一种面向电荷共享的电流源模型的建立方法技术

本发明专利技术公开了一种面向电荷共享的电流源模型的建立方法，根据注入离子的种类，确定注入离子的线性传输能量；通过仿真建模得出参考距离，参考距离为离子注入的最大影响距离；通过仿真建模得出收集电荷的深度；通过仿真建模得出器件收集电荷的双极性放大系数；设定需要评估的注入距离，注入距离为注入点到收集点的距离；根据得到的注入离子的线性传输能量、参考距离、收集电荷的深度、器件收集电荷的双极性放大系数和设定的注入距离，得到面向电荷共享的注入电流表示式。本发明专利技术的方法基于二维的扩散思想，引入注入距离和参考距离，通过注入距离和参考距离的共同作用从而解决了电荷共享问题，单个注入的离子导致的电荷可以为多个收集点收集。

A modeling method of current source for charge sharing

【技术实现步骤摘要】
一种面向电荷共享的电流源模型的建立方法
本专利技术属于电子科学与技术中的集成电路
，涉及航空电子的中的辐照效应仿真技术和抗辐射加固技术，具体涉及航空专用集成电路评估技术。
技术介绍
核爆会产生大量的高能粒子，太空中也存在很多高能粒子包括重粒子、质子、α粒子、中子等，这些高能粒子一旦击中相应的半导体器件就可能导致半导体器件发生单粒子效应，严重影响到电子系统的可靠性和寿命。单粒子效应是指辐射中的高能带电粒子在穿过电子器件敏感区时会发生能量沉积从而产生大量的电子-空穴对，这些电子-空穴对在漂移过程中分别被相应的n区和p区所收集，从而产生瞬时脉冲电流，使器件敏感节点的逻辑状态受到影响，其中，造成器件节点产生电平错误翻转的现象称为单粒子翻转效应(SingleEventUpset,SEU)。在单粒子翻转效应的评估中，一般采用注入电流源的方法。因此如何用电流源表征该瞬时脉冲电流，对于评估半导体器件的单粒子翻转效应敏感性非常重要。一般采用的电流源注入模型是G.C.Messenger于文献“Collectionofchargeonjunctionnodesfromiontracks,”IEEETrans.Nucl.Sci.,vol.NS-29,no.6,pp.2024–2031,Dec.1982.中提出的双指数模型，如下：其中，Q为收集的电荷量，τα是结电流的下降时间常数，τβ结电流的上升时间常数，τα和τβ取决于工艺参数，t为时间变量。该模型可以评估用来评估器件的单粒子翻转阈值，但是该模型无法评估粒子对于周围器件的影响。CN102982216A公开了一种基于注入距离的电流源模型的建立方法，提出了基于注入距离的电流源模型，该模型是基于一维的注入扩散，并且假设所有的电荷为同一个敏感节点所收集，这与实际的电荷为多个敏感节点所收集不同。文献“Boxes:anengineeringmethodologyforcalculatingsofterrorratesinSOIintegratedcircuits,IEEETrans.Nucl.Sci.,vol.53,no.6,pp.3329–3335,Dec.2006”和文献“PredictionofSOIsingle-eventeffectsusingasimplephysics-basedSPICEmodel,IEEETrans.Nucl.Sci.,vol.52,no.6,pp.2168–2174,Dec.2005”也是基于一维的注入扩散，不过采用的模型不同，同样没有解决实际的电荷为多个敏感节点所收集的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有的电流源注入模型无法解决电荷共享问题，提出了一种面向电荷共享的电流源模型的建立方法。本专利技术的技术方案为：一种面向电荷共享的电流源模型的建立方法，具体步骤如下：S1.根据注入离子的种类，确定注入离子的线性传输能量；S2.通过仿真建模得出参考距离，参考距离为离子注入的最大影响距离；S3.通过仿真建模得出收集电荷的深度；S4.通过仿真建模得出器件收集电荷的双极性放大系数；S5.设定需要评估的注入距离，注入距离为注入点到收集点的距离；S6.根据步骤S1得到的注入离子的线性传输能量、S2中得到的参考距离、S2中得到的收集电荷的深度、S4中得到的器件收集电荷的双极性放大系数和S5中设定的注入距离，得到面向电荷共享的注入电流表示式。进一步的，所述仿真建模具体通过3DTCAD仿真建模。进一步的，步骤S6所述的注入电流表示式具体为：其中，QL＝10(LET)，LET为步骤S1得到的线性传输能量，ζ为器件收集电荷的双极性放大系数，ddep为收集电荷的深度，Dn,p为载流子的扩散率，Dn表示电子的扩散率，Dp表示空穴的扩散率，t为时间变量，rf为参考距离(即离子注入的最大影响距离)，re为注入距离(即离子点与收集点的距离)。本专利技术的有益效果：本专利技术的电流源模型的建立方法基于二维的扩散思想，引入注入距离和参考距离，通过注入距离和参考距离的共同作用从而解决了电荷共享问题，单个注入的离子导致的电荷可以为多个收集点收集。附图说明图1为本专利技术实施例提供的面向电荷共享的电流源模型。图2为本专利技术实施例的电流源注入模型与NMOS电路结合，其中，箭头为电流方向。图3为本专利技术实施例的电流源注入模型与PMOS电路结合，其中，箭头为电流方向。图4为本专利技术实施例的SRAM单元以及电流源注入模型。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。1、注入离子导致的载流子的扩散方程建模为：其中，QL＝10(LET)，Dn表示电子的扩散率，Dp表示空穴的扩散率，r是扩散距离，q是电子电荷，可以查阅《半导体物理学》。进一步有：2、引入注入距离re，即注入点到收集点的距离，则在re处的总电流建模为：其中，Dn,p为载流子的扩散率，Ip(t)为图1内部等效圆上的总电流。3、引入参考距离rf，参考距离为离子注入的最大影响距离。不失一般性，假设一个收集点与注入点的距离为re，该收集点则所收集的电流建模为：仅有一部分的电荷为该收集点所收集。4、引入收集电荷的深度ddep和双极性放大系数，则有：其中，ζ为器件收集电荷的双极性放大系数，ddep为收集电荷的深度，可以通过3DTACD仿真获得；LET为注入离子的线性传输能量；ds为注入距离。Dn,p为载流子的扩散率，Dn表示电子的扩散率，Dp表示空穴的扩散率，可以查阅《半导体物理学》，t为时间变量。根据上述说明，可以确定本专利技术具体步骤如下：S1.根据注入离子的种类，确定注入离子的线性传输能量；S2.通过仿真建模得出参考距离，参考距离为离子注入的最大影响距离；S3.通过仿真建模得出收集电荷的深度；S4.通过仿真建模得出器件收集电荷的双极性放大系数；S5.设定需要评估的注入距离，注入距离为注入点到收集点的距离；S6.根据步骤S1得到的注入离子的线性传输能量、S2中得到的参考距离、S2中得到的收集电荷的深度、S4中得到的器件收集电荷的双极性放大系数和S5中设定的注入距离，得到面向电荷共享的注入电流表示式。本实施例的仿真建模具体通过3DTCAD仿真建模。建立的模型如图1所示，其中，内部圆为注入距离re的二维收集点等效圆，外部圆为基于参考距离的二维等效圆。基于上述电流源注入模型，图2给出了电流源注入模型与NMOS电路结合，其中箭头为电流方向，图3给出了电流源注入模型与PMOS电路结合，其中，箭头为电流方向。如图2所示，电流源注入模型与NMOS电路结合注入模型包含两部分：NMOS晶体管和电流源模型，其中，D，S，B，G分别NMOS晶体管的漏极，源极，基极和栅极；其连接关系：电流源模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向电荷共享的电流源模型的建立方法，具体步骤如下：/nS1.根据注入离子的种类，确定注入离子的线性传输能量；/nS2.通过仿真建模得出参考距离，参考距离为离子注入的最大影响距离；/nS3.通过仿真建模得出收集电荷的深度；/nS4.通过仿真建模得出器件收集电荷的双极性放大系数；/nS5.设定需要评估的注入距离，注入距离为注入点到收集点的距离；/nS6.根据步骤S1得到的注入离子的线性传输能量、S2中得到的参考距离、S2中得到的收集电荷的深度、S4中得到的器件收集电荷的双极性放大系数和S5中设定的注入距离，得到面向电荷共享的注入电流表示式。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向电荷共享的电流源模型的建立方法，具体步骤如下：
S1.根据注入离子的种类，确定注入离子的线性传输能量；
S2.通过仿真建模得出参考距离，参考距离为离子注入的最大影响距离；
S3.通过仿真建模得出收集电荷的深度；
S4.通过仿真建模得出器件收集电荷的双极性放大系数；
S5.设定需要评估的注入距离，注入距离为注入点到收集点的距离；
S6.根据步骤S1得到的注入离子的线性传输能量、S2中得到的参考距离、S2中得到的收集电荷的深度、S4中得到的器件收集电荷的双极性放大系数和S5中设定的注入距离，得到面向电荷共享的注入电流表示式。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，周婉婷，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51