NMOS晶体管电荷共享导致的SRAM单元单粒子翻转恢复效应研究

基于Synopsys公司的三维器件模拟软件TCAD,本文研究了NMOS晶体管电荷共享导致SRAM单元的单粒子翻转恢复(SEUR)效应。分析了NMOS晶体管电荷共享导致SEUR效应的物理机制,系统研究了NMOS晶体管偏置(如电源电压、P阱偏置电压)和工艺参数(如P+深阱掺杂浓度、P阱接触距离)对线性能量传输翻转恢复阈值(LETrec)以及单粒子翻转脉冲宽度(PWrec)的影响。研究发现:PWrec随着电源电压的增大而增大;PWrec和LETrec随着P阱偏置电压的增大而减小;LETrec随着P+深阱掺杂浓度的增大而增大;PWrec随着P阱接触与NMOS晶体管之间距离的增大而增大,而LETrec随着P阱接触与NMOS晶体管之间距离增大而减小。本文研究结论有助于优化SRAM单元抗单粒子效应设计,尤其是基于SEUR效应的SRAM单元的抗辐照加固设计提供了理论指导。

阱接触对28 nm SRAM单粒子多位翻转的影响

为研究纳米尺度下,特征尺寸减小和阱接触布放方式对单粒子效应电荷收集机制的影响,在北京HI-13串列加速器上开展了国产28 nm静态随机存储器(SRAM)重离子单粒子效应辐照实验研究,获得了不同线性能量转移(LET)值重离子垂直入射下的器件重离子单粒子位翻转截面、多位翻转百分比和多位翻转拓扑图形,并与65 nm SRAM实验数据进行比对,分析了28 nm SRAM重离子单粒子多位翻转物理机理.结果表明,在特征尺寸减小、工作电压降低等因素影响下,器件重离子单粒子翻转阈值减小,位翻转饱和截面明显降低,多位翻转占比增大,拓扑图形可达n行×3列,且呈现间断性的特点,结合28 nm SRAM的全局阱接触布放对电荷收集机制的影响,分析这种现象的产生源于N阱内p型金属-氧化物-半导体间电荷共享所导致的单粒子翻转再恢复.

SRAM单元SEUR脉冲宽度缩减的工艺优化方法研究

集成电路中电荷共享效应引起的多节点电荷收集在当前成为集成电路发生软错误的主要原因,然而在存储单元如SRAM中可以通过晶体管布局利用电荷共享效应将SRAM单元发生的单粒子翻转效应进行恢复。本文基于三维器件物理仿真软件对65 nm体硅CMOS工艺SRAM单元进行混合仿真,通过调节工艺参数和晶体管布局的方法研究了SRAM单元单粒子翻转恢复(SEUR)效应的特性。研究结果表明,将PMOS晶体管布局在靠近P阱/N阱边界处的位置和增加N阱深度可以减少N阱中空穴的排出量,进而提升N阱电势,抑制了器件内部的寄生双极效应,最终缩减了SRAM单元的SEUR脉冲宽度,降低了SRAM单元发生单粒子翻转的概率。该研究结果对集成电路存储单元抗辐射加固具有一定的指导意义。