離子徑跡特征與納米反相器鏈單粒子瞬態的關聯性研究*

趙雯 陳偉 羅尹虹 賀朝會 沈忱

1) (西安交通大學核科學與技術學院, 西安 710049)

2) (西北核技術研究所, 強脈沖輻射環境模擬與效應國家重點實驗室, 西安 710024)

3) (蘇州珂晶達電子有限公司, 蘇州 215000)

1 引 言

重離子單粒子效應(single event effects, SEE)實驗通常采用線性能量傳輸值(linear energy transfer, LET)來量化沉積在器件敏感區的能量,這也是重離子SEE截面曲線以LET作為自變量的原因.然而, 不同能量和種類的離子可具有相同的LET值, 大多數重離子SEE地面模擬實驗裝置提供的離子能量在1—10 MeV·n—1, 少數重離子SEE地面模擬實驗裝置提供的離子能量在10—100 MeV·n—1, 但宇宙空間中重離子能量最高可至幾百GeV·n—1, 峰值通量處的重離子能量也在幾百MeV·n—1[1], 這意味著高能離子在宇宙空間中廣泛存在, 地面重離子加速器可以提供與其LET值相當的離子, 但是能量偏低.已有研究表明[2-5], 相同LET值、不同能量和種類的重離子會導致器件的SEE響應存在差異, 這種差異與粒子徑跡特征的差別有關聯.Stapor等[2]用相同LET值、不同能量的離子輻照互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)工藝的晶體管, 發現高能離子導致的SEE電荷收集量更多, 與低能離子導致的電荷收集量差異最大可達60%左右.他們認為是高能離子徑跡半徑更大、徑跡中心的載流子復合更少造成的.Dodd等[3]針對Sandia的一款絕緣體上硅工藝靜態隨機存取存儲器(static random-access memory, SRAM)開展重離子實驗, 發現在單粒子翻轉(single event upset, SEU)截面曲線的高LET值區, 低能離子的截面比高能離子更大.他們認為是低能離子徑跡的徑向分布更緊湊、電荷收集效率(器件收集到的……