模拟CMOS逆变器电路的总电离剂量效应技术
Tianzhi Gao1, Chenyu Yin1, Yaolin Chen1
1Key Laboratory for Wide Band Gap Semiconductor Materials and Devices of Education, School of Microelectronics, Xidian University, Xi'an 710071, China.
总电离剂量 (TID) 的作用降低了绝缘体 (FDSOI) 设备上的完全耗尽的. 这项研究分析了TID对22nm FDSOI CMOS逆变器的影响,发现0.052V的逻辑值在400krad (Si) 时漂移.
科学领域:
- 半导体物理 半导体物理
- 电子产品中的辐射效应.
- 集成电路可靠性 集成电路可靠性
背景情况:
- 总电离剂量 (TID) 在绝缘体上完全耗尽的 (FDSOI) 设备中显著改变了电气参数.
- 目前关于电路级辐射效应的研究主要集中在单一事件效应上,对TID影响的调查有限.
- 对于现代电子产品来说,FDSOI技术至关重要,需要对其辐射耐受性的彻底了解.
研究的目的:
- 为了分析TID效应对22nm FDSOI CMOS逆变器电路的影响.
- 在不同辐射剂量下研究NMOS和PMOS晶体管的降解机制.
- 量化TID对基于FDSOI的逆变器电路性能特征的影响.
主要方法:
- 构建和校准N型和P型FDSOI金属氧化物半导体 (NMOS/PMOS) 结构.
- 模拟不同辐射剂量的设备传输特征和被困电荷分布.
- 对由校准的FDSOI NMOS和PMOS晶体管组成的CMOS逆变器电路的TID效应的分析.
主要成果:
- 该研究描述了FDSOI NMOS和PMOS设备在各种辐射剂量下的传输特征和被困电荷分布.
- 模拟表明,辐射剂量为400krad(Si) 在FDSOI CMOS逆变器中诱导了约0.052V的逻辑值电压偏移.
- 这些发现凸显了FDSOI逆变器电路对TID的敏感性,影响了它们的运行稳定性.
结论:
- TID 效应显著降低了 22 nm FDSOI 晶体管和相关的 CMOS 逆变器电路的性能.
- 观察到的逻辑值偏移强调了FDSOI设备在辐射环境中的辐射强化设计策略的需要.
- 这项研究为了解和减轻使用FDSOI技术的集成电路中TID引起的故障提供了关键数据.
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