一种单粒子效应引发阱电势调制的建模方法技术

本发明专利技术为解决现有单粒子效应电路仿真方法不适用于监测任意位置、任意时刻的阱电势扰动或阱电势调制的技术问题，提供了一种单粒子效应引发阱电势调制的建模方法。具体包括以下步骤：1)确定待分析工艺对应的阱电阻表达式及参数取值；2)计算条带型阱接触布局对应的阱间电流源；3)提取对应工艺电路版图中的待分析最小独立单元；4)依据步骤1)、步骤2)计算得到的待分析工艺对应的特征信息，针对步骤3)提取得到的待分析最小独立单元，计算给定阱接触布局和入射位置情况下的阱间电流源；5)选定任意位置，计算得到单粒子效应引发阱电势调制随时间的变化关系。的变化关系。

A modeling method of well potential modulation caused by single particle effect

【技术实现步骤摘要】
一种单粒子效应引发阱电势调制的建模方法


[0001]本专利技术属于CMOS集成电路的单粒子效应仿真评价与加固验证
，具体涉及一种单粒子效应引发阱电势调制的建模方法。

技术介绍

[0002]宇航器件单粒子效应严重影响航天器在轨长寿命可靠运行。据权威统计，航天器在轨故障45％是由辐射损伤引起的，而单粒子效应占了辐射损伤80％以上。单粒子软错误(单粒子翻转、单粒子瞬态)已经成为导致航天器在轨故障的重要因素之一。
[0003]随着电子器件特征尺寸不断降低，高能粒子在灵敏区域内直接沉积电荷的同时(初级效应或主要收集过程)，次级效应逐渐变得不可忽略。由于寄生双极放大效应(阱电势偏离电源或地电势，导致寄生双极晶体管开启，有源区电荷收集量随之增加)的存在，阱区域内阱接触覆盖的面积直接决定了器件单粒子效应敏感性，其影响甚至超过一个量级。相对于辐照测试，借助仿真分析的方法能够在设计初期预测集成电路的抗辐射性能，进而提供修改设计的依据，能够极大地降低成本需求。为保证仿真结果的准确性，针对小尺寸电子器件单粒子效应开展仿真建模时，必须实现针对次级效应的仿真建模，而针对寄生双极放大效应，其建模难点在于如何监测任意位置、任意时刻的阱电势扰动或阱电势调制。
[0004]中国专利CN106531655A，名称为：CMOS工艺中单粒子效应调制下阱电势测量电路，提出了一种实测阱电势调制的测量电路，适用于单粒子效应调制下电势的测量，但是该专利强调的是单点测量，并不关注不同位置、不同时刻的阱电势变化服从何种规律，不适用于监测任意位置、任意时刻的阱电势扰动或阱电势调制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有单粒子效应电路仿真方法不适用于监测任意位置、任意时刻的阱电势扰动或阱电势调制的技术问题，提供了一种单粒子效应引发阱电势调制的建模方法，适用于多组、任意结构阱接触布局，能够合理准确的反映阱接触对于电路单粒子效应敏感性的影响，用于更加合理准确的研究电路的单粒子效应并且预测其抗辐照能力。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种单粒子效应引发阱电势调制的建模方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
[0008]1)确定待分析工艺对应的阱电阻表达式；
[0009]2)计算条带型阱接触布局对应的阱间电流源；
[0010]3)提取待分析工艺电路版图中的待分析最小独立单元；
[0011]4)依据步骤1)、步骤2)计算得到的待分析工艺对应的阱电阻表达式和阱间电流源，针对步骤3)提取得到的待分析最小独立单元，计算给定阱接触布局和入射位置情况下的阱间电流源；
[0012]5)选定任意位置，计算得到单粒子效应引发阱电势调制随时间的变化关系。
[0013]进一步地，步骤1)具体为：
[0014]1.1)参照生产厂家给出的工艺库模型，利用半导体器件仿真工具构建数值仿真可用的P型单管和N型单管器件的仿真模型，通过调整沟道及源漏区掺杂信息，校准晶体管的常态电学特性参数；所述常态电学特性参数包括阈值电压及静态电流；
[0015]1.2)确定待分析工艺对应的阱电阻表达式；
[0016]定义待分析工艺电路版图中包含M个N阱阱接触和N个P阱阱接触，则：
[0017]重离子入射N阱区域时，总的阱电阻R
total
为：
[0018][0019]其中，R
Nwell1,i
代表第i个N阱阱接触与重离子入射点之间的接触电阻与路径电阻之和；R
Nwell2
代表重离子在N阱中的入射点与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的路径电阻；R
Pwell,j
代表第j个P阱阱接触与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的核准接触电阻与路径电阻之和；
[0020]R
Nwell1,i
＝f
nwell1
/S
Nwell1,i
+f
nwell2
·
(d
1,i
‑
f
dNwell
/2)
[0021]R
Nwell2
＝f
nwell2
·
(d2‑
f
dNwell
/2)
[0022]R
Pwellj
＝f
pwell1
/S
Pwell,j
+f
pwell2
·
d
3,j
[0023]其中，f
nwell1
,f
nwell2
,f
pwell1
和f
pwell2
分别代表N阱接触电阻系数、N阱路径电阻系数、P阱接触电阻系数和P阱路径电阻系数；
[0024]f
dNwell
代表N阱中位于入射点附近等电势面的横向尺寸；
[0025]S
Nwell1,i
和S
Pwell,j
代表第i个N阱阱接触的面积和第j个P阱阱接触的面积；
[0026]d
1,i
代表第i个N阱阱接触与入射点位置之间的间距值；
[0027]d2代表入射点位置与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的间距值；
[0028]d
3,j
代表阱交界处与第j个P阱阱接触之间的间距值；
[0029]重离子入射P阱区域时，总的阱电阻R
total
可以表示为：
[0030][0031]其中，R
Nwell,i
代表第i个N阱阱接触与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的接触电阻与路径电阻之和；R
Pwell1
代表重离子在P阱中的入射点与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的路径电阻；R
Pwell2,j
代表第j个P阱阱接触与重离子入射点之间的接触电阻与路径电阻之和；
[0032]R
Nwell,i
＝f
nwell1
/S
Nwell,i
+f
nwell2
·
d
1,i
[0033]R
Pwell1
＝f
pwell2
·
(d2‑
f
dPwell
/2)
[0034]R
Pwell2,j
＝f
pwell1
/S
Pwell2,j
+f
pwell2
·
(d
3,j
‑
f
dPwell
/2)；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单粒子效应引发阱电势调制的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：1)确定待分析工艺对应的阱电阻表达式；2)计算条带型阱接触布局对应的阱间电流源；3)提取待分析工艺电路版图中的待分析最小独立单元；4)依据步骤1)、步骤2)计算得到的待分析工艺对应的阱电阻表达式和阱间电流源，针对步骤3)提取得到的待分析最小独立单元，计算给定阱接触布局和入射位置情况下的阱间电流源；5)选定任意位置，计算得到单粒子效应引发阱电势调制随时间的变化关系。2.根据权利要求1所述的单粒子效应引发阱电势调制的建模方法，其特征在于，步骤1)具体为：1.1)参照生产厂家给出的工艺库模型，利用半导体器件仿真工具构建数值仿真可用的P型单管和N型单管器件的仿真模型，通过调整沟道及源漏区掺杂信息，校准晶体管的常态电学特性参数；所述常态电学特性参数包括阈值电压及静态电流；1.2)确定待分析工艺对应的阱电阻表达式；定义待分析工艺电路版图中包含M个N阱阱接触和N个P阱阱接触，则：重离子入射N阱区域时，总的阱电阻R
total
为：其中，R
Nwell1,i
代表第i个N阱阱接触与重离子入射点之间的接触电阻与路径电阻之和；R
Nwell2
代表重离子在N阱中的入射点与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的路径电阻；R
Pwell,j
代表第j个P阱阱接触与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的核准接触电阻与路径电阻之和；R
Nwell1,i
＝f
nwell1
/S
Nwell1,i
+f
nwell2
·
(d
1,i
‑
f
dNwell
/2)R
Nwell2
＝f
nwell2
·
(d2‑
f
dNwell
/2)R
Pwellj
＝f
pwell1
/S
Pwell,j
+f
pwell2
·
d
3,j
其中，f
nwell1
,f
nwell2
,f
pwell1
和f
pwell2
分别代表N阱接触电阻系数、N阱路径电阻系数、P阱接触电阻系数和P阱路径电阻系数；f
dNwell
代表N阱中位于入射点附近等电势面的横向尺寸；S
Nwell1,i
和S
Pwell,j
代表第i个N阱阱接触的面积和第j个P阱阱接触的面积；d
1,i
代表第i个N阱阱接触与入射点位置之间的间距值；d2代表入射点位置与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的间距值；d
3,j
代表阱交界处与第j个P阱阱接触之间的间距值；重离子入射P阱区域时，总的阱电阻R
total
可以表示为：其中，R
Nwell,i
代表第i个N阱阱接触与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的接触电阻与路径电
阻之和；R
Pwell1
代表重离子在P阱中的入射点与N
‑
well/P
‑
well阱交界处之间的路径电阻；R
Pwell2,j
代表第j个P阱阱接触与重离子入射点之间的接触电阻与路径电阻之和；R
Nwell,i
＝f
nwell1
/S
Nwell,i
+f
nwell2
·
d
1,i
R
Pwell1
＝f
pwell2
·
(d2‑
f
dPwell
/2)R
Pwell2,j
＝f
pwell1
/S
Pwell2,j
+f
pwell2
·
(d
3,j
‑
f
dPwell
/2)；1.3)依据步骤1.1)中构建的仿真模型开展计算，通过持续调节参数，直至阱间电流源出现峰值饱和，计算阱间电流源的饱和峰值I
max_plateau
；R
total
＝V
dd
/I
max_plateau
其中，V
dd
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁李利，王坦，张凤祁，陈伟，罗尹虹，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：