一种基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法技术

本发明专利技术提供了一种基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法，通过电流镜在有源设备的输出端子中产生电流的副本；电流镜包括一个根节点，并提供一个稳定的门源电压Vgs到多个叶节点，通过电路广泛地分布一个偏置；通过优化DTMOS的版图和电路结构，加入电容器和抵消电路，提高DTMOS的电流驱动能力和耐辐射能力，有效抑制SET引起的电路扰动，提高电路的可靠性和稳定性。通过辐射试验，可以测试DTMOS电流镜的性能和耐辐射能力。在电路中加入电容器和抵消电路，能够有效抑制SET引起的扰动，所提出的DTMOS电流镜具有较高的电流驱动能力和耐辐射能力，可用于高可靠性的空间集成电路IC，具有广阔的应用前景。广阔的应用前景。广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法


[0001]本专利技术涉及电流镜单粒子瞬态加固
，具体而言，涉及一种基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法。

技术介绍

[0002]随着卫星和航天器在太空中的广泛应用，空间电子系统面临着高辐射环境下的严峻挑战。特别地，模拟电路中的单粒子瞬态(SET)是一种严重的扰动，可能导致空间电子系统的性能下降或故障。因此，如何缓解SET的影响，提高电路的可靠性和稳定性，成为了当前研究的热点之一。
[0003]动态阈值电压MOSFET(DTMOS)是一种新型的MOSFET技术，具有较高的电流驱动能力和较低的电压降。因此，DTMOS被广泛应用于低电压和高频电路中。然而，在高辐射环境下，DTMOS的可靠性和稳定性会受到严重影响，特别是在模拟电路中，由于DTMOS的特性，可能会引起SET的扰动。因此我们对此做出改进，提出一种基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对目前存在的
技术介绍
提出的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法，包括以下步骤：步骤一，通过电流镜在有源设备的输出端子中产生电流的副本；所述电流镜包括一个根节点，并提供一个稳定的门源电压Vgs到多个叶节点，通过电路广泛地分布一个偏置；输出电流的大小从out1到outn；通过选择相应的设备尺寸W/L来独立设置；忽略信道长度调制，MOS电流镜的输出漏电流；
[0005]步骤二，当一个高能粒子到达电流镜的敏感区域时，重离子击中根晶体管M0；这将导致M0坍塌到n，在M0的漏极和栅极节点上观察到正的SET扰动；输出镜像电流I out1到我outn会因为门
‑
源电压V的降低而降低gs在叶节点根节点的扰动会影响到电路中的所有叶节点；
[0006]步骤三，重离子撞击叶片晶体管M1；将导致M1的漏极电势坍缩到n井内置电位，在输出电流I时将观察到正的SET扰动out1，而其他节点保持不变；叶节点会受到粒子对电路的影响。
[0007]作为本专利技术优选的技术方案，步骤四，在模拟和分析具体步骤过程，包含了一个根节点和具有相同设备尺寸W/L的两个叶节点M0、M1和M2；正常运行时，输出电流与参考文献中的电流相同：I out1＝I out2＝I ref.步骤五，模拟和分析中通过3DTCAD进行设备仿真；仿真的结构和掺杂轮廓被校准为28nm的商业香料模型，用于直流和交流瞬态校准；晶体管的尺寸、间距和井的配置都符合布局规则。
[0008]作为本专利技术优选的技术方案，步骤六，在TCAD模拟过程中，重离子撞击被模拟为以轨道为轴的电子
‑
空穴对柱；模拟中使用的离子具有30MeV
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cm的线性能量转移LETs2/
mg.LET值沿着重离子轨道保持不变；离子轨道的长度和半径分别为10μm和0.025μm。
[0009]作为本专利技术优选的技术方案，在TCAD模拟过程中正常晶体管的漏极中心的离子撞击；先进的物理模型和稳健的数值方法，包括以下物理模型：掺杂相关的载流子迁移率模型，高电场饱和，载流子
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载流子散射和界面散射；载流子复合模型：掺杂依赖SRH和Auger重组；带隙变窄的影响；流体动力载流子输运模型，50μA被用作工程实践和应用的基本参考电流，选择作为研究SET扰动的偏置电流；撞击位置、入射角条件保持不变，而身体偏置条件则会发生变化；M0是情况1中的撞击晶体管，M1是情况2中的撞击晶体管。
[0010]作为本专利技术优选的技术方案，M0离子撞击；out1和我out2为每个设备配置共享相同的分布；M1和M2在W/L中是相同的，并且两者都受到根节点干扰的影响；正常配置下的SET脉冲形状由于其门上的正峰而呈现负扰动；在M0被一个离子撞击后，在M0漏极节点和镜像晶体管的栅极节点上观察到一个正的SET脉冲；因此，叶节点中的所有设备都倾向于“关闭”，输出电流也相应地减小。
[0011]作为本专利技术优选的技术方案，M1离子撞击时，高能粒子撞击其中一个叶节点只会在这个特定分支上引起很大的潜在扰动，而其他输出在正常配置中几乎保持不变；然而，在DTMOS方案中，尽管SET扰动对I out1在一定程度上减少了，在非轰击节点I上观察到正干扰out2；虽然M2没有直接被离子撞击，这是受到离子撞击M1的影响；DTMOS方案中的前偏置配置增强了体源电压Vbs，空穴电流I C从V流dd到M2，在I处产生一个正的SET脉冲out2。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，双极效应的存在是由p型晶体管的n阱的电势决定的；当源机械漏寄生PNP双极晶体管处于“开”状态时，孔的数量通过通道并在漏节点被收集，在那里它们引起正瞬态；脉搏n孔偏置是寄生双极放大效应的关键因素；注入孔电流I C是计算就像我C＝
·
h B0exp。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，DTMOS的基本电流镜，在离子撞击M0后，M1和M2电相关门的电位立即升高，导致输出电流减小；其次，双极电流被增强，并倾向于提高M1和M2的漏极节点的电位，这通常发生在离子撞击后的100ps；双极效应电荷完全补偿了负的SET扰动，在DTMOS方案中甚至在电流镜的输出处引入正脉冲。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，M1离子撞击；高能粒子撞击其中一个叶节点只会在这个特定分支上引起很大的潜在扰动，而其他输出在正常配置中几乎保持不变；然而，在DTMOS方案中，尽管SET扰动对I out1在一定程度上减少了，在非轰击节点I上观察到正干扰out2；虽然M2没有直接被离子撞击，这是受到离子撞击M1的影响；DTMOS方案中的前偏置配置增强了体源电压|Vbs|，空穴电流I C从V流dd到M2，在I处产生一个正的SET脉冲out2.DTMOS方案不适用于设置缓解目的的基本电流镜像。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，模拟和分析，具有前偏置体电位的DTMOS结构的晶体管降低了阈值电压，粒子注入后的沉积电荷，对剩余的非轰击晶体管产生双极效应，并在其输出处造成很大的扰动；这限制了DTMOS方案作为一种辐射硬化技术的应用；在最上层添加到来自V的隔离设备中dd，空穴注入区将与电荷收集区漏极区隔离，这将破坏寄生双极晶体管结构，显著削弱双极效应；组合逻辑电路，以减轻数字电路中的设置，并取得了良好的硬化性能；结合DTMOS方案，在级联码当前镜像中缓解ASET；连接到电源导轨的装置都采用DTMOS进行辐射硬化；详细的仿真结果表明，具有DTMOS的级联码电路提供了一个有效的设置缓解性能，而对辐射硬化模拟电路的损失忽略不计；在0.9V供电电压的28nm CMOS过程中
进行了SET研究；选择这种拓扑结构是为了避免经典级联码电流源；所产生的电压净空损失；电流镜增加了额外的晶体管M0\在每个分支中进行级联，抑制了信道长度调制的影响。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：在本专利技术的方案中：通过采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，通过电流镜在有源设备的输出端子中产生电流的副本；所述电流镜包括一个根节点，并提供一个稳定的门源电压Vgs到多个叶节点，通过电路广泛地分布一个偏置；输出电流的大小从out1到outn；通过选择相应的设备尺寸W/L来独立设置；忽略信道长度调制，MOS电流镜的输出漏电流；步骤二，当一个高能粒子到达电流镜的敏感区域时，重离子击中根晶体管M0；这将导致M0坍塌到n，在M0的漏极和栅极节点上观察到正的SET扰动；输出镜像电流I out1到我outn会因为门
‑
源电压|V的降低而降低gs在叶节点根节点的扰动会影响到电路中的所有叶节点；步骤三，重离子撞击叶片晶体管M1；将导致M1的漏极电势坍缩到n井内置电位，在输出电流I时将观察到正的SET扰动out1，而其他节点保持不变；叶节点会受到粒子对电路的影响。2.根据权利要求1所述的基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法，其特征在于，步骤四，在模拟和分析具体步骤过程，包含了一个根节点和具有相同设备尺寸W/L的两个叶节点M0、M1和M2；正常运行时，输出电流与参考文献中的电流相同：I out1＝I out2＝I ref.步骤五，模拟和分析中通过3DTCAD进行设备仿真；仿真的结构和掺杂轮廓被校准为28nm的商业香料模型，用于直流和交流瞬态校准；晶体管的尺寸、间距和井的配置都符合布局规则。3.根据权利要求2所述的基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法，其特征在于，步骤六，在TCAD模拟过程中，重离子撞击被模拟为以轨道为轴的电子
‑
空穴对柱；模拟中使用的离子具有30MeV
·
cm的线性能量转移LETs2/mg.LET值沿着重离子轨道保持不变；离子轨道的长度和半径分别为10μm和0.025μm。4.根据权利要求3所述的基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法，其特征在于，在TCAD模拟过程中正常晶体管的漏极中心的离子撞击；先进的物理模型和稳健的数值方法，包括以下物理模型：掺杂相关的载流子迁移率模型，高电场饱和，载流子
‑
载流子散射和界面散射；载流子复合模型：掺杂依赖SRH和Auger重组；带隙变窄的影响；流体动力载流子输运模型，50μA被用作工程实践和应用的基本参考电流，选择作为研究SET扰动的偏置电流；撞击位置、入射角条件保持不变，而身体偏置条件则会发生变化；M0是情况1中的撞击晶体管，M1是情况2中的撞击晶体管。5.根据权利要求4所述的基于DTMOS的电流镜单粒子瞬态加固方法，其特征在于，M0离子撞击；out1和我out2为每个设备配置共享相同的分布；M1和M2在W/L中是相同的，并且两者都受到根节点干扰的影响；正常配置下的SET脉冲形状由于其门上的正峰而呈现负扰动；在M0被一个离子撞击后，在M0漏极节点和镜像晶体管的栅极节点上观察到一个正的SET脉冲；因此，叶节点中的所有设备都倾向于“关闭”，输出电流也相应地...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建军，郭阳，梁斌，池雅庆，罗登，孙晗晗，王珣，沈凡，郭昊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：