溫度對數(shù)字電路中單粒子瞬態(tài)脈沖的影響

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1、第２９卷第７期半導(dǎo)體學(xué)報犞狅犾．２９犖狅．７２００８年７月犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛犑狌犾狔，２００８溫度對數(shù)字電路中單粒子瞬態(tài)脈沖的影響?yīng)沉罕螈L陳書明劉必慰（國防科技大學(xué)計算機學(xué)院，長沙４１００７３）摘要：利用三維犜犆犃犇混合模擬研究了溫度對０１８μ犿工藝下反相器鏈中犇犛犈犜脈沖寬度的影響．結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度對２／犿犵的條件下，當溫度從－５５℃升高到１２５℃時，犇犛犈犜的影響要比溫度對犛犈犝的影響嚴重得多．在犔犈犜為６０犕犲犞·犮犿犇犛犈犜脈沖寬度約增加了５８８％．關(guān)鍵詞：混合模擬；犇犛犈犜；

2、超深亞微米；輻射犈犈犃犆犆：２５７０中圖分類號：犜犖３文獻標識碼：犃文章編號：０２５３４１７７（２００８）０７１４０７０５提高，數(shù)字電路中的單粒子瞬態(tài)脈沖（犱犻犵犻狋犪犾狊犻狀犵犾犲犲１引言［７～１０］狏犲狀狋狋狉犪狀狊犻犲狀狋，犇犛犈犜）正在變得越來越嚴重．根據(jù)已有研究表明，單粒子閂鎖（狊犻狀犵犾犲犲狏犲狀狋犾犪狋犮犺狌狆，我們掌握的情況，目前還沒有公開發(fā)表的文獻研究溫度犛犈犔）和單粒子翻轉(zhuǎn)（狊犻狀犵犾犲犲狏犲狀狋狌狆狊犲狋，犛犈犝）等單粒子對犇犛犈犜的影響．那么，溫度對犇犛犈犜究竟有著怎樣的效應(yīng)的敏感

3、度與溫度有著密切的關(guān)系．重離子實驗表影響？從文獻［６］的研究可知，溫度對超深亞微米工藝明，在３００犓以上，犛犈犔的閾值線性能量傳輸（犾犻狀犲犪狉犲狀下犛犈犝的影響基本可以忽略，溫度對超深亞微米數(shù)字［１］犲狉犵狔狋狉犪狀狊犳犲狉，犔犈犜）隨溫度上升而下降；更寬溫度范電路中犇犛犈犜的影響是否同樣很小？帶著這樣的問題，圍內(nèi)的器件模擬則表明，當溫度從４５０犓下降到１２０犓我們進行了本文的研究．時，犛犈犔的敏感度不斷降低，而當溫度繼續(xù)從１２０犓下［２］降到７７犓時，犛犈犔的敏感度迅速增加．針對０８μ犿２混合模擬環(huán)境設(shè)置犛

4、犗犐犛犚犃犕的重離子實驗表明，在２５～１２５℃范圍內(nèi)，犛犗犐晶體管的增益隨著溫度的增加而增加，從而導(dǎo)致針對反相器鏈的三維混合模擬被證明是研究［３］＋＋［１１～１４］犛犈犝的閾值犔犈犜隨溫度的增加而下降．針對狆狀狀犇犛犈犜的一種有效手段．本文采用如圖１所示的９外延結(jié)構(gòu)的重離子實驗和犜犆犃犇準三維模擬結(jié)果表級反相器鏈混合模擬結(jié)構(gòu)進行研究，其中，犖１管采用器明，溫度對重離子誘導(dǎo)的瞬態(tài)電流脈沖具有重要的影件模擬，其余晶體管采用電路模擬，電路模擬使用的［４，５］響．以上研究面向的工藝尺寸普遍比較大，基本上不犛狆犻犮犲模型為犛

5、犕犐犆０１８μ犿體硅工藝模型，狀犕犗犛管和能反映超深亞微米工藝的實際情形．最近，犜狉狌狔犲狀等狆犕犗犛管的犠／犔（柵寬／柵長）分別為０６μ犿／０１８μ犿［６］人采用三維數(shù)值模擬研究了溫度對０１８和０９／０１８本文考慮了寄生參數(shù)的影響，采用μ犿犛犚犃犕μ犿μ犿．單元的犛犈犝敏感度的影響，結(jié)果表明，在－５５～１２５℃犛狔狀狅狆狊狔狊公司的犛狋犪狉犚犆寄生參數(shù)提取工具對犛犕犐犆范圍內(nèi)，溫度對犛犈犝敏感度的影響基本可以忽略．０１８μ犿工藝下的反相器標準單元版圖進行了寄生參數(shù)隨著工藝的不斷縮減和集成電路工作頻率

6、的不斷提取，提取的結(jié)果用于設(shè)置圖１中各節(jié)點的電容．圖１９級反相器鏈的三維混合模擬結(jié)構(gòu)犉犻犵．１犖犻狀犲狊狋犪犵犲犻狀狏犲狉狋犲狉犮犺犪犻狀犳狅狉３犇犿犻狓犲犱犿狅犱犲犜犆犃犇狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀武器裝備預(yù)研基金資助項目（批準號：９１４０犃０８０４０５０７犓犌０１）通信作者．犈犿犪犻犾：犾犻犪狀犵犫犻狀＠狀狌犱狋．犲犱狌．犮狀２００７１２２５收到，２００８０１０９定稿２００８中國電子學(xué)會１４０８半導(dǎo)體學(xué)報第２９卷被轟擊晶體管本身的電荷收集是影響犇犛犈犜電壓脈沖寬度隨溫度變化的主要因素，而電路響應(yīng)對

7、犇犛犈犜電壓脈沖寬度隨溫度的變化也有較大的影響，總的趨勢是，電路響應(yīng)使低溫區(qū)的犇犛犈犜脈沖變窄，而使高溫區(qū)的犇犛犈犜脈沖變寬．值得說明的是，本文采用混合模擬獲得的犇犛犈犜脈沖寬度與類似工藝下的實驗結(jié)果接近，這驗證了本文所采用的器件結(jié)構(gòu)的合理性以及工藝對準方法的有效性．４溫度對被轟擊晶體管電荷收集的影響圖２犇犛犈犜寬度隨溫度的變化（１）只考慮溫度對犖１的影響；（２）考慮溫度對所有晶體管的影響犇犛犈犜脈沖寬度首先取決于重離子轟擊在有效收犉犻犵．２犜犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犱犲狆犲狀犱犲狀犮犲狅犳犇犛犈犜狆狌犾狊犲狑犻犱狋犺

8、（１）集深度范圍內(nèi)沉積的電荷量，其次取決于沉積的電荷被犆犺犪狀犵犲狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犻狀犱犲狏犻犮犲犱狅犿犪犻狀狅狀犾狔；（２）犆犺犪狀犵犲狋犲犿收集的效率．電荷收集的物理機理主要包括漂移、擴散狆犲狉犪狋狌狉犲犻狀犫狅狋犺犱犲狏犻犮犲犪狀犱犮犻狉犮狌犻狋犱狅犿犪犻狀和雙極放大３種，最終的電荷收集量是這３種機理的綜［１５］本文選擇犛狔狀狅狆狊狔狊公司的犛