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作为核心器件,高集成度和高可靠性集成电路已成为制约我国各种航天器及辐射环境下武器装备性能提升的主要因素。随着CMOS工艺的持续进步,集成电路的尺寸具有越发减小的趋势,集成度也在持续升高,由此引发的辐射损伤越发明显;同时,复杂空间环境下不同效应协同作用出现的辐射耦合效应,又使得采用单一效应假设下获得的器件、电路损伤结论和实际情况不能相吻合,使得电子系统辐射损伤机制的探索和抗辐射加固技术的研发难度不断提高。研究深亚微米器件辐射环境下的失效机理及辐射效应模型技术,准确、完整地揭示深亚微米级器件辐射损伤机制,有效的多种因素耦合效应协同仿真方法和模拟工具有必要被开发出来,基于此,本文开展了基于耦合辐射效应的深亚微米器件辐射机理及仿真技术的研究工作。论文的主要研究内容如下:(1)提出了一种脉冲激光等效重离子LET阈值的单粒子效应模型,为单粒子辐射效应的仿真提供了一种新的手段。在深入分析单粒子辐射效应物理机理基础上,该模型考虑了激光入射时能量折射率、透射率、SiO2层的调制因素,最大可能的改进能量损耗函数,从而提升激光等效重离子LET阈值模型的准确性;(2)改进和完善了现有的总剂量辐射效应模型,进一步完善了总剂量辐射效应模型与辐射时间、器件结构的关系。该模型采用离散化时间,并考虑了辐射过程中能量衰减、初始电场、变化电场等因素与电荷累积过程,从而提升了总剂量辐射效应模型的准确性;(3)基于提出的脉冲激光等效重离子LET阈值单粒子效应模型和改进型总剂量效应模型,开发了支持单粒子与总剂量效应的软件程序。程序开发过程中,单粒子效应模型部分引入透射率函数改进激光能量的校正计算等效重离子LET阈值,总剂量效应模型部分采用离散时间累积迭代算法计算空穴累积数目;在此基础上,将开发的软件程序和Sentaurus TCAD软件结合形成模拟平台,构建了支持单粒子与总剂量效应协同仿真的模拟平台;(4)基于单粒子与总剂量协同效应仿真的模拟平台,进行CMOS器件单粒子和总剂量效应协同仿真的验证和分析。基于45nm NMOS三维器件,分别进行了0Krad、200Krad、800Krad总剂量辐射条件下的单粒子辐射效应仿真,并将这三组仿真结果进行对比分析。通过多组数据的对比和分析表明,随总剂量辐射效应的增强,单粒子效应越明显;而当单粒子辐射效应较强时,总剂量辐射效应对单粒子效应的影响程度会减小。仿真结论显示所提出的辐射效应模型及TCAD仿真模拟平台能很好的预测深亚微米CMOS器件电学特性受单粒子和总剂量协同效应的影响情况,验证了模型、软件程序与模拟平台的可行性。