崔旭 1,2,3崔江维 1,2,3郑齐文 1,2,3魏莹 1,2,3[ ... ]郭旗 1,2,3
1 中国科学院 新疆理化技术研究所 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院 新疆理化技术研究所 新疆电子信息材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐 830011
3 中国科学院大学, 北京 100049
通过60Co γ射线辐照试验,研究了22 nm工艺体硅nFinFET的总剂量辐射效应,获得了总剂量辐射损伤随辐照偏置和器件结构的变化规律及损伤机理。研究结果表明,经过开态(ON)偏置辐照后器件阈值电压正向漂移,而传输态(TG)和关态(OFF)偏置辐照后器件阈值电压负向漂移; 鳍数较少的器件阈值电压退化程度较大。通过分析陷阱电荷作用过程,揭示了产生上述试验现象的原因。
体硅nFinFET 总剂量辐射效应 辐照偏置 bulk silicon nFinFET total ionizing dose effect irradiation bias
1 重庆邮电大学 光电工程学院,重庆 400060
2 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都 610054
3 中国电子科技集团公司 第五十八研究所, 江苏 无锡 214035
对高压SOI pLDMOS器件总剂量辐射效应进行了研究。分析了不同偏置条件下器件击穿电压的退化机理,并使用TCAD在不同氧化层界面引入固定陷阱电荷,仿真了电离辐射总剂量效应。结果表明,总剂量辐射在FOX和BOX引入辐射陷阱电荷QBOX和QFOX。QFOX增加了漏极附近横向电场,降低了埋氧层电场,使击穿位置由体内转到表面,导致击穿电压退化。QBOX降低了埋氧层电场,降低了埋氧层压降,导致击穿电压退化。
总剂量辐射 击穿电压 辐射陷阱电荷 total-ionizing-dose effect SOI pLDMOS SOI pLDMOS BV radiation trap charge
中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
基于0.6 μm高低压兼容CMOS工艺,设计并实现了一种四通道高压抗辐射电压输出型数模转换器(DAC)。采用R-2R梯形网络和高压折叠共源共栅运放作为缓冲输出,保证了DAC良好的单调性,提高了抗辐射能力。该DAC芯片尺寸为5.80 mm×3.70 mm。测试结果表明,在正负电源电压分别为±5 V时,DAC的输出范围达到-2.5~2.5 V,功耗为26.95 mW,DNL为0.41 LSB,INL为0.34 LSB,输出建立时间为6.5 μs,INL匹配度为0.11 LSB。
高压DAC MOS管阈值 NMOS管环栅 总剂量辐射 high voltage DAC MOS transistor threshold voltage NMOS transistor ring-gate TID
中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
设计了一种标准CMOS工艺下抗总剂量辐射(TID)的带隙基准电压源。分析了传统结构在辐射环境下的固有缺陷。利用二极管正向导通电压受电流影响较小的特性,提高了带隙基准电压源的抗总剂量辐射能力。该基准电压源包含启动电路、基准核和自偏置电路。将基准电压源用于12位100 kS/s采样率A/D转换器的一个单元,进行了流片和测试。结果表明,经总剂量辐射试验后,该基准电压源的输出电压变化较小。在-55 ℃~125 ℃范围内,辐射前的温度系数为1.53×10-5/℃,辐射后的温度系数为1.71×10-5/℃。
带隙基准源 抗总剂量辐射 二极管 自偏置 bandgap reference source anti-TID radiation diode self-bias
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
功率管在空间辐射环境下会发生沟道边缘漏电, 导致功率集成电路性能退化。介绍了一种 0.35 μm单片集成 (BCD)工艺下基于华夫饼结构的全新功率管版图, 并对普通条形栅结构 N沟道功率管和新型华夫饼结构 N沟道功率管进行了 Co-60辐射实验。总剂量辐射使 N沟道条形栅功率管发生漏电。辐射实验结果表明, 经过无边缘化处理的华夫饼结构可以有效控制总剂量辐射诱发的漏电, 能够大幅提升功率管的抗总剂量辐射能力。
总剂量辐射 功率管 华夫饼结构 漏电流 total ionizing dose radiation power MOSFET waffle layout leakage current 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(4): 730
1 新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐 830011
2 新疆电子信息材料与器件重点实验室，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐 830011
对两款商用铁电存储器进行了钴源辐射试验，研究了不同偏置条件下铁电存储器的总剂量效应。使用了超大规模集成电路测试系统测试了铁电存储器的直流、交流、功能参数，分析了辐射敏感参数在辐射过程中的变化规律 ,研究了器件功能失效和参数退化的原因。研究表明 ,将铁电存储器置于不同的偏置条件下，铁电存储器的功能失效阈值不同，原因可能是偏置不同造成了辐射损伤的短板电路模块不同。
铁电存储器 总剂量辐射 偏置 ferroelectric random memory ionizing radiation effects bias 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(1): 181
1 中国电子科技集团公司第 24研究所, 重庆 400060
2 电子科技大学微电子与固体电子学院, 四川成都 610054
RS485通信协议要求: RS485驱动器输出短路至-7~12 V时, 短路电流应小于 250 mA。常规短路保护电路采用高压 MOS实现, 由于高压 MOS栅极氧化层厚度很大, 无法满足抗总剂量辐射加固的要求。提出了一种新型的驱动器输出短路保护电路, 该电路利用 5 V低压MOS管实现, 通过合理设计线路、版图, 实现了良好的短路保护效果和抗总剂量辐射能力。电路采用 0.8 μm SOI CMOS工艺设计实现, 常规及辐照测试结果证明了设计的正确性。
RS485驱动器 总剂量辐射效应 抗辐射加固 RS485 driver total-dose radiation effect radiation hardened 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(3): 496
西安微电子技术研究所 集成电路设计事业部，陕西 西安 710065
介绍了一种抗辐射加固型低压差线性稳压器(LDO)的电路设计，内部集成了精密基准源、误差放大器、输出调整管和上电复位时间控制等模块电路。重点介绍了采用总剂量、中子效应的器件参数变化预估方法进行仿真验证。芯片采用0.6 μm BiCMOS 工艺制造，测试验证结果表明，产品在满足使用要求的同时，具备抗电离总剂量3×103 Gy(Si)、抗中子注量0.6×1014 n·cm-2的性能，适用于核辐射环境。辐射测试结果证明了设计的正确性。
低压差线性稳压器 总剂量辐射 中子辐射 Low Dropout Regulators(LDO) total ionizing dose radiation neutron radiation 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(1): 134
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621999
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621999
针对应用于某种全固化激光器的4种关键光学材料Nd:YAG晶体、Cr:YAG晶体、无膜窗口玻璃(UBK7)以及部分反射镀膜玻璃在γ总剂量辐照前后光学特性的变化情况，分析获得了几种光学材料的γ总剂量辐照效应，并对该全固化激光器抗γ总剂量辐射能力进行了预估。实验结果表明：Nd:YAG晶体对γ总剂量辐照敏感，抗辐射性能较差，不宜用于在较强辐射环境下工作的固态激光器设计，而Cr:YAG、无膜窗口玻璃以及部分反射镀膜玻璃γ总剂量辐照后性能参数变化小，抗辐射性能良好，可考虑在较强γ辐射环境下工作的全固化激光器设计选用。
光学材料 全固化激光器 γ总剂量辐射效应 optical materials solid state laser γtotal ionizing dose effects 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(5): 811
1 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点试验室, 新疆电子信息材料与器件重点试验室, 中国科学院 新疆理化技术研究所, 新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
采用60Co-γ射线对某国产0.5 μm CMOS N阱工艺CMOS有源像素传感器(APS)的整体电路和像素单元结构进行了电离总剂量辐射效应研究, 重点考察了器件的饱和输出信号、像素单元输出信号、暗信号等参数的变化规律。随着辐射剂量的增大, 饱和输出信号逐渐减小且与像素单元饱和输出信号变化基本一致; 暗信号随总剂量的增大而显著增大。研究结果表明, 0.5 μm工艺CMOS APS电离总剂量辐射效应引起参数退化的主要原因是光敏二极管周围的整个LOCOS(Local oxidation of silicon)隔离氧化层产生了大量的辐射感生电荷。
电离总剂量辐射效应 CMOS 有源像素传感器 饱和输出信号 像素单元结构 LOCOS隔离 total ionizing dose CMOS APS saturation output signal pixel unit LOCOS isolation
