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物 理 学报 ActaPhys.Sin.Vo1.63,No.1(2014) 018501
累积剂量影响静态随机存储器单粒子效应
敏感性研究冰
肖尧)十 郭红霞)2) 张凤祁) 赵雯) 王燕萍) 丁李J~Jl1)
范雪3) 罗尹虹) 张科营)
1)(强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,西北核技术研究所,西安 710024)
2)(中国科学院新疆理化技术研究所,乌鲁木齐 830011)
3)(电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都 610054)
(2013年8月 18日收到;2013年9月11日收到修改稿)
本文利用 。。Co 源和兰州重离子加速器,开展不同累积剂量下,静态随机存储器 (staticrandomaccess
memory,SRAM)单粒子效应敏感性研究,获取不同累积剂量下SRAM器件单粒子效应敏感性的变化趋势,
分析其辐照损伤机理.研究表 明,随着累积剂量的增加,SRAM器件漏 电流增大,影响存储单元低电平保持电
压、高电平下降时间等参数,导致 “反印记效应’研究结果为空间辐射环境中宇航器件的可靠性分析提供技术
支持.
关键词:累积剂量,单粒子效应,静态随机存储器,反印记效应
PACS:85.30.De,61.81.Fk DOI:10.7498/aps.63.018501
联对其空问应用产生重要影响.”,因此研究不同累
1 弓J 言 积总剂量下的单粒子效应敏感性对于长寿命卫星
的宇航器件可靠性有重要意义.
空问辐射环境的各种射线粒子会导致航天器 自20世纪80年代 以来,国外对空问辐射环境
电子元器件和 电子学系统性能退化和失效 [,引,由
中累积剂量影响SRAM器件单粒子效应敏感性开
辐射导致的故障占总故障的45%,对航天器电子学 展研究并取得了一定成果.文献f51利用40MeV
系统的可靠性和寿命构成严重威胁.空问辐射环 质子开展实验 ,结果表明随着累积剂量的增加,S—
境下,CMOS工艺器件主要 以总剂量效应和单粒子 RAM单粒子翻转率上升;文献 6『]开展重离子微束
效应为主 器件损伤 由两种效应的综合辐射作用 辐照实验,认为累积剂量造成MOS晶体管阈值 电
导致.目前我 国在轨卫星向着高寿命、高可靠、高性 压的负漂移,降低了NMOS单粒子翻转截面,增加
能的趋势发展,对于10—15年的在轨卫星,总剂量 了PMOS翻转截面.文献 7『—91表明累积剂量影
阈值约为100krad(Si),在50krad(Si)左右时潜在 响SRAM 单粒子效应与器件工艺尺寸和单粒子效
损伤造成的漏电已有量级的变化[4J这种潜在损伤 应测试时的测试 图形有直接关系,不同器件存储不
可能会导致器件单粒子敏感性发生变化,严重时可 同测试图形时单粒子敏感性随累积剂量呈现 出不
以使器件抗单粒子性能降低 1—3个数量级,成为 同的变化趋势.对于较大尺寸器件,研究结果表现
影响卫星长寿命、高可靠的关键 问题.2008年美 国 为 “印记效应”;对于深亚微米和纳米级等小尺寸器
Sandia国家实验室指出:“空间辐射环境中电子或 件,研究结果不具有一致性,有的器件与大尺寸器
质子的总剂量辐射损伤与单粒子翻转敏感性的关 件规律相同,为 “印记效应”,有的器件与大尺寸器
电子薄膜与集成器件国家重点实验室 (批准号:KFJJ201306)资助的课题.
’通讯作者
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