一种基于仿真的单粒子效应截面获取方法技术

本发明专利技术涉及一种基于仿真的单粒子效应截面获取方法，设定器件的实际材料结构、几何结构、掺杂参数，实现完整的器件模型；进行半导体特性数值计算，求解扩散漂移方程、泊松方程以及载流子连续方程，获取器件的电学特征曲线；开展单粒子效应器件模型关键电学参数校准，使器件电学符合理论预期；所述关键电学参数包括晶体管转移特性曲线和存储器延迟特性曲线。本发明专利技术提出了基于数值计算的单粒子效应截面获取方法，可以定位单粒子效应错误的位置，可以实现器件的布线、尺寸与器件工艺参数与单粒子效应敏感性的关系，可以在设计阶段就实现单粒子效应性能的验证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种单粒子效应评估方法，特别是涉及，属于微电子
、抗辐射加固

技术介绍
随着微电子技术的不断发展，电子自动化设计工具不断成熟，并成为集成电路研发的先决条件之一。其中集成电路制造与加工的模拟技术是以实际制造过程为依据建立响应的数学物理模型，将工艺、器件的物理特性等仿真分析集成一体。工艺与器件仿真技术已经成为IC制造工艺分析的核心手段。单粒子效应是指高能带电粒子在穿过微电子器件时，在器件内部敏感区产生电子-空穴对，这些电荷被灵敏器件电极收集后，造成器件逻辑状态的非正常改变或器件损坏。由于这种效应是单个粒子作用的结果，因此称为单粒子效应或单粒子事件。空间辐射环境中的高能质子、中子、α粒子、重离子等都能导致航天器电子系统中的半导体器件发生单粒子效应，严重影响航天器的可靠性和寿命。除了空间高能粒子以外，各种核辐射、电磁辐射环境也是造成单粒子效应的重要原因。在空间辐射环境下工作的半导体器件单粒子效应对航天系统的可靠性有重要影响。单粒子效应却表现得更严重，以往大尺寸器件中不明显的效应，例如单粒子多位翻转、 单粒子硬损伤等也突出成为新的损 伤机制。单粒子效应是空间应用静态随机存储器所面临的主要威胁，SRAM单粒子翻转效应是单个粒子入射以后在节点引起瞬态电流，导致逻辑状态翻转的现象。目前单粒子效应的截面获取方法是基于地面模拟试验的方法实现。例如申请号为 200910045425. X、名称为现场可编程逻辑门阵列中单粒子翻转的检测方法和装置的专利， 以及申请号为200810114876. 3名称为空间处理器单粒子实验测试系统及方法的专利，是利用地面重离子加速器开展单粒子效应模拟试验，从而获取单粒子效应的相关数据，实现单粒子效应的评估。基于地面模拟试验开展的单粒子效应依赖于国内重离子源的限制，束流时间无法保证。同时基于地面模拟实验开展的单粒子效应评估工作无法定位单粒子故障敏感位置，无法定量分析故障的机制机理。基于地面模拟试验的单粒子效应截面获取方法具有明显的不足。半导体器件单粒子效应评估工作急需一种理论的截面获取方法，以降低现行实验考核方法的时间、金钱消耗，同时突破国内地面模拟试验设备的限制。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于仿真的存储器单粒子效应截面获取方法，该方法可以准确计评估存储器单粒子效应，定位单粒子翻效应的灵敏区域，相比于现行的基于地面模拟试验的单粒子效应模拟方法，具有节省时间、经费，不受重离子加速器束流时间限制，便于加固设计改进的特点。本专利技术的解决方案是，其特殊之处在于包括以下步骤SI设定器件的实际材料结构、几何结构、掺杂参数，实现完整的器件模型；S2进行半导体特性数值计算，求解扩散漂移方程、泊松方程以及载流子连续方程，获取器件的电学特征曲线；所述扩散漂移方程、泊松方程以及载流子连续方程如下所示权利要求1.，其特征在于包括以下步骤 Si设定器件的实际材料结构、几何结构、掺杂参数，实现完整的器件模型； S2进行半导体特性数值计算，求解扩散漂移方程、泊松方程以及载流子连续方程，获取器件的电学特征曲线； 所述扩散漂移方程、泊松方程以及载流子连续方程如下所示全文摘要本专利技术涉及，设定器件的实际材料结构、几何结构、掺杂参数，实现完整的器件模型；进行半导体特性数值计算，求解扩散漂移方程、泊松方程以及载流子连续方程，获取器件的电学特征曲线；开展单粒子效应器件模型关键电学参数校准，使器件电学符合理论预期；所述关键电学参数包括晶体管转移特性曲线和存储器延迟特性曲线。本专利技术提出了基于数值计算的单粒子效应截面获取方法，可以定位单粒子效应错误的位置，可以实现器件的布线、尺寸与器件工艺参数与单粒子效应敏感性的关系，可以在设计阶段就实现单粒子效应性能的验证。文档编号G06F17/50GK102999666SQ20121048838公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日专利技术者郭红霞, 张科营, 罗尹虹, 赵雯, 闫逸华, 王园明, 张凤祁, 郭晓强, 丁李丽, 王忠明, 王燕萍 申请人:西北核技术研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于仿真的单粒子效应截面获取方法，其特征在于：包括以下步骤：S1】设定器件的实际材料结构、几何结构、掺杂参数，实现完整的器件模型；S2】进行半导体特性数值计算，求解扩散漂移方程、泊松方程以及载流子连续方程，获取器件的电学特征曲线；所述扩散漂移方程、泊松方程以及载流子连续方程如下所示：ϵ▿2ψ=-q(p-n+ND+-ND-)∂n∂t=Gn-Rn+1q▿·Jn,∂p∂t=Gp-Rp-1q▿·JpJ→n=qnμnE→+qDn▿n,J→p=qpμpE→+qDp▿p其中：和是分别指电子电流密度和空穴电流密度；是指电场密度；Rn和Rp是分别指电子和空穴的产生率；Gn和Gp是分别指电子和空穴的复合率；n是电子密度；p是空穴密度；q为电子电量；μn和μp分别指电子和空穴的迁移率；Dn和Dp是分别指电子和空穴的扩散系数；S3】开展单粒子效应器件模型关键电学参数校准，使器件电学符合理论预期；所述关键电学参数包括晶体管转移特性曲线和存储器延迟特性曲线；S4】开展单粒子效应器件模型关键工艺参数校准，使器件单粒子效应电荷收集脉冲电流与理论模型一致；所述关键工艺参数包括器件衬底厚度、阱深、横向隔离区域参数；S5】在器件模型的表面开展对粒子入射位置进行随机抽样，在随机抽样得到的入射位置上开展添加单粒子效应物理模型的半导体器件数值计算，从而获 取该粒子单粒子效应灵敏区域的位置；S6】在该单粒子效应灵敏区域的位置附近逐点开展单粒子效应半导体器件数值仿真，即单粒子效应数值仿真的遍历抽样，从而获取该粒子单粒子效应灵敏区域的形状和大小；S7】在利用步骤S5、S6获取的粒子单粒子效应灵敏区域内进行更高密度的逐点单粒子效应数值仿真，获取低能粒子的单粒子效应灵敏区域的位置和大小；S8】根据获取的单粒子效应灵敏区域图形，统计不同粒子引起的单粒子效应截面，采用威布尔方法拟合单粒子翻转效应灵敏性随粒子入射粒子的曲线，实现半导体器件单粒子效应特性评估。FDA00002468102300014.jpg,FDA00002468102300015.jpg,FDA00002468102300016.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭红霞，张科营，罗尹虹，赵雯，闫逸华，王园明，张凤祁，郭晓强，丁李丽，王忠明，王燕萍，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：