硅半导体器件辐射效应及加固技术PDF电子书下载

第1章 辐射环境与损伤机理基本概念 1

1.1空间带电粒子环境 1

1.1.1地球俘获带 1

1.1.2太阳宇宙射线 3

1.1.3银河系宇宙射线 3

1.1.4典型卫星轨道的粒子辐射环境 4

1.1.5核爆对空间辐射环境影响 5

1.1.6地面模拟辐射源类型 6

1.2基本损伤机理 6

1.2.1辐射表征 9

1.2.2电离辐射效应 10

1.2.3反型层迁移率 17

1.2.4表面复合 18

1.2.5单粒子辐射效应 19

1.2.6剂量增强效应 35

1.2.7瞬时辐射光电流 35

1.2.8单粒子瞬变脉冲光电流 41

第2章 硅双极器件的空间辐射效应及加固原则 43

2.1硅双极器件的辐射损伤基本现象 43

2.2硅双极器件的辐射损伤基本机理 46

2.2.1基本机理概述 46

2.2.2双极器件的低剂量率效应 48

2.2.3氧化层工艺对双极器件的影响 54

2.2.4双极晶体管剂量率效应 57

2.3硅双极器件加固基本措施 59

2.3.1器件结构加固 59

2.3.2电路结构加固 61

2.3.3模拟集成电路抗辐射加固的考虑 65

2.3.4关键参数的初步设计 65

2.4双极放大器模块加固设计 68

2.4.1差分输入级加固 68

2.4.2放大级加固 69

2.4.3电流基准源加固 70

第3章MOS器件的辐射效应及其加固方法 72

3.1 MOS器件参数和材料的辐射效应 73

3.1.1 CMOS器件的闩锁效应 73

3.1.2 MOSFET晶体管的辐射效应 77

3.1.3氧化层电容的量子效应 86

3.1.4材料特性和介质结构 86

3.1.5电场 89

3.1.6辐射光电流对MOS电路的主要影响 89

3.2抗辐射加固CMOS电路设计要点 94

3.2.1设计基本要求 94

3.2.2单元电路的器件版图结构 96

3.2.3单元电路TID加固设计 96

3.2.4带隙基准电路TID设计 98

3.2.5单元电路SEU设计 105

3.2.6电路SEU设计分析 108

3.2.7电路单元尺寸设计分析 111

第4章SOI器件的辐射效应及加固方法 113

4.1 MOSFET/SOI基本结构 113

4.1.1 SOI晶体管类型 113

4.1.2 SOI晶体管常用的拓扑结构 115

4.2 CMOS/SOI器件的瞬时辐射效应 118

4.2.1寄生双极晶体管效应 118

4.2.2寄生双极晶体管增益 122

4.2.3体接触间距模型 123

4.2.4剂量率翻转 132

4.3 SOI器件的单粒子效应 136

4.3.1 MOS/SOI晶体管电荷收集 136

4.3.2双极晶体管效应 139

4.3.3体接触的影响 142

4.3.4体接触模型 143

4.3.5 SEU脉冲对电路节点分析 148

4.4总剂量对SOI器件的影响 170

4.4.1 SOI结构的陷阱电荷与界面电荷 170

4.4.2 STI侧墙及鸟嘴寄生MOS管阈值 171

4.4.3总剂量辐射对晶体管前栅和背栅的影响 172

第5章硅DMOS器件的空间辐射效应及加固方法 177

5.1 VDMOS的主要参数 177

5.1.1击穿电压VBR 177

5.1.2阈值电压 179

5.1.3栅电荷 180

5.1.4导通电阻 180

5.2 VDMOS辐射感应及加固基本措施 182

5.2.1 DMOS的SEB效应及加固方法 182

5.2.2 VDMOS的单粒子栅穿及加固措施 187

5.2.3 DMOS阈值电压漂移及加固方法 189

5.2.4高压DMOS瞬态辐射响应 190

第6章 纳米器件辐射响应及加固技术展望 193

6.1纳米级器件辐射响应 193

6.1.1纳米级器件的重离子辐射响应 193

6.1.2纳米级器件的低能质子辐射响应 195

6.1.3纳米级FD-SOI器件的总剂量辐射响应 198

6.2纳米级新型结构器件辐射响应 200

6.2.1纳米级GeSi/SOI器件辐射响应 200

6.2.2 Fin-FET器件结构的重离子辐射响应 201

6.2.3纳米晶体存储器的辐射响应 204

6.2.4器件辐射响应模型发展 211

参考文献 213