[发明专利]一种器件的重离子单粒子多位翻转效应的定量分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种器件的重离子单粒子多位翻转效应的定量分析方法,属于空间单粒子效应地面模拟试验技术及加固技术研究领域。

背景技术

随着卫星电子系统对大规模集成电路性能要求的不断提高，采用超深亚微米、纳米级集成电路已成为不可避免的发展趋势。器件特征工艺尺寸的减小带来的首要问题是临界电荷的降低，临界电荷是器件发生单粒子翻转所需的最小电荷量，随工艺尺寸约成平方反比关系，如90nm工艺器件，在最坏情况下器件的临界电荷已经小于2fC。这意味着高能粒子进入器件后，触发器件状态翻转需要的电离能量沉积减小了，即单粒子翻转的敏感性增加。此外，特征尺寸的减小对电荷的收集过程也产生了深远影响，单个重离子入射引起的多个单粒子翻转敏感结点之间的电荷共享以及阱电势的崩塌引起相邻存储单元寄生双级晶体管导通而产生的双级放大效应使单粒子多位翻转问题变得日益严重。ITRS国际半导体技术发展蓝图预测至2016年，25nm工艺下集成电路的单粒子软错误率将全部来自于多位翻转。物理上相邻存储单元翻转所引起的多位翻转，由于引起器件单粒子软错误的急剧增加，会导致一些经典的版图加固方法如DICE双互锁存储单元在多结点电荷收集机制面前失去应有的加固效果，并使得传统的单粒子效应模拟试验方法、理论模型在纳米工艺下受到挑战。

单粒子多位翻转(MCU)是指单个粒子入射引起物理上多个相邻存储单元发生单粒子翻转的一种拓扑错误。深入研究器件单粒子多位翻转，需要准确获取器件单粒子多位翻转的多样性和拓扑图形，统计不同尺寸单粒子多位翻转的事件数并进行定量表征，这对于衡量器件单粒子多位翻转敏感性，指导器件抗单粒子加固设计，验证加固设计的有效性具有十分重要的意义。目前单粒子多位翻转研究普遍存在多位翻转难以判别统计、拓扑图形难以获取、影响程度难以定量的问题。国内开展器件单粒子多位翻转研究还处于起步阶段，未深入开展单粒子多位翻转试验方法的研究工作，申请号201010624396.9名称为一种脉冲激光单粒子翻转截面的实验方法的专利，给出了一种利用脉冲激光获取单粒子翻转截面的方法，申请号200710177960.5名称为获取单粒子现象截面与重离子线性能量转移关系的方法的专利，给出了一种获取单粒子翻转截面、闭锁截面、栅穿截面和烧毁截面与重离子LET值关系的方法，两个专利中均未涉及单粒子多位翻转试验数据获取和处理方法的描述。国际上报道的单粒子多位翻转研究工作多集中在对试验结果的分析和讨论，很少涉及单粒子多位翻转试验方法的描述。通常开展器件单粒子效应试验时，测试系统测量获取的是基于逻辑地址的单粒子翻转试验数据，因此不能客观反映发生单粒子翻转的存储单元是否在物理上真实相邻，是否可以判定为真正的单粒子多位翻转。另一方面即使获取了器件的物理位图，建立了单粒子翻转逻辑地址到物理地址的映射，但效应试验中却不控制离子注量率的选择，选择常规的单粒子效应试验方法中规定的注量率范围10²-10⁵/cm².s之间的任一注量率，容易引入由不同粒子入射在相邻物理位置造成的“伪”多位翻转，造成单粒子多位翻转统计误差过大。同时对单粒子多位翻转的表征缺乏清晰的认识，导致多位翻转的定义和计算不能准确有效地反映器件对单粒子多位翻转的敏感性。因此建立一种完整的单粒子多位翻转试验数据获取和处理方法成为开展器件单粒子翻转模拟试验技术研究、评价器件抗单粒子翻转能力、提高器件抗单粒子翻转加固性能急需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种在地面实验室条件下对被测器件进行单粒子多位翻转试效应的定量分析方法，使今后地面单粒子效应多位翻转的研究工作更加方便、实用。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种器件的重离子单粒子多位翻转效应的定量分析方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1】数据获取

1.1】束流参数设定

选择重离子种类，根据重离子LET值选择合适的注量率进行辐照；

1.2】测试

记录器件发生单粒子翻转的存储单元逻辑地址及数据，达到预计的单粒子翻转数或最大离子注量时停止辐照；

2】数据处理

2.1】建立器件逻辑地址到物理地址的映射关系，形成物理位图；

2.2】依据物理位图，统计每个回读周期以及全部回读周期的单粒子翻转数和单粒子事件数，单粒子事件数包括单位翻转事件数和多位翻转事件数，并记录每种多位翻转事件所对应的多位翻转拓扑图形；