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在纳米尺度下,单粒子效应的不仅将对航空航天应用产生更为严重的影响,而且对90nm及其以下工艺的地面应用产生的影响也愈发突出、严重。研究集成电路单粒子效应的机理及其缓解技术有着重要的意义。本文针对纳米集成电路单粒子瞬变中电荷收集机理与影响SET的若干关键因素进行研究,探讨了相关物理机制、影响因素及其相互制约关系,取得的主要研究成果如下:(1)研究了DTMOS技术对SET及电荷收集的影响。首次从物理机理上分析、评估了DTMOS技术的抗SET性能。基于反相器电路,发现DTMOS技术能够增大“恢复电流”,有效减小SET脉冲宽度,同时节省面积开销;发现DTMOS反相器SET电流脉冲以及敏感节点的电荷收集量的大小均高于一般反相器,这表明电荷收集量的概念并不能完全适用于判断电路抗SET性能的好坏,针对一种有效的抗SET手段而言,其敏感节点的电荷收集量有可能是增加的。(2)研究了三阱工艺中影响SET与电荷收集的关键因素。在三阱工艺NMOS中,低LET值的粒子的轰击引起的SET电压脉冲宽度可能显著大于高LET值粒子引起的脉冲宽度,并导致更快、更严重的双极放大效应,因此在加固设计中,必须对低LET值的情况进行仔细验证。同时,发现适当降低深N阱掺杂能够有效减少源极对P阱的电子注入量,减缓双极放大效应,提高器件的抗SET性能。(3)SOI MOSFET中SET解析模型改进。采用TCAD数值模拟方法,分析了漏极瞬时电流脉冲SET和体区电子浓度分布随时间、空间的变化情况,并从时间维度上探讨了SOI MOSFET在单粒子效应下的双极放大效应。模拟和分析表明,双极放大效应对SET脉冲形状有很大的影响。最后,在已有模型的基础上,结合双极放大系数β(t)的建模,改进了SOI MOSFET单粒子效应瞬态电流脉冲SET的模型。