[发明专利]一种低能质子直接电离导致的单粒子翻转截面获取方法

摘要

本发明提供了一种低能质子直接电离导致的单粒子翻转截面获取方法，包括步骤：建立被研究半导体存储器件的器件模型；获取器件模型的蝴蝶特性曲线；对器件模型的蝴蝶特性曲线进行校准；在半导体器件数值计算模型中添加重离子单粒子效应物理模型；设定重离子单粒子效应物理模型参数的抽样方式；获取不同LET值和不同入射角度的重离子导致的单粒子翻转截面；计算器件模型的单粒子效应敏感体积参数；构建被研究半导体存储器件的几何结构模型；设定低能质子源的抽样方式；获取不同能量的低能质子单粒子翻转截面。本发明提高了敏感体积参数的获取效率，具有成本低、计算效率高、可执行性好等优点。

主权项

1.一种低能质子直接电离导致的单粒子翻转截面获取方法，包括步骤：1)建立被研究半导体存储器件的器件模型；2)求解半导体器件数值计算模型方程，获取所述器件模型的蝴蝶特性曲线；3)对步骤2)获取的器件模型的蝴蝶特性曲线进行校准；4)在所述半导体器件数值计算模型方程中添加重离子单粒子效应物理模型；其特征在于，还包括步骤：5)设定重离子单粒子效应物理模型参数的抽样方式，包括入射方向、重离子LET值、入射位置的抽样，分别设定为：入射方向为(0，0，1)；重离子LET值在集合{LET1，LET2，LET3，……，LETn}中选取，其中LET1处于器件模型单粒子翻转截面曲线的阈值区域，LETn处于器件模型单粒子翻转截面曲线的饱和区域，LET2、LET3、……、LETn‑1分布在器件模型单粒子翻转截面曲线的中间区域，并且LETn‑1大于等于两倍的LET2；所述n为大于等于5的整数；入射位置在器件模型表面均匀生成，位置坐标(xh0，yh0)的抽样方法为：其中ζh1、ζh2为[0，1]区间均匀分布的随机数，a、b分别为器件模型的长度和宽度；6)获取不同重离子LET值和不同入射角度的重离子导致的单粒子翻转截面，具体为：6.1)在集合{LET1，LET2，LET3，……，LETn}中选定LET1，设置重离子LET值为LET1；6.2)设置入射方向为(0，0，1)；6.3)按照步骤5)中设定的入射位置抽样方法，执行入射位置抽样，每执行一次入射位置抽样，就求解添加重离子单粒子效应物理模型的半导体器件数值计算模型方程，获取该入射位置的单粒子翻转情况，直至入射位置覆盖器件模型表面，最后统计所有入射位置的单粒子翻转情况，计算出发生单粒子翻转的位置所占的总面积，即为LET1对应的单粒子翻转截面σ1；6.4)按照步骤6.2)和6.3)的方法获取集合{LET1，LET2，LET3，……，LETn}中其它LET值所对应的单粒子翻转截面σ2，σ3，……，σn，然后通过拟合获取重离子单粒子翻转截面曲线，通过所述重离子单粒子翻转截面曲线得到饱和翻转截面σmax；6.5)将重离子单粒子效应物理模型中的LET赋值为LETn，重离子入射方向设置为与器件模型表面法线方向呈θ角，0°﹤θ≤60°，按照步骤6.3)的方法获取单粒子翻转截面σ′n；7)根据步骤6)获得的重离子单粒子效应截面数据，计算器件模型的单粒子效应敏感体积参数；所述单粒子效应敏感体积为平行六面体结构，其敏感体积参数为长度L、宽度W和厚度H，根据下面两个公式求解：8)基于步骤7)获得的单粒子效应敏感体积参数，构建被研究半导体存储器件的几何结构模型；9)设定低能质子源的抽样方式，包括入射方向、质子能量、入射位置的抽样设定，具体为：入射方向为(0，0，1)；质子能量Ei＝i*ΔE，其中i＝1，2，3……，ΔE≤0.05MeV，Ei≤10MeV；入射位置在所述几何结构模型的表面均匀生成，质子位置坐标(xp0，yp0)的抽样方法为：其中ζp1、ζp2为[0，1]区间均匀分布的随机数，a、b分别为几何结构模型的长度和宽度；10)获取不同能量的低能质子单粒子翻转截面，具体为：10.1)设置质子能量为E1＝ΔE；10.2)设置低能质子入射方向为(0，0，1)，按步骤9)设定的抽样方法执行入射位置抽样，每执行一次入射位置抽样后，计算低能质子在步骤8)所述的敏感体积内的沉积电荷，若沉积电荷大于等于Qc，Qc＝LET0.5×H，LET0.5为重离子单粒子翻转截面曲线中饱和截面的50％所对应的LET值，则认为器件模型发生单粒子翻转，否则，认为器件模型未发生单粒子翻转，以此获取该入射位置的单粒子翻转情况，直至入射位置覆盖器件模型表面，最后统计所有入射位置的单粒子翻转数；该能量的低能质子的单粒子翻转截面由如下公式计算得到：其中N为单粒子翻转数，F为低能质子的注量；10.3)按照步骤10.1)‑10.2)的方法获取其它能量的低能质子的单粒子翻转截面数据。