硅半导体器件辐射效应及加固技术

前言

第1章 辐射环境与损伤机理基本概念

1.1 空间带电粒子环境

1.1.1 地球俘获带

1.1.2 太阳宇宙射线

1.1.3 银河系宇宙射线

1.1.4 典型卫星轨道的粒子辐射环境

1.1.5 核爆对空间辐射环境影响

1.1.6 地面模拟辐射源类型

1.2 基本损伤机理

1.2.1 辐射表征

1.2.2 电离辐射效应

1.2.3 反型层迁移率

1.2.4 表面复合

1.2.5 单粒子辐射效应

1.2.6 剂量增强效应

1.2.7 瞬时辐射光电流

1.2.8 单粒子瞬变脉冲光电流

第2章 硅双极器件的空间辐射效应及加固原则

2.1 硅双极器件的辐射损伤基本现象

2.2 硅双极器件的辐射损伤基本机理

2.2.1 基本机理概述

2.2.2 双极器件的低剂量率效应

2.2.3 氧化层工艺对双极器件的影响

2.2.4 双极晶体管剂量率效应

2.3 硅双极器件加固基本措施

2.3.1 器件结构加固

2.3.2 电路结构加固

2.3.3 模拟集成电路抗辐射加固的考虑

2.3.4 关键参数的初步设计

2.4 双极放大器模块加固设计

2.4.1 差分输入级加固

2.4.2 放大级加固

2.4.3 电流基准源加固

第3章 MOS器件的辐射效应及其加固方法

3.1 MOS器件参数和材料的辐射效应

3.1.1 CMOS器件的闩锁效应

3.1.2 MOSFET晶体管的辐射效应

3.1.3 氧化层电容的量子效应

3.1.4 材料特性和介质结构

3.1.5 电场

3.1.6 辐射光电流对MOS电路的主要影响

3.2 抗辐射加固CMOS电路设计要点

3.2.1 设计基本要求

3.2.2 单元电路的器件版图结构

3.2.3 单元电路TID加固设计

3.2.4 带隙基准电路TID设计

3.2.5 单元电路SEU设计

3.2.6 电路SEU设计分析

3.2.7 电路单元尺寸设计分析

第4章 SOI器件的辐射效应及加固方法

4.1 MOSFET/SOI基本结构

4.1.1 SOI晶体管类型

4.1.2 SOI晶体管常用的拓扑结构

4.2 CMOS/SOI器件的瞬时辐射效应

4.2.1 寄生双极晶体管效应

4.2.2 寄生双极晶体管增益

4.2.3 体接触间距模型

4.2.4 剂量率翻转

4.3 SOI器件的单粒子效应

4.3.1 MOS/SOI晶体管电荷收集

4.3.2 双极晶体管效应

4.3.3 体接触的影响

4.3.4 体接触模型

4.3.5 SEU脉冲对电路节点分析

4.4 总剂量对SOI器件的影响

……

第5章 硅DMOS器件的空间辐射效应及加固方法

第6章 纳米器件辐射响应及加固技术展望

参考文献

《硅半导体器件辐射效应及加固技术》重点分析讨论了硅半导体器件的电离辐射损伤效应及其抗辐射加固的基本原理和方法，包括：空间电离辐射环境、半导体电离辐射损伤、器件单粒子翻转率的基本概念和基本机理的分析，硅双极半导体器件、MOS器件、CMOS/SOI器件和DMOS器件电离总剂量辐射效应、瞬时剂量率辐射效应、单粒子栅穿和单粒子烧毁的基本机理及其与关键设计参数、工艺参数的关系以及辐射加固的基本原理和基本方法，最后对纳米级器件结构的辐射效应以及辐射加固的基本原理进行概述和展望。