双极型模拟ic总剂量效应仿真验证研究
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Key words院 bipolar device曰 analog IC曰 total dose effect曰 failure physics曰 simulation verification
0 引言
近年来袁 我国的航天科技事业得到了蓬勃的 发展遥 航天用集成电路芯片作为航天电子系统的 核心器件之一袁 其质量与可靠性水平在很大程度
IC for aerospace applications袁 combined with the simulation method of semiconductor devices based on failure physics袁 a simulation verification method for total ionizing dose effect of bipolar analog IC based on failure physics is proposed. On this basis袁 taking a high performance fixed-frequency current -type controller chip as the research object袁 by simulating the anti-total dose capability of bipolar controller unit袁 it can be determined that the anti -total dose capability of the chip is higher than 100 kad 渊Si冤 when the dose rate is 0.1 rad 渊Si冤 /s袁 it is consistent with the experimental results袁 which provides a new way to evaluate the anti total dose capability of bipolar analog IC.
为了评估研制器件的抗电离总剂量辐射能力袁 通常需要进行地面 TID 模拟实验袁 目前抗辐射器 件的研制通常是 野设计-制造-试验冶 的反复过程袁 代价非常昂贵袁 而且一次反复的设计周期很长遥 同时袁 由于国内有能力进行 TID 模拟实验的单位 不多袁 而需要进行总剂量试验的抗辐射器件研制 企业却有很多袁 这就导致抗辐射器件的研制周期 更加不可控遥 基于失效物理的双极型模拟集成电 路 TID 仿真验证技术为解决器件研制过程中的抗 电离 TID 能力评估提供了一条新的思路遥 因而袁 本文采用 Synopsys 公司出品的 Sentaurus TCAD 仿 真软件进行双极型模拟集成电路 TID 仿真模拟遥
仿真方法袁 提出了基于失效物理的双极型模拟集成电路电离总剂量效应仿真验证方法遥 在此基础上袁 以某型高
性能固定频率电流型控制器芯片为研究对象袁 通过对双极型晶体管单元器件的抗总剂量能力进行仿真研究袁 可
以确定该芯片的抗总剂量能力在剂量率为 0.1 rad 渊Si冤 /s 时高于 100 krad 渊Si冤袁 与实际的试验结果一致袁 为双
从事宽禁带半导体材料与器件尧 半导体集成电路可靠性技术方面的研究和管理工作遥
18
阅陨粤晕在陨 悦匀粤晕孕陨晕 运耘运粤韵X陨晕郧 再哉 匀哉粤晕允I晕郧 杂匀陨再粤晕
第1期
罗俊院 双极型模拟 IC 总剂量效应仿真验证研究
路对空间辐照环境非常敏感袁 辐射环境对集成电 路的性能会产生不同程度的负面影响袁 甚至会使 其彻底失效遥 因此袁 提高航天用模拟集成电路的 抗辐射加固水平业已成为当务之急遥
电子产品可靠性与环境试验 耘蕴耘悦栽砸韵晕陨悦 孕砸韵阅哉悦栽 砸耘L陨粤月陨蕴I栽再 粤晕阅 耘晕灾陨R韵晕酝耘晕栽粤蕴 栽耘杂栽陨晕郧
仿真建模与分析
双极型模拟 IC 总剂量效应仿真验证研究
罗俊
渊中国电子科技集团公司第二十四研究所袁 重庆 400060冤
摘 要院 为了解决航天用双极型模拟集成电路的电离总剂量效应评估问题袁 结合基于失效物理的半导体器件
上决定了整个航天电子系统的质量与可靠性遥 双 极型模拟集成电路由于具备比 MOS 模拟集成电路 更高的工作频率 渊速度冤尧 更强的驱动能力尧 更低 的噪声和更优良的匹配特性而被大量地应用于航 天电子装备中 [1]遥 由于大多数双极型模拟集成电
收稿日期院 2018-03-06 作者简介院 罗俊 渊1982-冤袁 男袁 四川南充人袁 中国电子科技集团公司第二十四研究所检测中心副主任尧 高级工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ师袁 博士袁
航天应用时袁 当半导体器件持续地受到外辐 射环境辐照时袁 辐射粒子如 酌 射线尧 电子和质子 流等进入半导体器件内同其自身原子相互作用产 生过剩电子空穴对袁 随后伴随着一系列的物理过 程袁 比如载流子的复合尧 输运等等袁 最后导致 器件性能退化甚至失效袁 对于这种辐射效应袁 我 们 称 其 为 总 剂 量 辐 射 效 应 渊 TID院 Total Ionizing Dose冤 遥 [2-4] 对双极型模拟集成电路影响较大尧 最受 关注的主要是电离总剂量效应遥
Simulation Verification of Total Dose Effect for Bipolar Analog IC
LUO Jun
渊No.24 Research Institute of CETC袁 Chongqing 400060袁 China冤
Abstract院 In order to solve the problem of total ionizing dose effect evaluation of bipolar analog
极型模拟集成电路抗总剂量能力评估提供了一种新思路遥
关键词院 双极型器件曰 模拟集成电路曰 总剂量效应曰 失效物理曰 仿真验证
中图分类号院 TP 391.99
文献标志码院 A
文章编号院 1672-5468 渊2020冤 01-0018-06
doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2020.01.004
0 引言
近年来袁 我国的航天科技事业得到了蓬勃的 发展遥 航天用集成电路芯片作为航天电子系统的 核心器件之一袁 其质量与可靠性水平在很大程度
IC for aerospace applications袁 combined with the simulation method of semiconductor devices based on failure physics袁 a simulation verification method for total ionizing dose effect of bipolar analog IC based on failure physics is proposed. On this basis袁 taking a high performance fixed-frequency current -type controller chip as the research object袁 by simulating the anti-total dose capability of bipolar controller unit袁 it can be determined that the anti -total dose capability of the chip is higher than 100 kad 渊Si冤 when the dose rate is 0.1 rad 渊Si冤 /s袁 it is consistent with the experimental results袁 which provides a new way to evaluate the anti total dose capability of bipolar analog IC.
为了评估研制器件的抗电离总剂量辐射能力袁 通常需要进行地面 TID 模拟实验袁 目前抗辐射器 件的研制通常是 野设计-制造-试验冶 的反复过程袁 代价非常昂贵袁 而且一次反复的设计周期很长遥 同时袁 由于国内有能力进行 TID 模拟实验的单位 不多袁 而需要进行总剂量试验的抗辐射器件研制 企业却有很多袁 这就导致抗辐射器件的研制周期 更加不可控遥 基于失效物理的双极型模拟集成电 路 TID 仿真验证技术为解决器件研制过程中的抗 电离 TID 能力评估提供了一条新的思路遥 因而袁 本文采用 Synopsys 公司出品的 Sentaurus TCAD 仿 真软件进行双极型模拟集成电路 TID 仿真模拟遥
仿真方法袁 提出了基于失效物理的双极型模拟集成电路电离总剂量效应仿真验证方法遥 在此基础上袁 以某型高
性能固定频率电流型控制器芯片为研究对象袁 通过对双极型晶体管单元器件的抗总剂量能力进行仿真研究袁 可
以确定该芯片的抗总剂量能力在剂量率为 0.1 rad 渊Si冤 /s 时高于 100 krad 渊Si冤袁 与实际的试验结果一致袁 为双
从事宽禁带半导体材料与器件尧 半导体集成电路可靠性技术方面的研究和管理工作遥
18
阅陨粤晕在陨 悦匀粤晕孕陨晕 运耘运粤韵X陨晕郧 再哉 匀哉粤晕允I晕郧 杂匀陨再粤晕
第1期
罗俊院 双极型模拟 IC 总剂量效应仿真验证研究
路对空间辐照环境非常敏感袁 辐射环境对集成电 路的性能会产生不同程度的负面影响袁 甚至会使 其彻底失效遥 因此袁 提高航天用模拟集成电路的 抗辐射加固水平业已成为当务之急遥
电子产品可靠性与环境试验 耘蕴耘悦栽砸韵晕陨悦 孕砸韵阅哉悦栽 砸耘L陨粤月陨蕴I栽再 粤晕阅 耘晕灾陨R韵晕酝耘晕栽粤蕴 栽耘杂栽陨晕郧
仿真建模与分析
双极型模拟 IC 总剂量效应仿真验证研究
罗俊
渊中国电子科技集团公司第二十四研究所袁 重庆 400060冤
摘 要院 为了解决航天用双极型模拟集成电路的电离总剂量效应评估问题袁 结合基于失效物理的半导体器件
上决定了整个航天电子系统的质量与可靠性遥 双 极型模拟集成电路由于具备比 MOS 模拟集成电路 更高的工作频率 渊速度冤尧 更强的驱动能力尧 更低 的噪声和更优良的匹配特性而被大量地应用于航 天电子装备中 [1]遥 由于大多数双极型模拟集成电
收稿日期院 2018-03-06 作者简介院 罗俊 渊1982-冤袁 男袁 四川南充人袁 中国电子科技集团公司第二十四研究所检测中心副主任尧 高级工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ师袁 博士袁
航天应用时袁 当半导体器件持续地受到外辐 射环境辐照时袁 辐射粒子如 酌 射线尧 电子和质子 流等进入半导体器件内同其自身原子相互作用产 生过剩电子空穴对袁 随后伴随着一系列的物理过 程袁 比如载流子的复合尧 输运等等袁 最后导致 器件性能退化甚至失效袁 对于这种辐射效应袁 我 们 称 其 为 总 剂 量 辐 射 效 应 渊 TID院 Total Ionizing Dose冤 遥 [2-4] 对双极型模拟集成电路影响较大尧 最受 关注的主要是电离总剂量效应遥
Simulation Verification of Total Dose Effect for Bipolar Analog IC
LUO Jun
渊No.24 Research Institute of CETC袁 Chongqing 400060袁 China冤
Abstract院 In order to solve the problem of total ionizing dose effect evaluation of bipolar analog
极型模拟集成电路抗总剂量能力评估提供了一种新思路遥
关键词院 双极型器件曰 模拟集成电路曰 总剂量效应曰 失效物理曰 仿真验证
中图分类号院 TP 391.99
文献标志码院 A
文章编号院 1672-5468 渊2020冤 01-0018-06
doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2020.01.004