SOI技術(shù)的抗輻照能力報告

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1、SOI技術(shù)的抗輻照能力報告SOI技術(shù)的抗輻照能力報告-24-SOI技術(shù)的抗輻照能力報告目錄1關(guān)于SOI抗輻照技術(shù)的可行方案32SOI技術(shù)簡介42.1SOI技術(shù)的定義42.2SOI技術(shù)的特點43SOI技術(shù)的研究現(xiàn)狀73.1常用的四種抗輻射材料73.2SOI技術(shù)的應(yīng)用73.3SOI技術(shù)國際主流公司83.4SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟93.5國內(nèi)SOI技術(shù)研究93.6SOI技術(shù)的市場份額104空間輻射問題104.1航天器面臨的輻射環(huán)境104.2電子元器件所受到的輻射效應(yīng)125SOI抗輻照技術(shù)135.1SOI技術(shù)的抗輻射指標(biāo)135.2SOI器件實例135.3SOI技術(shù)和體硅CMOS技術(shù)兩種技術(shù)抗輻射能力的對比14

2、5.4SOI不加固的抗輻照性能145.5體硅不進(jìn)行抗輻射加固的抗輻照性能155.6目前國內(nèi)SOI技術(shù)的工藝水平165.6.10.8um工藝芯片的集成度165.6.20.8um工藝與0.18um工藝集成度的差異176STI側(cè)溝道隔離技術(shù)176.1隔離的目的176.2隔離技術(shù)的要求186.3常見的隔離工藝技術(shù)186.4LOCOS隔離技術(shù)186.5改進(jìn)的LOCOS結(jié)構(gòu)隔離技術(shù)206.6STI隔離技術(shù)22-24-SOI技術(shù)的抗輻照能力報告1關(guān)于SOI抗輻照技術(shù)的可行方案國內(nèi)現(xiàn)有四家做抗輻照方面研究的單位：（1）七七一所：目前在抗輻照芯片開發(fā)方面，工藝比較落后；（2）七七二所：用體硅進(jìn)行抗輻照加固做了

3、一批抗輻照芯片，采用0.18um工藝，在中芯國際流片，抗輻照指標(biāo)達(dá)不到航天水平，只有一款芯片投入了實際應(yīng)用，最近出了問題；而且芯片封裝僅有391個引腳。（3）58所：采用0.5umSOI技術(shù)生產(chǎn)抗輻照芯片，集成度只有20到30萬門，頻率只能到10到20MHz，但是芯片封裝能達(dá)到1000多個引腳。（4）中科院微電子所：采用0.18umSOI技術(shù)生產(chǎn)抗輻照芯片，正在做幾款SOI芯片，最近有一款4M的存儲器已經(jīng)研發(fā)成功，集成了1200萬個晶體管，抗輻照總劑量水平為300Krad，無單粒子閂鎖效應(yīng)，抗單粒子翻轉(zhuǎn)比體硅好，具體指標(biāo)待論證。集成度在300萬門以上沒有問題，頻率能達(dá)到40到50MHz，采用

4、上海宏力公司的生產(chǎn)線。經(jīng)過竇老師的調(diào)查研究和實地考察，結(jié)合我們組所做的一些調(diào)研，得出了關(guān)于SOI抗輻照技術(shù)的可行方案，如下：采用中科院微電子所的技術(shù)和宏力公司的生產(chǎn)線來生產(chǎn)SOI抗輻照芯片，SOI晶圓從上海新傲公司買或者從國外買。-24-SOI技術(shù)的抗輻照能力報告2SOI技術(shù)簡介2.1SOI技術(shù)的定義SOI技術(shù)是指：在硅襯底上嵌入絕緣體埋層，再在埋層上生長單晶硅薄膜的材料制備技術(shù)。SOI是英文SiliconOnInsulator的縮寫，指的是絕緣層上的硅。SOI技術(shù)是指在絕緣層上形成一層具有一定厚度的單晶半導(dǎo)體硅薄膜的材料制備技術(shù)。SOI材料可實現(xiàn)完全的介質(zhì)隔離，與由PN結(jié)隔離的體硅相比，具

5、有無閂鎖、高速率、低功耗、集成度高、耐高溫等特點，在便攜式電子產(chǎn)品、航天、衛(wèi)星通訊等領(lǐng)域均受到普遍重視，被稱為“21世紀(jì)的微電子技術(shù)”。SOI(Silicon-On-Insulator)字面意思是絕緣體上硅，可以理解為一種特殊結(jié)構(gòu)的硅材料。而SOI技術(shù)卻包含非常豐富的內(nèi)容。SOI技術(shù)也包括材料、器件和集成電路制造技術(shù)。2.2SOI技術(shù)的特點SOI技術(shù)作為一種全介質(zhì)隔離技術(shù)，有著許多體硅技術(shù)不可比擬的優(yōu)越性。在SOI技術(shù)中，器件僅制造于表面很薄的硅膜中，器件與襯底之間由一層隱埋氧化層隔開，正是這種獨特的結(jié)構(gòu)使得SOI技術(shù)具有了體硅器件所無法比擬的優(yōu)點。SOI-24-SOI技術(shù)的抗輻照能力報告C

6、MOS器件具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、集成密度高（隔離面積?。?、速度高（寄生電容?。⒐に嚭唵?、抗輻照能力強(qiáng)，并徹底消除了體硅CMOS器件的寄生閂鎖效應(yīng)等優(yōu)點。隨著SOI頂層硅膜厚度減薄到全耗盡工作狀態(tài)（硅膜厚度小于有效耗盡區(qū)寬度）時，全耗盡的SOI器件將比傳統(tǒng)SOI器件具有更優(yōu)越的特性，這種全耗盡SOI結(jié)構(gòu)更適合于高性能ULSI和VHSI電路。綜合來說，SOI器件和電路主要具有如下特點：（1）抗輻照特性好：SOI技術(shù)采用全介質(zhì)隔離結(jié)構(gòu)，徹底消除了體硅CMOS電路的閂鎖(latch-up)效應(yīng)，且具有極小的結(jié)面積，因此具有非常好的抗軟失效、瞬時輻照和單粒子（α粒子）翻轉(zhuǎn)能力。（2）功耗低：功耗

7、包括靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗兩部分，其中靜態(tài)功耗Ps依賴于泄漏電流和電源電壓，即，在全耗盡SOI器件中，陡直的亞閾值斜率接近理想水平，泄漏電流很小，靜態(tài)功耗很?。粍討B(tài)功耗由電容C、工作頻率f及電源電壓決定：，在全耗盡SOI電路中，結(jié)電容降低且具有極小的連線電容，因此動態(tài)功耗也大大降低。（3）速度高：全耗盡SOI器件具有遷移率高（器件縱向電場小，且反型層較厚，使表面散射作用降低）、跨導(dǎo)大、寄生電容?。纳娙葜饕獊碜?/p>