收藏本站
《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Flash存储器单粒子效应及与总剂量的协同效应研究

殷亚楠  
【摘要】:Flash存储器因其低功率、高存储容量和非易失性等特点而被广泛应用于航天系统中。然而Flash存储器对空间辐射效应并不具有免疫性,由高能质子、电子和重离子组成的空间辐射环境会使Flash存储器发生单粒子效应和总剂量效应,严重威胁器件的工作状态和使用寿命。本文利用近代物理研究所兰州重离子加速器提供的多种重离子,并结合新疆理化技术研究所的钴-60γ射线源,对34 nm和25 nm商用SLC NAND Flash存储器开展了单粒子效应和总剂量效应实验,研究了重离子辐照引起的Flash存储器浮栅单元单粒子翻转、重离子辐照后浮栅单元错误的消失和数据保存性能退化,以及总剂量效应对单粒子效应的影响,得到以下研究结果:(1)与相同特征尺寸的SRAM相比,Flash存储器的浮栅单元重离子单粒子翻转截面有所降低,并且单粒子翻转只出现在存储数据为‘0’的浮栅单元中,随着器件特征尺寸的减小,由于浮栅中的电荷量不断减少,单粒子翻转的敏感性不断增加,对34 nm和25 nm Flash存储器,LET阈值分别为2.0和0.7 Me V·cm2/mg,单粒子翻转饱和截面分别为3.5×10-10和8.1×10-10 cm2/bit。(2)重离子辐照Flash存储器,会在浮栅单元的隧穿氧化层中引入的俘获电荷,俘获电荷会随着时间而发生中和,导致重离子引起的浮栅单元错误会随着时间而消失。34 nm Flash存储器的浮栅单元错误消失的比例基本不随离子LET的增加而变化,保持在10%以下。对于25 nm Flash存储器,当离子LET大于60 Me V·cm2/mg时,错误消失的比例随着离子LET的增加而增大,当离子LET为99.8 Me V·cm2/mg时,错误消失的比例达到了50%左右。器件特征尺寸、离子LET和多单元翻转会对重离子辐照后浮栅单元的阈值电压在读电压周围的分布情况产生影响,从而影响浮栅单元错误的退火特性,在高LET离子辐照下,25 nm Flash存储器浮栅单元中出现了多错误数、大比例的多单元翻转,从而导致了高比例的浮栅单元错误消失。(3)重离子辐照会在Flash存储器浮栅单元的隧穿氧化层中形成缺陷,在m-TAT机制的作用下形成漏电通道,使浮栅单元中的电荷丢失,降低其阈值电压,从而出现数据保存错误,对于34 nm Flash存储器,实验观测到其数据保存错误的LET阈值处于37.6和67.1 Me V·cm2/mg之间,对于25 nm Flash存储器,数据保存错误的LET阈值在20.7和29.1 Me V·cm2/mg之间,都远远大于其所对应单粒子翻转LET阈值,数据保存错误的截面随着离子LET的增加而增大,但远远小于其浮栅单元的单粒子翻转截面。(4)总剂量会对Flash存储器浮栅单元的单粒子效应敏感性产生影响。总剂量辐照后,Flash存储器浮栅单元的单粒子翻转截面增加。当离子LET为29.05Me V·cm2/mg时,34 nm Flash存储器的单粒子翻转截面由4.7×10-11 cm2/bit增加到1.5×10-10 cm2/bit,此时截面增加比例最大,达到2.2倍,这种单粒子翻转截面的增加是由于总剂量引起的浮栅单元阈值电压漂移所导致的;总剂量辐照还会引起器件中俘获电荷增加、浮栅错误数增加和阈值电压分布改变,从而对Flash存储器浮栅单元错误消失的比例产生影响;总剂量辐照后Flash存储器浮栅单元隧穿氧化层中也会产生的一定的缺陷,更容易在重离子辐照后形成漏电通道,导致浮栅单元的数据保存错误发生,实验表明总剂量和重离子协同作用下,浮栅单元的数据保存错误截面有较大增加,总剂量的影响随着离子LET的增加而减小。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP333

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 夏佳文;詹文龙;魏宝文;原有进;赵红卫;杨建成;石健;盛丽娜;杨维青;冒立军;;兰州重离子加速器研究装置HIRFL[J];科学通报;2016年Z1期
2 沈自才;闫德葵;;空间辐射环境工程的现状及发展趋势[J];航天器环境工程;2014年03期
3 郭红霞;王伟;张凤祁;罗尹虹;张科营;赵雯;;新型微电子技术电离辐射总剂量效应面临的挑战[J];核电子学与探测技术;2011年01期
4 冯彦君;华更新;刘淑芬;;航天电子抗辐射研究综述[J];宇航学报;2007年05期
5 贺朝会,耿斌,何宝平,姚育娟,李永宏,彭宏论,林东生,周辉,陈雨生;大规模集成电路总剂量效应测试方法初探[J];物理学报;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 于成浩;功率MOSFET单粒子效应及辐射加固研究[D];哈尔滨工程大学;2016年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 侯欣宾;王立;李庆民;王健;刘吉臻;;空间太阳能电站高压大功率电力传输关键技术综述[J];电工技术学报;2018年14期
2 杨新华;王志强;黄玉珍;李继强;高大庆;;降低直流磁铁电源纹波用有源滤波器研究[J];电气传动;2018年07期
3 梁晓凡;张新兰;邹士文;;近地轨道空间中硅橡胶类材料的环境适应性及老化[J];高分子通报;2018年05期
4 王仕发;李丹明;肖玉华;杨震春;李居平;郝剑;杨长青;;用于空间辐射环境探测的金刚石探测器研究综述[J];材料导报;2018年09期
5 袁建东;马力祯;张小奇;张斌;蔡国柱;杨鹏;王少明;陈文军;许小伟;赵博;金晓凤;;分离扇回旋加速器磁通道的复测安装[J];强激光与粒子束;2018年06期
6 陈寿面;孙亚宾;;SiGe HBT单粒子瞬态TCAD仿真研究[J];半导体技术;2018年03期
7 王瑾;邓琳琳;郭玲香;林保平;杨洪;;三明治结构含铅聚酰亚胺材料的制备与辐射屏蔽性能研究[J];高分子学报;2018年04期
8 池俊杰;姜诗琦;张琳;于淼;王军龙;;光纤激光器辐照性能实验研究[J];激光与光电子学进展;2018年06期
9 高著秀;孙健;王玉林;李罗钢;张耀磊;;弹道导弹高能粒子辐射环境适应性研究[J];导弹与航天运载技术;2017年06期
10 张华剑;白真;上官靖斌;高大庆;史春逢;吴凤军;;HIRFL-RIBLL1电源控制系统升级改造[J];核技术;2017年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 殷亚楠;Flash存储器单粒子效应及与总剂量的协同效应研究[D];中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所);2018年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 柳卫平;;加速器核物理大科学平台现状及展望[J];物理;2014年03期
2 吴宜勇;岳龙;胡建民;蓝慕杰;肖景东;杨德庄;何世禹;张忠卫;王训春;钱勇;陈鸣波;;位移损伤剂量法评估空间GaAs/Ge太阳电池辐照损伤过程[J];物理学报;2011年09期
3 吴宜勇;岳龙;胡建民;肖景东;陈鸣波;钱勇;杨德庄;何世禹;;等效位移损伤剂量法预测GaInP2/GaAs/Ge三结电池在轨性能退化规律[J];航天器环境工程;2011年04期
4 蔡震波;;新型航天器抗辐射加固技术的研究重点[J];航天器环境工程;2010年02期
5 夏佳文;詹文龙;原有进;刘勇;徐瑚珊;高大庆;赵红卫;肖国青;杨晓东;周忠祖;张伟;杨建成;毛瑞士;杨雅清;冒立军;;千兆电子伏重离子加速器——兰州冷却储存环[J];原子能科学技术;2009年S1期
6 夏佳文;詹文龙;魏宝文;原有进;刘勇;徐瑚珊;肖国青;高大庆;乔卫民;袁平;杨晓天;杨晓东;周忠祖;毛瑞士;杨建成;杨雅清;王猛;;兰州重离子加速器冷却储存环[J];强激光与粒子束;2008年11期
7 黄明辉;甘再国;范红梅;苏朋源;马龙;周小红;李君清;;超重核合成时的驱动势与热熔合反应截面[J];物理学报;2008年03期
8 杨丙凡;关遐令;曹小平;张天爵;李振国;储诚节;崔保群;周立鹏;彭朝华;包轶文;唐洪庆;吴海诚;;HI-13串列加速器升级工程进展与现状[J];核技术;2008年01期
9 薛玉雄;曹洲;杨世宇;田恺;;基于Space radiation 5.0软件平台分析典型GEO空间辐射环境[J];航天器环境工程;2007年05期
10 肖国青;张红;李强;宋明涛;詹文龙;;中国科学院近代物理研究所重离子束治癌进展[J];原子核物理评论;2007年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 古松;基于重离子加速器的SOI SRAM器件单粒子翻转实验研究[D];中国科学院研究生院(近代物理研究所);2015年
2 宋庆文;4H-SiC功率UMOSFETs的设计与关键技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
3 肖志强;SOI器件电离总剂量辐射特性研究[D];电子科技大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈盘训 ,李培俊;γ总剂量辐射对CMOS器件性能的影响[J];核电子学与探测技术;1988年01期
2 刘忠立,和致经,茅冬生;高水平抗辐射CMOS/SOS集成电路[J];微电子学;1988年06期
3 姜静娴;论方剂的用量与疗效的关系[J];中成药;1988年08期
4 Terukazu Ohno ,于向东;伽马射线辐照总剂量对CMOS/SIMOX器件的影响[J];微电子学;1989年05期
5 代佳龙;冯伟泉;赵春晴;沈自才;郑慧奇;丁义刚;刘宇明;牟永强;;3DG111F等四种双极晶体管空间总剂量效应研究[J];航天器环境工程;2010年06期
6 艾尔肯,余学峰,郭旗,严荣良,陆妩,张国强,任迪远;总剂量辐射对高速电路时间特性的影响[J];核技术;2003年11期
7 刘士全;季振凯;;辐照加固SRAM型FPGA总剂量辐射效应研究[J];电子与封装;2012年07期
8 李明;余学峰;卢健;高博;崔江维;周东;许发月;席善斌;王飞;;PDSOI CMOS SRAM总剂量辐射及退火效应的研究[J];核技术;2011年06期
9 罗尹虹,龚建成,姚志斌,郭红霞,张凤祁,李永宏,郭宁;脉冲总剂量效应测试技术及其损伤规律研究[J];核技术;2005年10期
10 裴国旭;邓玉良;邱恒功;李晓辉;邹黎;;两种H形管的抗总剂量性能仿真研究[J];电子器件;2014年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 焦健;谭满清;赵妙;孙孟相;;超辐射发光二极管的总剂量辐射效应实验[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
2 恩云飞;何玉娟;罗宏伟;;总剂量电离辐照试验新技术[A];2010第十五届可靠性学术年会论文集[C];2010年
3 陈盘训;谢泽元;;市售和加固CMOS电路总剂量辐射特性的比较[A];中国工程物理研究院科技年报(2003)[C];2003年
4 袁国火;徐曦;;不同辐照条件下反熔丝FPGA的总剂量辐照效应研究[A];第十二届反应堆数值计算与粒子输运学术会议论文集[C];2008年
5 牛振红;张力;白锦良;李建华;李志峰;刘佳琪;;一款铁电存储器的电离总剂量效应研究[A];中国核科学技术进展报告(第四卷)——中国核学会2015年学术年会论文集第7册(计算物理分卷、核物理分卷、粒子加速器分卷、核聚变与等离子体物理分卷、脉冲功率技术及其应用分卷、辐射物理分卷)[C];2015年
6 牛振红;崔帅;张力;;54HC04稳态与脉冲伽马总剂量辐射效应异同性研究[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
7 陈明;张正选;毕大炜;张帅;;硅离子注入进行二氧化硅总剂量加固机理[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
8 张磊;唐民;于庆奎;朱恒静;张海明;;典型数字信号处理系统总剂量效应评估[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
9 杨怀民;赵汝清;赵聚朝;周开明;王旭利;;处理器80C196KC总剂量辐射效应及等效[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
10 俞文杰;张正选;田浩;王茹;毕大伟;陈明;张帅;刘张李;;SOI器件总剂量辐射效应研究进展[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 殷亚楠;Flash存储器单粒子效应及与总剂量的协同效应研究[D];中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所);2018年
2 张恩霞;离子注入SOI材料的总剂量辐照效应研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2006年
3 段伟杰;阻变存储单元的防串扰特性及γ射线总剂量效应研究[D];湘潭大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 侯蕴哲;超结MOSFET的辐射效应的仿真与实验分析[D];电子科技大学;2017年
2 李佳;存储器辐照总剂量试验方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 王志达;X射线总剂量辐射对晶闸管导通特性的影响研究[D];华南理工大学;2011年
4 袁国火;FPGA微电路电离总剂量辐射效应及加固技术研究[D];西华大学;2006年
5 肖想民;SRAM型FPGA总剂量辐射效应及影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
6 张波;SRAM存储器总剂量效应研究[D];西安电子科技大学;2014年
7 谭开洲;MOS器件总剂量辐射加固技术研究[D];电子科技大学;2001年
8 邵明宪;SOI CMOS总剂量辐射机理与模型研究[D];杭州电子科技大学;2015年
9 陈孔滨;一种抗总剂量CMOS电路基本结构研究[D];电子科技大学;2017年
10 熊维;铁电场效应晶体管的电离辐射总剂量效应数值模拟研究[D];湘潭大学;2017年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026