納米CMOS器件及電路的輻射效應

目 錄
第1章 緒論\t1
1．1 引言\t1
1．2 輻射環(huán)境\t4
1．3 單粒子效應\t6
1．3．1 高能粒子的電離損傷機理\t6
1．3．2 單粒子效應理論及建模\t8
1．3．3 功率器件的單粒子效應\t11
1．3．4 可靠性評估與加固技術\t13
1．4 總劑量效應\t15
1．4．1 體硅器件的總劑量效應\t15
1．4．2 SOI器件的總劑量效應\t16
1．5 本章小結\t17
參考文獻\t17
第2章 基本物理模型和仿真工具\t29
2．1 Sentaurus TCAD仿真軟件介紹\t29
2．1．1 軟件框架\t29
2．1．2 FD-SOI器件仿真的物理模型\t32
2．2 Silvaco TCAD仿真軟件介紹\t34
2．3 基本物理模型\t36
2．3．1 基本的半導體方程\t36
2．3．2 載流子統(tǒng)計模型\t38
2．3．3 載流子復合模型\t39
2．3．4 遷移率模型\t39
2．3．5 碰撞電離模型\t40
2．3．6 單粒子效應模型\t41
2．3．7 量子效應模型\t41
2．4 物理模型參數(shù)設置實例\t42
2．5 本章小結\t43
參考文獻\t43
第3章 高能粒子入射材料的損傷機理\t45
3．1 LET的簡化計算\t45
3．1．1 基本理論\t46
3．1．2 基于雙指數(shù)模型的LET\t48
3．1．3 基于高斯-對數(shù)模型的LET\t51
3．1．4 射程及布拉格峰值的計算\t54
3．1．5 不同形式LET之間的轉(zhuǎn)換\t61
3．2 重離子在任意材料中的徑向劑量\t62
3．2．1 計量單位\t63
3．2．2 徑向劑量的分布模型\t63
3．2．3 垂直入射電子的能量耗散\t65
3．2．4 仿真及分析\t66
3．3 材料吸收劑量的計算\t68
3．3．1 描述輻射場的物理量\t68
3．3．2 單向平行輻射場中物質(zhì)吸收劑量的計算\t69
3．3．3 一般輻射場中物質(zhì)吸收劑量的計算\t69
3．4 本章小結\t72
參考文獻\t73
第4章 納米CMOS器件的總劑量效應及加固技術\t76
4．1 FD-SOI器件結構\t76
4．2 FD-SOI器件氧化層的電荷俘獲\t78
4．2．1 氧化層電荷俘獲模型\t78
4．2．2 偏置條件對氧化層電荷俘獲的影響\t80
4．3 FD-SOI器件的總劑量效應\t81
4．3．1 對閾值電壓的影響\t84
4．3．2 對關態(tài)漏電流和跨導的影響\t85
4．3．3 界面陷阱對亞閾值擺幅的影響\t89
4．4 FD-SOI器件總劑量效應的影響因素\t89
4．4．1 埋氧層厚度的總劑量增強效應\t90
4．4．2 外延層厚度的影響\t92
4．5 FD-SOI器件總劑量效應加固技術\t95
4．5．1 浮體FD-SOI器件的背柵偏置加固方法\t95
4．5．2 體接觸FD-SOI器件的總劑量效應\t100
4．5．3 基于體接觸偏置的加固方法\t104
4．6 納米線晶體管總劑量效應及加固技術\t107
4．6．1 器件結構\t108
4．6．2 環(huán)柵納米線晶體管的屏蔽效應\t108
4．6．3 界面陷阱\t112
參考文獻\t114
第5章 SiC功率VDMOSFET的單粒子效應及加固技術\t116
5．1 失效機理\t116
5．1．1 SEB失效機理\t116
5．1．2 SEGR失效機理\t117
5．2 VDMOSFET結構與特性\t118
5．2．1 器件工作原理與結構\t118
5．2．2 基本特性\t120
5．3 4H-SiC和6H-SiC VDMOSFET的單粒子效應\t120
5．3．1 SEB的仿真與分析\t121
5．3．2 SEGR的仿真與分析\t126
5．4 晶圓各向異性對4H-SiC VDMOSFET的單粒子效應的影響\t128
5．4．1 4H-SiC晶格結構與各向異性模型\t128
5．4．2 晶圓各向異性對SEB的影響\t130
5．4．3 晶圓各向異性對SEGR的影響\t133
5．5 4H-SiC半超結VDMOSFET的單粒子效應\t133
5．5．1 半超結VDMOSFET的結構與特性\t134
5．5．2 半超結VDMOSFET的單粒子效應仿真與分析\t137
5．5．3 電荷失配對半超結VDMOSFET性能的影響\t141
5．6 4H-SiC半超結VDMOSFET的單粒子效應加固技術\t146
5．6．1 高k柵介質(zhì)HfO2對器件單粒子效應的影響\t147
5．6．2 加固結構的提出\t150
5．6．3 BAL參數(shù)變化對器件的單粒子效應的影響\t152
5．7 本章小結\t159
參考文獻\t160
第6章 納米CMOS器件的單粒子效應及加固技術\t163
6．1 納米CMOS器件的單粒子效應\t163
6．1．1 單粒子效應的電路模擬\t163
6．1．2 電路模擬的影響因素分析\t165
6．2 數(shù)據(jù)讀出接口電路的單粒子效應及加固方法\t171
6．2．1 數(shù)據(jù)讀出接口電路的設計\t171
6．2．2 SEE敏感結點分析\t172
6．2．3 數(shù)據(jù)讀出接口電路的SEE臨界電荷\t172
6．2．4 入射時間和技術節(jié)點對SEE的影響\t173
6．2．5 局部晶體管尺寸調(diào)整加固\t175
6．2．6 負載電容加固\t176
6．2．7 理想的抗輻射加固設計思路\t177
6．3 納米FinFET的單粒子效應及加固技術\t178
6．3．1 模型的建立\t179
6．3．2 不同柵介質(zhì)器件的單粒子效應\t179
6．3．3 影響因素分析及加固技術\t181
6．4 本章小結\t187
參考文獻\t187
第7章 單粒子效應對納米CMOS電路的影響\t190
7．1 單粒子串擾建模分析\t190
7．1．1 導納的基本理論\t191
7．1．2 SET的等效電路\t193
7．1．3 兩線間單粒子串擾解析模型\t194
7．1．4 多線間串擾效應建模分析\t204
7．2 單粒子瞬態(tài)的傳播特性分析\t214
7．2．1 邏輯遮掩效應\t214
7．2．2 電氣遮掩效應\t215
7．2．3 窗口鎖存遮掩效應\t216
7．3 密勒效應和耦合效應對單粒子瞬態(tài)的影響\t217
7．3．1 不同布線結構的耦合效應\t217
7．3．2 密勒效應和耦合效應對SET影響的定性分析\t222
7．3．3 判別SET的新標準\t224
7．3．4 密勒效應和耦合效應對SET延時的影響\t225
7．3．5 溫度和技術節(jié)點對SET的影響\t226
7．4 本章小結\t228
參考文獻\t228
第8章 納米CMOS電路在單粒子效應下的可靠性評估\t231
8．1 邏輯電路在單粒子翻轉(zhuǎn)下的可靠性評估\t231
8．1．1 概率轉(zhuǎn)移矩陣的基本理論\t232
8．1．2 基于PTM的可靠性評估方法\t233
8．1．3 可靠性估計及分析\t234
8．1．4 串擾效應對可靠性的影響\t237
8．2 數(shù)字電路在單粒子瞬態(tài)下的可靠性評估\t239
8．2．1 SET電壓的多狀態(tài)系統(tǒng)\t240
8．2．2 通用產(chǎn)生函數(shù)\t241
8．2．3 可靠性評估算法\t242
8．2．4 遮掩和串擾效應對可靠性的影響\t242
8．2．5 可靠性評估及分析\t244
8．3 基于蒙特卡羅的電路可靠性評估\t246
8．3．1 MC評估模型的建立\t246
8．3．2 模型的驗證及分析\t248
8．3．3 SET脈沖寬度的影響分析\t249
8．3．4 遮掩效應和多SET的影響分析\t249
8．4 本章小結\t251
參考文獻\t252