离子径迹特征与纳米反相器链单粒子瞬态的关联性研究

作     者：赵雯 陈伟 罗尹虹 贺朝会 沈忱 Zhao Wen;Chen Wei;Luo Yin-Hong;He Chao-Hui;Shen Chen

作者机构：西安交通大学核科学与技术学院西安710049 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 苏州珂晶达电子有限公司苏州215000 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2021年第70卷第12期

页      面：162-172页

核心收录：

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金重大项目(批准号:11690043 11690040)资助的课题 

主　　题：单粒子瞬态 离子径迹 组合逻辑电路 线性能量传输值 

摘      要：相同线性能量传输值(linear energy transfer,LET)、不同能量和种类的离子在径迹特征方面存在差异,导致这些离子在组合逻辑电路中产生的单粒子瞬态(single event transients,SET)有所不同,这种现象随着电路特征工艺尺寸的缩减逐渐凸显.开展离子径迹特征与纳米组合逻辑电路SET的关联性研究对准确预估纳米器件在轨单粒子效应软错误率具有重要意义.本文以65 nm互补金属氧化物半导体工艺的体硅反相器链为研究载体,建立了反相器链的三维器件物理模型,开发了体硅中离子径迹的粒子输运计算程序,基于器件物理和粒子输运的耦合仿真,研究了相同LET值的高低能离子(低能离子能量小于10 MeV·n^(–1),高能离子能量介于几十MeV·n^(–1)和几百MeV·n^(–1)之间)在反相器链中所产生的SET脉宽差异.研究结果表明:增加高低能离子每核子能量比率,或者在该比率相近时提高LET值,会使得具有相同LET值的高低能离子的径迹差异变大,进而导致两者产生的SET脉宽差异更明显;离子径迹特征对SET的影响与离子入射角度存在一定的依赖关系,但与反相器链偏置电压的关联性不强.