论文部分内容阅读
单粒子效应是影响航空航天用深亚微米集成电路可靠性最主要的问题，随着工艺尺寸的不断减小，一些原本不显著的二次效应也逐渐变得重要，对电路的影响愈发的严重。而我国针对深亚微米工艺下电荷收集和电荷共享效应的研究还不是很成熟，因此研究集成电路单粒子效应及缓解措施对抗辐照集成电路设计具有重要意义。本文从基本机理入手，对90nm PMOS器件的单粒子效应进行深入仿真研究，主要工作包括: 1.分别对P+N二极管、PMOS单管、反向器中PMOS的单粒子效应进行了仿真研究，分析讨论了离子入射角度、敏感区域面积、寄生BJT放大效应、电路响应等因素对单粒子效应的影响。结果表明:1）在仿真范围内，随着敏感区域面积的增大，节点收集的电荷量增加，且角度越大，电荷量增加的幅度越大。2）寄生BJT的放大效应将导致PMOS单管电荷收集量的增加，抑制寄生BJT工作是提高PMOS器件抗单粒子效应的主要途径。3）下拉器件的饱和电流越大，越有利于PMOS管单粒子电荷的耗散，适当增加下拉器件的宽度有利于提高反相器中PMOS管的抗单粒子能力。 2.仿真研究了N阱接触区的面积及接触区与PMOS管的距离对PMOS单管对电荷收集效果的影响，结果表明当N阱接触的面积从0.5μm2增加到4μm2时，双极增强因子从27减小到11。当N阱接触到晶体管的距离从2.5μm减小到0.5μm时，双极增强因子从3.9减小到2.5。增加接触区面积和减小N阱接触到晶体管的距离均有利于改善PMOS器件抗单粒子能力，尤其是增加N阱接触的面积占整个芯片面积的比例。 3.研究了保护环结构对PMOS器件电荷收集和电荷共享的影响。结果表明:1)对单管来说，当多子保护环宽度为0.2μm时，就对电荷收集起到明显的抑制作用，随着多子保护环宽度的增加抑制作用逐渐饱和。对比而言，少子保护环对电荷收集的抑制作用不明显。2）考虑器件间的电荷共享，多子保护环无论处于主器件还是从器件均对电荷共享起到抑制作用，而少子保护环只有位于从器件时才能起到抑制作用。3）当保护环位于从器件时，入射离子的LET值小于40MeV·cm2/mg时少子保护环抑制作用大于多子保护环的抑制作用，当入射离子的LET值大于40MeV·cm2/mg时，多子保护环的抑制作用开始大于少子保护环的抑制作用。