新的情況，SET在傳播中也隨之出現(xiàn)一些新的現(xiàn)象。單粒子導致的多節(jié)點電荷共享現(xiàn)象，將可能出現(xiàn)單粒子多瞬態(tài)（SEMT）和單粒子脈沖窄化（SET Quenching），這些在65nm CMOS集成電路中已成為普遍現(xiàn)象。在新工藝節(jié)點下，單粒子多瞬態(tài)的研究工作變得日益重要，研究價值也

3、越發(fā)的明顯。本文將針對 SEMT的試驗測試技術(shù)展開一系列的研究工作，解決了新工藝節(jié)點下 SEMT試驗表征的技術(shù)問題。本文提出了一種新型單粒子多瞬態(tài)測試系統(tǒng)，并且在65nm工藝下設(shè)計了測試芯片，通過重離子輻射試驗證明了此測試系統(tǒng)在SEMT試驗研究方面的可行性，在解決SEMT試驗表征技術(shù)問題方面是一個創(chuàng)新。關(guān)于 SEMT測試系統(tǒng)的研究，本文做了一些具體研究工作，并取得了一定的研究成果：
　?、盘岢隽艘环NSEMT測量電路。本文在單鏈SE

4、T測量技術(shù)的研究基礎(chǔ)之上，提出了一種新型SEMT測量電路。此測量電路既保證了單個SET的測量精度，又實現(xiàn)了多SET的同時捕獲，實現(xiàn)了SEMT的高精度自觸發(fā)掃描捕獲。這種SEMT測量電路對時序控制要求嚴格，并且還進行了抗輻射加固設(shè)計。
　　⑵設(shè)計了新的轟擊單元。以往的SET研究都是以反相器鏈作為被測電路，根據(jù)不同的研究目的在版圖和電路方面做相應(yīng)的處理。為了將PMOS器件和NMOS器件中的SEMT分別表征，本文設(shè)計了P-hit和N-h

5、it轟擊單元；為了研究源極注入效應(yīng)在多節(jié)點電荷共享收集中的作用，提出了改進型的P-hit和N-hit轟擊單元。
　　⑶提出了一種SEMT被測電路結(jié)構(gòu)。依據(jù)以往的研究經(jīng)驗，提出了一種縱向交錯布局的多短鏈 SEMT被測電路結(jié)構(gòu)。試驗結(jié)果表明，該電路結(jié)構(gòu)既保證了SEMT產(chǎn)生的合理性，又保證了單個SET測量的精確性。
　?、葘崿F(xiàn)了SEMT測試芯片，并設(shè)計了地面輻射試驗測試系統(tǒng)。將研究提出的SEMT測量電路和被測電路在65nm體硅CM