集成电路辐照效应与抗辐照技术研究

抗辐射加固是空间应用集成电路的关键技术之一。本项目面向当前主流的超深亚微米工艺，针对单粒子效应和总剂量效应展开研究。针对单粒子效应，本项目将主要围绕SET和MBU的失效机理与加固进行研究，重点研究决定SET脉冲宽度的扩散和双极放大机理以及MBU的电荷共享机理，分析器件工艺、版图和电路结构等参数对SET产生与传播以及电荷共享的影响，然后在此基础上提出描述SET电流脉冲的解析模型和描述MBU的电荷共享模型，最后从器件、版图和电路结构等方面提出高效的加固措施。关于总剂量效应，本项目将研究超深亚微米MOS器件的总剂量辐射效应，在此基础上提出超深亚微米MOS器件的总剂量辐射理论模型，并进一步研究超深亚微米新结构器件的辐照特性及MOS器件的总剂量辐射加固技术。本项目的研究将为抗辐照加固超大规模集成电路尤其是微处理器的设计提供直接的理论支持和指导。

航天技术是衡量一个国家现代化水平和综合国力的重要标志，而单粒子效应和总剂量效应是航天应用集成电路面临的主要辐射效应，对这两类效应的研究将为发展超大规模的抗辐照加固集成电路奠定良好的基础。本课题面向主流的超深亚微米工艺，针对单粒子和总剂量效应的失效机理、模型建模和加固技术展开研究，取得了以下主要研究成果：..失效机理方面，系统深入研究了漂移、扩散和双极效应在单粒子电荷收集中的作用，首次提出了NMOS中的反向双极效应；首次揭示了温度对单粒子电荷收集有着重要影响；首次研究了多边缘器件的辐照效应，发现了窄沟效应/边缘效应引起的辐射增强现象；首次研究发现AGLDD垂直双栅器件的总剂量效应比普通器件的要优。..模型建模方面，提出了一种考虑了双极效应的SET电流源模型，该模型获得的曲线能够很好的与TCAD模拟结果相吻合；首次系统深入的研究了脉冲重汇聚对SER的影响，发现SET脉冲重汇聚有可能导致软错误率增加高达几个数量级；首次建立了直栅NMOS器件总剂量辐射效应模型，模拟结果与实验结果符合较好。..加固技术方面，首次提出了源极隔离的P-hit SET加固技术和源极扩展的N-hit SET加固技术，模拟和重离子试验结果均验证了这些加固技术具有优良的加固效果；成功研制了国内首款抗辐照标准单元库及多个抗辐照IP核；给出了超深亚微米器件兼顾抗总剂量能力和性能提高的优化设计域。..本课题在研期间，取得了丰硕的学术成果，共发表论文73篇，有36篇进入SCI检索；培养了博士研究生13名，硕士研究生21名。在研究成果的支撑下，成功研制出了我国首款高性能抗辐照DSP，意义深远。