[发明专利]新型总剂量仿真方法及其与单粒子耦合仿真方法、装置

说明书

本发明公开了一种新型总剂量仿真方法及其与单粒子耦合仿真方法、装置，新型总剂量仿真方法包括：利用TCAD工具Sentaurus软件的SDE进行抗辐照器件建模得到用于抗辐照研究的三维器件结构，并利用修改参数文件激活Radiation模型；利用激活后的Radiation模型进行总剂量的仿真研究。本发明采用激活后的Radiation模型模拟总剂量TID效应，更加准确，因此对其与单粒子SEE的耦合研究也更加准确。

技术领域

本发明属于半导体器件抗辐照技术领域，具体涉及一种新型总剂量仿真方法及其与单粒子耦合仿真方法、装置。

背景技术

伴随着国家航天技术的快速发展和绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator，简称SOI)技术应用的逐渐成熟，SOI器件相比体硅器件的优势逐渐显现出来，越来越多的航天技术采用SOI器件。

SOI器件因为埋氧层的存在，有天然的抗闩锁效应的能力，其寄生电容比体硅小的多，速度也更快等优点，但是埋氧层(Buried Oxide，简称BOX)的存在也使器件的抗总剂量效应的能力大大减弱，同时虽然埋氧的存在隔绝了衬底，使器件的Body区减小，这样减弱了单粒子效应的脉冲电流，但随着SOI尺寸越来越小，单粒子效应敏感位置发生变化，同时单粒子翻转阈值也变小，带来了新的抗辐照问题。而对于以上出现的总剂量效应和单粒子效应的研究，目前主要采用辐照实验和基于TCAD的仿真研究，目前受限于实验辐照器材和环境所限，国内只能做总剂量的辐照实验，一般是γ钴60辐照，而单粒子实验国内只能对单粒子入射后器件研究翻转截面等无法测出单粒子的瞬态脉冲电流。以往基于TID的仿真都是通过在氧化层中加固定电荷和陷阱电荷进行模拟，但由于真实器件所处的辐照环境一般处于各种偏置状态(开态、关态、传输态、零态)，在不同偏置状态下的总剂量效应产生的空穴电子对及其分布都是随偏置电压不同而不同的，加固定电荷和陷阱电荷无法模拟各偏置状态下总剂量效应，具有极大的随意性。因此基于TCAD的新型TID仿真方法的研究就显得非常必要。同时，在实际的太空辐射环境下，器件是在多种的电离辐射效应的影响下工作的。由于实际的辐照环境中，TID效应是一个持续积累的过程，它主要会影响器件的基本电学特性，使其变差，这个时间往往经过很长时(几千秒)，而单粒子效应主要是通过粒子撞击靶材料产生脉冲电流来影响器件的逻辑功能，导致器件逻辑翻转，这个过程通常只有皮秒和纳秒级别，而且单粒子瞬态(SET)短暂的电流脉冲对TID效应的影响非常小，而且由于是瞬态电流，很快就会消失。现有TID效应会导致器件电学特性变差，会影响SET效应的瞬态电流的产生和电荷收集机制，因此TID与SEE耦合效应的实质是TID效应对SEE效应的影响。总剂量效应导致埋氧层中产生了大量的正空穴陷阱，从而影响了器件单粒子效应导致的漏极产生的电流脉冲变化。但是由于实验环境限制，耦合研究只能通过TCAD的仿真，需要将总剂量效应(Radiation模型进行模拟)和单粒子效应(HeayIon模型进行模拟)都加进去进行联合仿真进行耦合机理研究。由于之前对TID的仿真方法是加固定电荷，因此之前对于单粒子与总剂量耦合机理的研究也是采用加固定电荷模拟TID，然后再加入模拟单粒子的重离子模型。

但是，现有的Sentaurus(TCAD工具)中研究总剂量效应的Radiation模型对SiO₂不起作用，因此无法对基于TCAD的器件进行总剂量(TID)仿真；由于重离子模型HeayIon能够选择偏置状态研究，而加固定电荷模拟TID无法选择偏置状态(其电荷分布一般选择均匀分布)。可见，现有总剂量(TID)和单粒子(SEE)处于不同偏置状态下，使得现有总剂量与单粒子耦合研究不正确且没有意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种新型总剂量仿真方法及其与单粒子耦合仿真方法、装置。

本发明的一个实施例提供了一种新型总剂量仿真方法，包括：

利用TCAD工具Sentaurus软件的SDE进行抗辐照器件建模得到用于抗辐照研究的三维器件结构，并利用修改参数文件激活Radiation模型；