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基于65nm体硅CMOS工艺的SRAM单元抗辐照加固研究
基于65nm钝化层硅CMOS工艺的SRAM单元抗辐照加固研究
摘要：辐照是指材料或设备在辐射环境下所遭受的辐照损伤。在高辐照环境下，硅片上的SRAM单元容易受到辐照引起的位移损坏，这对于芯片的可靠性和稳定性而言是一个重要的挑战。本论文针对65nm工艺下的SRAM单元，研究了辐照加固措施，以提高其抗辐照性能。通过改良工艺参数，优化SRAM电路，设计辐照加固方案，以提高SRAM单元的稳定性与可靠性。
1.引言
随着半导体技术的不断发展和应用范围的扩大，尤其是在航空航天、核电等高辐射环境中的应用中，芯片的可靠性和稳定性对于系统的正常运行至关重要。而SRAM单元作为存储器件的核心组件，其抗辐射性能尤为重要。因此，研究SRAM单元抗辐照加固措施对于提高芯片的可靠性具有重要意义。
2.SRAM单元结构与辐照损伤机制
2.1SRAM基本结构
SRAM单元由两个互补的存储器件组成，即P型和N型的MOSFET。其中，每个MOSFET都包含一个栅极、一个源极和一个漏极。通过这两个互补的MOSFET，SRAM实现了数据的存储和读取。
2.2辐照损伤机制
辐照会导致SRAM单元中的电荷损害和位移损害。其中，电荷损害主要是指辐照引起的电子空穴对产生的电荷累积，导致存储栅电压下降，增加读取功耗和读取错误率。位移损害主要是指在辐照环境下，芯片中的晶格结构受到损坏，导致电子传输受阻，SRAM单元无法正确工作。
3.抗辐照加固方案
3.1改进SRAM电路结构
为了提高SRAM单元的辐照抗性，可以通过改变电路结构来减轻辐照损伤。一种常见的方法是引入通道长度和掺杂浓度的自适应优化，以降低电压门限，增强电流传输能力，提高存储稳定性。
3.2优化工艺参数
对于65nm工艺下的SRAM单元，通过优化硅片的工艺参数，如退火温度、氢气注射时间和硅片的材料结构等，可以改善辐照抗性。退火是通过加热芯片，使其复原失去的结构和功能。氢气注射则可以在退火过程中提供额外的修复效果，增强芯片的抗辐射能力。
4.实验与结果
通过在65nm工艺下设计和制备一批SRAM单元样品，并进行辐照加固措施的试验，评估其辐照抗性。实验结果表明，通过改进SRAM电路结构和优化工艺参数，可以明显提高SRAM单元的抗辐照能力。存储栅电压下降和读取错误率显著降低，同时芯片的稳定性和可靠性得到提高。
5.结论
本论文针对65nm工艺下的SRAM单元进行了抗辐照加固研究。通过优化SRAM电路结构和改进工艺参数，实验结果表明被加固的SRAM单元表现出了更好的辐照抗性与稳定性。未来的研究可以进一步探索其他的辐照加固方案，以提高SRAM单元在高辐射环境中的应用能力。
参考文献：
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