[發(fā)明專利]一種基于脈沖激光的模擬電路單粒子瞬態(tài)等效方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110273436.8 | 申請日： | 2021-03-09 |
| 公開（公告）號： | CN113156301A | 公開（公告）日： | 2021-07-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 于新;陸嫵;王信;李小龍;劉墨寒;孫靜;李豫東;郭旗 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所 |
| 主分類號： | G01R31/316 | 分類號： | G01R31/316 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 830011 新疆維吾爾*** | 國省代碼： | 新疆;65 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 脈沖 激光 模擬 電路 粒子 瞬態(tài) 等效 方法 | ||
一種基于脈沖激光的模擬電路單粒子瞬態(tài)等效方法，基于模擬電路單粒子損傷機(jī)制，即重離子和激光入射半導(dǎo)體材料的能量沉積、電荷產(chǎn)生的物理過程，充分考慮電荷收集深度、雙光子吸收、參雜濃度等因素的影響，建立了基于有效電荷收集深度內(nèi)產(chǎn)生等量電荷的等效依據(jù)。具有關(guān)鍵信息覆蓋全面、精度高、易執(zhí)行的特點(diǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及脈沖激光的模擬電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于脈沖激光的模擬電路單粒子瞬態(tài)等效方法。
背景技術(shù)
基于表面LET近似的等效方法能夠建立COMS數(shù)字電路重離子-激光單粒子效應(yīng)試驗(yàn)條件的等效關(guān)系。但是，模擬電路在結(jié)構(gòu)上與數(shù)字電路相比存在很大差異，使用激光模擬重離子造成的SET時，存在特殊且更復(fù)雜的技術(shù)問題。現(xiàn)有技術(shù)對于模擬電路而言存在很大誤差，如圖1所示，尤其是Bipolar工藝的模擬電路，還不能滿足工程應(yīng)用的要求，存在的主要缺點(diǎn)如下：1)考慮模擬電路敏感體積尺寸大、有效電荷收集深度長的特點(diǎn)，必須將有效電荷收集深度內(nèi)產(chǎn)生的電荷量作為等效依據(jù)，采用表面LET的等效方法必然帶來很大誤差；2)波長為590nm、789nm的短波激光透射深度較淺，不能在較深的敏感體積內(nèi)沉積能量，必須采用波長更長的激光才能滿足透射深度的要求；3)長波激光必須具有更高的激光強(qiáng)度才能與重離子等效，在高強(qiáng)度的激光條件下，必須考慮雙光子吸收(TPA)對“等效LET-透射深度”關(guān)系的影響，適用于CMOS數(shù)字電路的等效技術(shù)不存在這樣的問題，也不能解決這一特殊問題；4)激光在半導(dǎo)體材料中的吸收系數(shù)受摻雜濃度影響，對于590nm、789nm短波激光而言，吸收系數(shù)受摻雜濃度的影響較小，結(jié)合CMOS數(shù)字電路敏感體積很薄的特點(diǎn)可以忽略不計(jì)，對于波長更長的激光而言，吸收系數(shù)受摻雜濃度的影響非常顯著，適用于CMOS數(shù)字電路的等效技術(shù)尚未考慮摻雜濃度的影響。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于脈沖激光的模擬電路單粒子瞬態(tài)等效方法，具有關(guān)鍵信息覆蓋全面、精度高、易執(zhí)行的特點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種基于脈沖激光的模擬電路單粒子瞬態(tài)等效方法，包括以下步驟；
a、獲取器件參數(shù)，鈍化層、有源區(qū)、埋氧層、襯底結(jié)構(gòu)的尺寸、摻雜分布通過標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝庫查詢、器件解剖及組分分析的方式獲取，激光在鈍化層中的透射系數(shù)、敏感體積材料中的吸收系數(shù)通過公開文獻(xiàn)查詢的方式獲取；
b、結(jié)合單粒子效應(yīng)中的電荷收集機(jī)制，確定器件中單粒子敏感體積的位置和尺寸，并確定有效電荷收集深度；
c、建立激光傳輸模型，確定激光波長、光斑尺寸、激光能量試驗(yàn)條件，獲得激光等效LET與激光透射深度關(guān)系，通過SRIM或GEANT4開源軟件計(jì)算重離子在不同透射深度下的LET值；
d、基于重離子電離、激光光電效應(yīng)的物理機(jī)制，進(jìn)一步獲得沿重離子徑跡、激光傳輸路徑產(chǎn)生的電荷數(shù)量；
e、采用有效電荷收集深度下產(chǎn)生等量電荷的原則，基于器件模型、重離子LET與射程的關(guān)系，計(jì)算重離子在有效電荷收集深度下產(chǎn)生的電荷數(shù)量；
f、基于重離子在有效電荷收集深度下產(chǎn)生的電荷數(shù)量，通過器件模型中敏感體積的尺寸、重離子LET-射程、激光等效LET-透射深度的匹配關(guān)系，獲得特定激光波長、光斑尺寸條件下激光能量，即與重離子等效的激光試驗(yàn)條件。
所述步驟c具體為：
當(dāng)激光入射Si時，激光強(qiáng)度I(z)沿軸向距離z的衰減可表示為，
I0是入射激光強(qiáng)度；Elaser為激光能量；S為激光束斑面積；τ為激光持續(xù)時間；α、β為SPA、TPA吸收系數(shù)。同時激光強(qiáng)度I(z，r)沿徑向距離r的衰減可表示為，
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