納米器件單粒子瞬態仿真研究*

殷亞楠，王玧真，邱一武，周昕杰，郭 剛

（1.中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫 214072；2.中國原子能科學研究院，北京 102413）

1 引言

在空間輻射環境中電子元器件會受到各種宇宙射線和粒子輻射的影響，其中單粒子效應（SEE）作為破壞性最為顯著的一種輻射效應，已經成為學者們關注的重點。而隨著航空航天電子元器件工作頻率不斷增加、工作電壓不斷降低、器件尺寸不斷縮小，SEE 的影響也越來越大。尤其是到納米特征尺寸以后，SEE已經成為影響電路可靠性的最關鍵因素之一[1-2]。

單粒子瞬態（SET）效應是SEE 最重要的子類之一，是入射粒子引起電流和電壓的瞬時波動，主要發生在邏輯電路部分[3]。與時序邏輯電路中的單粒子翻轉效應相比，組合邏輯電路中的軟錯誤研究相對滯后，這是因為SET 效應在實驗上難以觀測，到20 世紀80 年代，針對組合邏輯電路中的SET 效應才逐漸引起人們的關注[4]。隨著集成電路的不斷發展，器件的工藝特征尺寸不斷縮減，時鐘頻率在不斷上升，使得由SET 導致的電路軟錯誤數量逐漸呈現上升趨勢。當特征尺寸達到納米級別后，組合邏輯電路中SET 導致的軟錯誤已經成為集成電路中軟錯誤的主要來源[5-6]。而組合邏輯電路中的SET 效應隨工藝尺寸的縮減將會越來越嚴重，在這方面開展相應的研究也愈發緊迫和重要，集成電路中SET 相關方面的研究已經成為當前SEE 研究中的熱點和難點[7-10]。

本文利用Silvaco 公司的計算機輔助設計（TCAD）仿真軟件，結合28 nm 體硅器件的工藝參數，建立了相應的器件模型，對不同參數下的器件SET 效應進行模擬仿真，分析不同條件下器件的電荷收集機制和影響范圍，為利用電荷共享效應進行加固技術研究提供技術指導。……