一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法技术

本发明专利技术公开了一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法，包括将铁电存储器的管脚短接；选择等效能量为106eV的中子束，且注量为1013/cm2～1014/cm2；用中子束对铁电存储器进行辐照，当达到1013/cm2～1014/cm2注量时停止辐照。本发明专利技术在不变动器件内部版图信息，不另外添加抗辐照电路，不影响器件使用功能的前提下利用中子预处理的办法提高铁电存储器抗扰动性能的加固。

An anti single particle disturbance reinforcement method for ferroelectric memory

The invention discloses a reinforcement method for ferroelectric memory against single event disturbance, which includes shortening the pin of the ferroelectric memory, selecting a neutron beam with an equivalent energy of 106 eV and a flux of 1013/cm2 to 1014/cm2, irradiating the ferroelectric memory with a neutron beam and stopping irradiation when the flux of 1013/cm2 to 1014/cm2 is reached. The invention improves the anti-disturbance performance of ferroelectric memory by means of neutron pretreatment without changing the internal layout information of the device, adding an anti-irradiation circuit in addition, and without affecting the function of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法
本专利技术涉及一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法，尤其适用于由质子造成的单粒子扰动加固。
技术介绍
铁电存储器作为新型存储器中的一种，与传统存储器不同的是在掉电后还能继续保持数据，并且由于铁电存储器具有优越的性能：高读写次数、快读写速度、超低功耗以及其优良的抗辐射性能，使其成为现代存储器研究过程的潮流。铁电存储器是CMOS工艺和铁电薄膜技术的结合，其中，铁电存储器分为铁电随机存储器(FRAM)和铁电场效应晶体管(FeEFT)，它们都是利用铁电材料的自发极化特性来实现数据的存入和读出。单粒子扰动现象是指单个高能粒子入射半导体材料存储器中，沿着单个粒子入射路径方向与硅材料发生电离，在其径迹周围形成大量电荷云，在沉积电荷达到临界电荷时，就会使电路的状态发生改变。比如使存储器单元发生逻辑翻转，严重时会造成CMOS电路的闩锁，致使整个系统无法进行。随着集成电路技术的发展，器件的特征尺寸越来越小，进而使器件翻转所需的电荷越来越接近粒子的沉积电荷，所以抗粒子扰动的加固工作变得越来越严重。因此，如何提供一种铁电存储器抗单粒子扰动的加固方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种铁电存储器抗单粒子扰动的加固方法，在不变动器件内部版图信息，不另外添加抗辐照电路，不影响器件使用功能的前提下利用中子预处理的办法提高铁电存储器抗扰动性能。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法，利用中子对铁电存储器进行预辐照的具体步骤为：S1：将铁电存储器的管脚短接；S2：选择等效能量为106eV的中子束，且注量为1013/cm2～1014/cm2；S3：将步骤S2中的所述中子束对步骤S1中的所述铁电存储器进行辐照，当达到步骤S2的所述注量时停止辐照。进一步，在步骤S1中，用杜邦线将所述铁电存储器管脚短接。进一步，还包括以下步骤：S4：将经过步骤S1、步骤S2和步骤S3辐照后的铁电存储器焊接到印刷电路板中，测试铁电存储器是否实现正常的读出和写入功能，剔除功能异常的铁电存储器，将功能正常的铁电存储器作为实验组；S5：设置一组未经中子进行预辐照的铁电存储器，并焊接到印刷电路板中，测试铁电存储器是否实现正常的读出和写入功能，剔除功能异常的铁电存储器，将功能正常的铁电存储器作为对照组；S6：选择能量为5×107eV～9×107eV的质子束，且注量率为1×106/cm2·s～5×107/cm2·s；S7：将步骤S4和步骤S5筛选出功能正常的实验组铁电存储器和对照组铁电存储器同时写入单片机中，执行每个周期的循环读出操作，当读出操作开始时，打开步骤S6中的质子束，将对照组和实验组同时在能量以及注量率均相同的质子束下进行辐照，当注量累计到1×108/cm2～1×109/cm2时停止辐照，得到实验组和对照组的扰动截面。进一步，步骤S7中的单片机为5555单片机。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术提出的加固方法为外部加固方法，不需要改变器件的版图信息，不需要改变器件加工工艺参数，不需要通过添加抗辐照功能电路来达到目的，操作简单，特别适用于商用器件。2)本专利技术设计的中子束流设备的应用较为成熟，操作过程简单稳定。3)本专利技术可以适用于中小批量的加固，对不同型号的铁电存储器的加固工作可以同时进行，相对于改变器件内部版图信息的加固方式，成本较低。4)本专利技术产生的加固效果明显，相对未加固的器件，中子预辐照后的器件扰动截面明显降低，结果可靠。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法流程图；图2附图为本专利技术实施例1的流程图；图3附图为2T2C型号的铁电存储器存储单元结构示意图；图4附图为本专利技术用5×1013eV质子测试的加固效果示意图；图5附图为本专利技术用7×1013eV质子测试的加固效果示意图；图6附图为本专利技术用9×1013eV质子测试的加固效果示意图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种铁电存储器抗单粒子扰动的加固方法，参见附图3，铁电存储器是CMOS工艺和铁电薄膜技术的结合，字线WL连接着CMOS管的栅极，当WL上的电压升高时，意味着存储器寻址到此单元，使得该单元可以被外围电路所访问，可以进行读出、写入操作。当板线PL电压升高时，铁电电容的电压值从位线BL上流出，外围逻辑电路读出该单元的数据。如果累计的电流扰动发生在连接BL线的外围电路上，那么该部分的功能电路不能正确得识别存储单元读出的数据。需要说明的是，铁电存储器的灵敏区域在外围电路而不是存储单元，当扰动电流出现外围电路中会出现大量的扰动错误。一种铁电存储器抗单粒子扰动的加固方法，包括以下步骤：S1：选择未做处理的铁电存储器，分成两组，一组为实验组，一组为对照组，用杜邦线将实验组铁电存储器的管脚全部短接起来；S2：选择等效能量为106eV的中子束，注量选择为1013/cm2～1014/cm2的束流参数；S3：用步骤S2的中子束流对步骤S1中的实验组进行辐照，当达到步骤S2中的注量要求时停止辐照；S4：将经过步骤S3处理后的实验组、对照组分别焊到印刷电路板上，测试是否能对存储器实现正常的读出和写入功能，且保证读出的数据与写入的数据一致，剔除功能异常的器件，剔除功能异常的器件之后，此时需要保持实验组和对照组功能正常的器件数量一致；S5：选择能量5×107eV～9×107eV的质子束，注量率为1×106/cm2·s～5×107/cm2·s；S6：将步骤S4中的功能正常的对照组和实验组铁电存储器写入5555单片机中，然后执行每个周期的循环读出操作，当读出操作刚开始的时候，打开步骤S5中选择的质子束流，将对照组和实验组在能量以及注量率均相同的质子束下进行辐照，当注量累计到1×108/cm2～1×109/cm2时停止辐照，得到实验组以及对照组的扰动截面。本专利技术的原理为：用中子对铁电存储器进行一次预辐照，当中子入射半导体材料时，由于中子不带电，它的穿透能力极强，可以充分地靠近半导体材料原子的原子核，与原子核发生弹性碰撞，半导体材料的晶格原子在与中子碰撞的过程中获得能量，离开它原本的位置成为间隙原子，原来的位置上留下一个空位，形成弗伦科尔缺陷。当质子入射半导体材料中，通过核反应产生次级粒子，如重离子，重离子直接电离产生大量的电子空穴对，由于中子预辐照在铁电存储器内产生位移效应，留下了大量的弗伦科尔缺陷，在这些缺陷的位置吸引一些电子空穴对进行复合，使复合率增加，减低了少数载流子的寿命，导致电荷聚集数量减少，达到抗单粒子扰动的效果。需要说明的是，中子、质子与半导体材料发生的反应都是通过与晶格原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法，其特征在于，利用中子对铁电存储器进行预辐照的具体步骤为：S1：将铁电存储器的管脚短接；S2：选择等效能量为106eV的中子束，且注量为1013/cm2～1014/cm2；S3：将步骤S2中的所述中子束对步骤S1中的所述铁电存储器进行辐照，当达到步骤S2的所述注量时停止辐照。

【技术特征摘要】
1.一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法，其特征在于，利用中子对铁电存储器进行预辐照的具体步骤为：S1：将铁电存储器的管脚短接；S2：选择等效能量为106eV的中子束，且注量为1013/cm2～1014/cm2；S3：将步骤S2中的所述中子束对步骤S1中的所述铁电存储器进行辐照，当达到步骤S2的所述注量时停止辐照。2.根据权利要求1所述的一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法，其特征在于，在步骤S1中，用杜邦线将所述铁电存储器管脚短接。3.根据权利要求1所述的一种铁电存储器的抗单粒子扰动的加固方法，其特征在于，还包括以下步骤：S4：将经过步骤S1、步骤S2和步骤S3辐照后的铁电存储器焊接到印刷电路板中，测试铁电存储器是否实现正常的读出和写入功能，剔除功能异常的铁电存储器，将功能正常的铁电存储器作为实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭红霞，琚安安，张凤祁，欧阳晓平，魏佳男，潘霄宇，郭维新，钟向丽，罗尹虹，丁李利，王坦，张阳，秦丽，李波，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43