重离子辐照参数对SRAM器件单粒子效应的影响研究

【摘要】：太空是一个高辐射、高真空且温度多变的复杂环境，这不仅严重影响到星载电子器件的在轨可靠性，而且对器件的地面实验评估提出了诸多要求。本论文基于兰州重离子加速器，研究了器件环境温度、工作电压、存储数据图形以及重离子能量、种类和入射角度等参数对SRAM器件单粒子效应的影响规律，并结合Monte Carlo模拟的研究方法对实验结果进行了深入的分析。 本工作选取了工艺分别为体硅与SOI的SRAMs作为待测器件，研究了环境温度对单粒子翻转重离子测试的影响规律。体硅SRAM器件的12C离子测试结果显示，单粒子翻转截面的大小依赖于温度的变化。对于SOI SRAM器件，12C离子测得的单粒子翻转截面随温度升高显著的增大，但209Bi离子测得的单粒子翻转截面却随温度保持恒定。用Monte Carlo模拟方法分析了温度对重离子引起单粒子翻转的影响规律，发现在单粒子翻转LET阈值附近温度对单粒子翻转截面有大的影响，但是随着单粒子翻转的发生趋近于饱和，单粒子翻转截面渐渐的表现出弱的温度依赖性。 通过改变重离子的入射角度、器件工作电压与存储数据图形等辐照参数，研究了体硅SRAM器件单粒子锁定电流峰值的变化规律。结果发现，单粒子锁定电流峰值的分布与重离子的入射角度、器件工作电压相关，但与器件的存储数据图形无关。 用Monte Carlo模拟方法研究了重离子核反应引起单粒子翻转截面与重离子的种类、能量等辐照参数的依赖关系。模拟结果显示，对于特定种类的重离子，核反应对单粒子翻转截面的贡献依赖于重离子的能量或者LET并且表现出非单调的变化关系。 总体上，本工作基于兰州重离子加速器实验与Monte Carlo模拟研究方法，广泛而深入地研究了相关辐照参数对SRAM器件单粒子效应敏感性的影响。综合上述研究结果表明，建议在SRAM器件单粒子效应的地面测试中最好考虑环境温度、重离子核反应等因素。