检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2025年第5期74卷 178-185页

作者：任云坤陈思秦飞北京工业大学电子封装技术与可靠性研究所北京100124 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室广州511300

硅通孔(TSV)作为实现三维集成电路互连的关键技术,其侧壁界面的完整性对TSV的漏电特性至关重要.本文开展了温度循环实验,结合漏电流I-V测试、微观结构观察和能谱仪(EDS)元素分析,分析了温度循环对TSV侧壁界面完整性及对绝缘层漏电机制... 详细信息

硅通孔(TSV)作为实现三维集成电路互连的关键技术,其侧壁界面的完整性对TSV的漏电特性至关重要.本文开展了温度循环实验,结合漏电流I-V测试、微观结构观察和能谱仪(EDS)元素分析,分析了温度循环对TSV侧壁界面完整性及对绝缘层漏电机制的影响.研究表明,随着温度循环次数的增加,TSV阻挡层的完整性逐渐降低,漏电流显著增加,绝缘层的漏电机制从肖特基发射机制转变为肖特基发射与Poole-Frenkel发射机制共同作用,这种转变在高电场条件下更为显著.进一步的TSV界面完整性分析表明,温度循环引起的热机械应力导致了TSV填充铜与阻挡层界面间缺陷产生,这些缺陷促进铜原子扩散到绝缘层,形成漏电路径,是导致绝缘层介电性能下降的主要原因之一.

关键词：硅通孔漏电机制温度循环

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碳纳米管场效应晶体管的X射线辐照效应

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物理学报 2025年第5期74卷 267-274页

作者：曾天祥李济芳郭红霞马武英雷志锋钟向丽张鸿王颂文湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 西北核技术研究所西安710024 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室广州511370

本文针对N型和P型碳纳米管场效应晶体管(carbon nanotube field-effect transistor,CNTFET)开展了10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,不同类型的晶体管在辐照后均出现阈值电压漂移、跨导下降、亚阈值摆幅上升和饱和电流下降的现象... 详细信息

本文针对N型和P型碳纳米管场效应晶体管(carbon nanotube field-effect transistor,CNTFET)开展了10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,不同类型的晶体管在辐照后均出现阈值电压漂移、跨导下降、亚阈值摆幅上升和饱和电流下降的现象;辐照过程中,施加浮空偏置的N型器件较开态偏置损伤更严重,而施加开态偏置的P型器件较浮空偏置损伤更严重;N型器件辐照后回滞宽度减小且随着沟道尺寸的增大总剂量损伤愈发严重.辐照过程中产生的陷阱电荷是造成器件参数退化的主要原因;不同类型器件在辐照过程中施加的栅极偏置会影响栅极介质层中陷阱对电子或空穴的捕获,从而使器件呈现不同的辐射损伤特征;辐照后N型器件回滞宽度减小可能是因为辐照产生的带负电陷阱电荷阻碍了水分子、OH基团和栅极介质层中陷阱对电子的捕获;此外,晶体管的沟道尺寸也会影响辐射响应,尺寸越大,辐照过程中栅极介质层中和界面处产生陷阱电荷越多,导致晶体管损伤更为严重.

关键词：碳纳米管场效应晶体管 X 射线辐照总剂量效应

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基于中国锦屏地下实验室的集成电路软错误研究

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中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：董玉凤雷志锋彭超卢亮邹丽平张战刚中国电子产品可靠性与环境试验研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室中山大学中法核工程与技术学院

随着集成电路技术的发展,单粒子效应对空间和地面应用的电子系统构成了日益严峻的挑战.深地实验室利用天然岩石/土壤屏蔽,为单粒子效应研究提供了一个极低宇宙射线辐射本底的实验平台,可单独分析集成电路自身材料释放的α粒子引起的软... 详细信息

随着集成电路技术的发展,单粒子效应对空间和地面应用的电子系统构成了日益严峻的挑战.深地实验室利用天然岩石/土壤屏蔽,为单粒子效应研究提供了一个极低宇宙射线辐射本底的实验平台,可单独分析集成电路自身材料释放的α粒子引起的软错误问题.本文综述了国内外研究团队在深地环境下开展的单粒子效应实时测量实验进展.此外,介绍了在中国锦屏地下实验室已开展的单粒子效应研究方面的最新工作以及未来工作计划,分析了α粒子和大气中子引起软错误的贡献率.通过在中国锦屏地下实验室开展集成电路软错误率的实时测量,能够获取α粒子引起软错误的纯净数据及效应特征,为集成电路软错误评价方法的建立及可靠性提升提供关键数据.

关键词：深地实验集成电路单粒子效应软错误 α粒子

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柔性直流换流阀功率器件大气中子辐照效应研究

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中国电机工程学报 2025年第9期45卷 3589-3597,I0027页

作者：蔡希鹏杨柳周月宾饶宏赵晓斌袁智勇彭超徐义良王达名雷志锋直流输电技术全国重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 广东省广州市510663 电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室(工业和信息化部电子第五研究所) 广东省广州市511370

柔性直流输电技术是大规模新能源外送的重要载体,未来我国大量的沙漠、戈壁、荒漠大规模新能源基地海拔偏高,甚至超过4000 m,宇宙射线大气中子通量大,严重威胁柔性直流换流阀(voltage sourced converter-high voltage direct current,VS... 详细信息

柔性直流输电技术是大规模新能源外送的重要载体,未来我国大量的沙漠、戈壁、荒漠大规模新能源基地海拔偏高,甚至超过4000 m,宇宙射线大气中子通量大,严重威胁柔性直流换流阀(voltage sourced converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)功率器件的安全可靠运行。但是,目前我国柔性直流工程中换流阀尚无2000 m以上高海拔地区应用案例,国内外也缺乏大气中子辐照功率器件的失效率数据,大气中子对功率器件的影响规律不明,难以支撑工程应用。该文首次针对柔性直流使用的4.5 kV等级主流功率器件,提出绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)、旁路转折晶闸管等功率器件高海拔大气中子辐照效应的等效加速试验方法,并开展试验,结合试验结果分析了器件工作电压、工作温度、中子通量对器件失效率的影响规律,得出高海拔地区IGBT和旁路转折晶闸管的大气中子辐照失效率,为高海拔VSC-HVDC的安全设计提供指导。

关键词：柔性直流换流阀功率半导体器件大气中子加速辐照失效率

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大气中子在系统级封装器件中引起的单粒子效应特性及机理研究

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原子能科学技术 2025年第5期 1154-1164页

作者：叶结锋梁朝辉张战刚郑顺顺雷志锋刘志利耿高营韩慧安徽大学物质科学与信息技术研究院工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室中国电子科技集团第五十八研究所

基于大气中子辐照谱仪（ANIS）提供的宽能谱中子束流，开展了系统级封装（SiP）器件的加速辐照实验，观察到了中子辐照导致SiP器件发生单粒子翻转（SEU）及单粒子功能中断（SEFI）效应。SEU发生于数字信号处理器（DSP）内部的静态随机... 详细信息

基于大气中子辐照谱仪（ANIS）提供的宽能谱中子束流，开展了系统级封装（SiP）器件的加速辐照实验，观察到了中子辐照导致SiP器件发生单粒子翻转（SEU）及单粒子功能中断（SEFI）效应。SEU发生于数字信号处理器（DSP）内部的静态随机存取存储器（SRAM）模块以及现场可编程门阵列（FPGA）内部的块随机存取存储器（BRAM）模块。SEFI的错误类型主要是上位机程序闪退以及DSP状态机卡死。基于加速辐照实验结果计算了中子导致的SEU截面，探讨了工艺节点、中子束流能谱对SEU截面的影响。当工艺节点从40 nm减小到28 nm时，U型SEU截面减少了73%。热中子对SRAM模块的SEU截面有较大影响，滤除中子束流中的热中子成分后，SRAM的SEU截面下降了28.8%。基于GEANT4仿真软件对实验结果进行了分析，解释了实验组SEU截面较低的原因。最后，通过计算纽约海平面的软错误率发现，SEU最敏感模块为FPGA内部的BRAM，能量大于1 MeV高能中子.引起的软错误率为766.8 FIT/Mbit，未在第二代双倍数据率同步动态随机存取存储器（DDR2 SDRAM）、FPGA内部的可配置逻辑块（CLB）和只读存储器（ROM）中发现SEU;SEFI最敏感模块为DSP。实验数据对SiP的抗中子辐照设计有重要意义。

关键词：单粒子效应中子辐照系统级封装单粒子翻转截面热中子软错误率

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硅通孔电迁移寿命评价系统设计

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电子测量技术 2025年第2期48卷 75-83页

作者：张立廷龚涛陈思周斌卢向军厦门理工学院材料科学与工程学院厦门361024 工业和信息化部第五电子研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术实验室广州511370

由于缺乏专门的试验系统,三维封装中的硅通孔电迁移寿命评价往往需要借助多种设备和仪器,以应对不同试验需求,这不仅增加了试验的复杂性,还可能引入不确定性因素。以LabVIEW作为上位机软件开发平台,可编程控制器和工控机作为核心控制单... 详细信息

由于缺乏专门的试验系统,三维封装中的硅通孔电迁移寿命评价往往需要借助多种设备和仪器,以应对不同试验需求,这不仅增加了试验的复杂性,还可能引入不确定性因素。以LabVIEW作为上位机软件开发平台,可编程控制器和工控机作为核心控制单元,联合精密电源、高精度万用表、继电器阵列、样品连接端等研发了TSV电迁移寿命评价系统,以确保对TSV电迁移试验过程中电压、电流等关键参数的准确采集和监测。借助研发的TSV电迁移寿命评价系统,通过开展双通孔TSV样品电迁移加速寿命试验,分析了TSV在不同电应力(1×10^(5)、5×10^(5)和1×10^(6)A/cm^(2))和温度应力(25℃、50℃和75℃)条件下的特征失效特性。实验结果表明,相同温度下,电流越大TSV样品失效越快,在25℃下电流密度为1×10^(5)A/cm^(2)时的样品失效时间约为56.2 h,而1×10^(6)A/cm^(2)时仅为10.5 h;电流相同时,温度越高TSV样品失效越快,温度从25℃升高到75℃时,样品失效时间减少了约64.9%。基于TSV样品失效时间得到其特征失效时间,并通过设计算法得到TSV电迁移Black寿命模型及其参数,E a=0.672、n=0.665825、A=6.08999×10^(-130)。

关键词： LabVIEW 硅通孔电迁移寿命评价特征失效

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中子辐射导致的SiC功率器件漏电增加特性研究

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物理学报 2023年第18期72卷 329-337页

作者：彭超雷志锋张战刚何玉娟马腾蔡宗棋陈义强工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室广州511370

基于14 MeV中子辐照研究了碳化硅(silicon carbide,SiC)肖特基势垒二极管(Schottky barrier diode,SBD)和金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)器件的位移损伤退化特性.结果表明:总注量为1.18×10^(11)cm^(-2)的中子辐照不会引起SBD正向I-V特性的明显退化,但会导致反向漏电流出现显著增大.通过深能级瞬态谱测试发现中子辐照在SiC中引入的缺陷簇形成了能级位置E_(C)—1.034 eV处的缺陷.该深能级缺陷可能导致SiC漂移层费米能级向禁带中央移动,引起了肖特基势垒的降低,最终导致反向漏电流的增大.此外,中子辐照也会导致SiC MOSFET栅漏电增大.对应栅电压V_(gs)=15 V时,辐照后器件栅电流比辐照前增大了近3.3倍.中子辐照在氧化层中引入的施主型缺陷导致辐照前后MOSFET器件的栅氧导电机制发生了变化.缺陷对载流子越过栅氧化层势垒有辅助作用,从而导致栅漏电的增加.深能级瞬态谱测试结果表明中子辐照还会导致MOSFET器件沟道附近SiC材料中本征缺陷状态的改变,同时形成了新的Si空位缺陷能级,但这些缺陷不是导致器件性能退化的主要原因.

关键词：碳化硅功率器件中子辐照位移损伤深能级瞬态谱

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空间高能离子在纳米级SOISRAM中引起的单粒子翻转特性及物理机理研究

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物理学报 2017年第24期66卷 161-169页

作者：张战刚雷志锋岳龙刘远何玉娟彭超师谦黄云恩云飞电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室工业和信息化部电子第五研究所广州510610

基于蒙特卡罗方法研究空间高能离子在65—32 nm绝缘体上硅静态随机存取存储器(SOI SRAM)中产生的灵敏区沉积能量谱、单粒子翻转截面和空间错误率特性及内在的物理机理.结果表明:单核能为200 MeV/n的空间离子在60—40 nm厚的灵敏区中产... 详细信息

基于蒙特卡罗方法研究空间高能离子在65—32 nm绝缘体上硅静态随机存取存储器(SOI SRAM)中产生的灵敏区沉积能量谱、单粒子翻转截面和空间错误率特性及内在的物理机理.结果表明:单核能为200 MeV/n的空间离子在60—40 nm厚的灵敏区中产生的能损歧离导致纳米级SOI SRAM在亚线性能量转移阈值区域出现单粒子翻转;宽的二次电子分布导致灵敏区仅能部分收集单个高能离子径迹中的电子-空穴对,致使灵敏区最大和平均沉积能量各下降25%和33.3%,进而引起单粒子翻转概率降低,以及在轨错误率下降约80%.发现俘获带质子直接电离作用导致65 nm SOI SRAM的在轨错误率增大一到两个数量级.

关键词：绝缘体上硅单粒子翻转二次电子能损歧离

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非单调IG过程运算放大器剩余寿命预测

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探测与控制学报 2025年第2期47卷 127-134页

作者：殷如心锁斌杨少华西南交通大学数学学院四川成都610031 西南科技大学复杂环境装备可靠性研究中心四川绵阳621900 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室广东广州511370

针对运算放大器退化数据不满足单调递增情况下的剩余寿命预测问题,提出一种结合倒挂数据处理和IG过程(逆高斯过程)的寿命预测新方法。首先利用Bayes后验期望对倒挂退化数据进行修正,然后建立每个样本的IG过程退化轨迹,利用加速模型实现... 详细信息

针对运算放大器退化数据不满足单调递增情况下的剩余寿命预测问题,提出一种结合倒挂数据处理和IG过程(逆高斯过程)的寿命预测新方法。首先利用Bayes后验期望对倒挂退化数据进行修正,然后建立每个样本的IG过程退化轨迹,利用加速模型实现正常应力下IG过程的参数估计后,利用非参核密度拟合参数的密度函数并用bootstrap求出其均值,进而得到运算放大器不同性能参数的IG过程模型。最后,利用多参数性能退化竞争失效求出运算放大器在不同时刻的剩余寿命。通过运算放大器加速退化数据的评估,验证了该方法的有效性。

关键词：运算放大器倒挂数据逆高斯过程剩余寿命核密度估计

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重离子辐照导致的SiC肖特基势垒二极管损伤机理

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物理学报 2022年第17期71卷 275-282页

作者：彭超雷志锋张战刚何玉娟陈义强路国光黄云工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室广州511370

基于高能Ta离子辐照研究了SiC肖特基势垒二极管的失效模式和机理,实验表明辐照过程中的反向偏置电压是影响SiC肖特基势垒二极管器件失效的关键因素.当器件反向偏置在400 V时,重离子会导致器件的单粒子烧毁,辐照后的器件出现了因SiC材料... 详细信息

基于高能Ta离子辐照研究了SiC肖特基势垒二极管的失效模式和机理,实验表明辐照过程中的反向偏置电压是影响SiC肖特基势垒二极管器件失效的关键因素.当器件反向偏置在400 V时,重离子会导致器件的单粒子烧毁,辐照后的器件出现了因SiC材料熔融形成的“孔洞”;当器件反向偏置在250-300 V时,器件失效表现为关态漏电流随着离子注量增加而增加,且器件的偏压越高,重离子导致的漏电增加率也越高.对于发生漏电增加的器件,基于显微分析技术发现了分布在整个有源区内重离子导致的漏电通道.TCAD仿真结果表明,重离子入射会导致器件内部的晶格温度上升,且最大晶格温度随着偏置电压的增加而增加.当偏置电压足够大时,器件内部的局部晶格温度达到了SiC材料的熔点,最终导致单粒子烧毁;当偏置电压较低时,重离子入射导致的晶格温度增加低于SiC材料的熔点,因此不会造成烧毁.但由于器件内部最大的晶格温度集中在肖特基结附近,且肖特基金属的熔点要远低于SiC材料,因此这可能导致肖特基结的局部损伤,最终产生漏电通路.

关键词： SiC功率器件肖特基势垒二极管重离子辐射效应

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