CN115356609B

CN115356609B - 提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法和系统

Info

Publication number: CN115356609B
Application number: CN202210960387.XA
Authority: CN
Inventors: 赵培雄; 刘杰; 孙友梅; 李东青; 闫晓宇; 陈麒宇; 杨金虎
Original assignee: Institute of Modern Physics of CAS
Current assignee: Institute of Modern Physics of CAS
Priority date: 2022-08-11
Filing date: 2022-08-11
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2042-08-11
Also published as: CN115356609A

Abstract

本发明涉及一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法和系统，包括以下步骤：确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照；对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转界面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，则进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束；采用⁶⁰Co辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内后，返回上一步骤再次进行重离子辐照。本发明可以广泛应用于集成电路抗辐射加固技术及空间单粒子效应评估技术领域。

Description

提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法和系统

技术领域

本发明属于集成电路抗辐射加固技术及空间单粒子效应评估技术领域，具体涉及一种基于预辐照总剂量提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法和系统。

背景技术

工作于空间辐射环境下的CMOS工艺集成电路，不仅会受到重离子在器件反向偏置PN结沟道区产生离化电子空穴对的影响，同时也会受到电子和质子等在器件的氧化物区产生感生陷阱电荷的影响。辐射离化电荷与感生陷阱电荷会直接导致CMOS工艺集成电路的逻辑状态与性能发生改变、退化甚至失效等空间辐射效应，也即航天微电子集成电路在轨运行期间面临严峻的辐射失效问题威胁。

因此，应用于星载电子系统的CMOS工艺集成电路一般需要经过特定的抗辐射加固设计，使电子元器件产品的抗辐射性能等级达到一定的设计要求才能投入在轨使用，以确保卫星等航天器的在轨运行可靠性和寿命。目前，CMOS工艺集成电路的抗辐射加固设计主要在三个不同的层次进行加固：

1、工艺加固层次

针对微电子集成电路的工艺进行抗辐射加固设计，如SOI工艺，通过减小电荷收集敏感区以及消除寄生可控硅结构；体接触与保护环工艺，通过提供电气和空间隔离来调控离化电荷输运；多阱工艺，通过深N阱减小寄生PNP晶体管的基极电阻进而达到抑制SEL的目的；其中，SOI工艺器件由于埋氧化层的存在，将载流子输运沟道区与其机械支撑作用的衬底区在物理上实现了介质隔离，因此是较为理想的抗辐射CMOS工艺集成电路的制造工艺。

2、电路单元版图加固层次

针对CMOS工艺集成电路的基本功能单元进行抗辐射加固设计，如节点电容，通过充电与释放存储电荷的过程将反馈回路中出现瞬态脉冲吸收达到抑制单粒子效应的目的；串联电阻R，通过电阻延迟特性将敏感节点产生的电压瞬态脉冲延迟达到降低单粒子敏感性的目的；节点冗余，通过存储节点冗余使未受影响的存储节点将受影响的存储节点恢复到初始状态达到抑制单粒子翻转的目的。

3、系统级加固层次

针对CMOS工艺集成电路的逻辑门电路级进行抗辐射加固设计，如三模冗余TMR加固，通过增加冗余功能单元使用表决器将异常结果屏蔽；纠检错EDAC算法加固，通过在单个字内添加冗余位和校验算法实施代码加固。

以上三种主要加固技术手段虽然在一定程度上提高了CMOS工艺集成电路的抗辐射性能，但同时也牺牲了电子元器件的部分速度、面积、功耗等重要性能指标参数，而且电子元器件的加固设计一旦完成其抗辐射性能指标则基本固化，甚至在空间综合辐射环境下其抗辐射能力在一定程度上将逐渐退化。

另外，常规SOI工艺晶体管的顶层导电硅膜形成了一个硅孤岛式的物理隔离，所以具有功耗低、开关速率高和阈值电压动态可调等优势，因此在航天微电子领域具有天然的抗辐射优势。自然空间的辐射环境既存在能引起总剂量与位移损伤的电子与质子，也存在能够引起单粒子效应的高能重离子。微电子器件在轨运行受到的威胁，既有累积性的电离剂量导致的宏观性能退化，也有瞬时性的离化电荷脉冲产生的扰动脉冲影响。因此，在轨运行的CMOS工艺集成电路电学性能将同时受到总剂量效应与单粒子效应的叠加耦合影响，这也是抗辐射电子元器件性能逐渐退化的主要原因之一。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，该方法实现了成品电子元器件抗辐射性能指标再提升的优化技术目标，解决了宇航电子元器件抗辐射加固性能固化以及空间在轨运行时性能逐渐退化的难题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，包括以下步骤：

确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照；

对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转截面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，则进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束；

基于沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内后，返回上一步骤再次进行重离子辐照。

进一步，所述确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照的方法，包括以下步骤：

对待测器件进行上电检测，并确定重离子辐照参数；

根据确定的重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照。

进一步，所述对待测器件进行上电检测，并确定重离子辐照参数的方法，包括：

在室温环境下，采用测试系统对待测器件进行上电检验，以保证待测器件的宏观直流电参数和读写功能正常；

根据目标重离子LET值，计算确定相应的重离子种类及能量。

进一步，所述根据确定的重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照的方法，包括：

对待测器件进行初始化，并在初始化完成后通过测试系统将预设数据图形码写入到待测器件；

根据确定的重离子辐照参数运行监控测试程序，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照。

进一步，所述对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转界面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束的方法，包括：

重离子辐照期间，测试系统对目标LET值条件下待测器件翻转界面数据进行采集，直到满足预设重离子辐照条件后停止辐照；

根据采集到的目标LET值条件下器件单粒子翻转截面数据，判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束。

进一步，所述重离子辐照期间，测试系统对目标LET值条件下待测器件翻转截面数据进行采集，直到满足预设重离子辐照条件后停止辐照的方法，包括：

2.1.1)测试系统循环读取待测器件中存储阵列的数据；

2.1.2)将读取的待测器件中存储阵列的数据与预设数据图形码进行实时对比，若发现单粒子翻转事件，则进入步骤2.1.3)，否则进入步骤2.1.5)；

2.1.3)将单粒子翻转错误数加1，并自动记录相应的错误地址和数据等信息后，通过串口将单粒子翻转累积错误数发回到上位计算机控制软件显示；

2.1.4)将累计错误数与预设事件阈值进行比对，若没达到预设事件阈值，则进入步骤2.1.5)，否则数据采集完成；

2.1.5)判断离子注量是否达到预设辐照阈值，如果达到，则数据采集完成，否则返回步骤2.1.1)。

进一步，所述基于沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内后，返回上一步骤再次进行重离子辐照的方法，包括以下步骤：

根据累积剂量计算公式确定累积剂量初始值，并采用沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照；

判断预辐照后的待测器件的电学参数变化是否在正常范围内，若是，则再次进行重离子辐照，否则对累积剂量进行增加后，再次采用沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直到待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内。

进一步，所述预辐照累积剂量计算公式为：

预辐照累计剂量＝100×(n+3-m)

其中，n表示航天器预期在轨工作年限，m为累积剂量的调整参数，其初始值为0。

进一步，所述沽源辐照实验装置为⁶⁰Co辐照实验装置。

第二方面，本发明提供一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的系统，包括：

重离子辐照参数确定模块，用于确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照；

重离子辐照模块，用于对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转界面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，则进行预辐照后再次进行重离子辐照；

预辐照模块，用于采用沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明综合利用自然的空间辐射环境即存在能够引起累积电离剂量效应的电子和能够引起SEU的重离子的叠加耦合作用机制，针对主动延迟滤波晶体管加固设计的抗辐射电路，提出一种总剂量辐照累积损伤抑制单粒子翻转敏感性的再加固技术方案。通过协同优化设计，将微电子器件在轨运行受到累积性的电离剂量导致的宏观性能退化，同瞬时性的离化电流收集产生的扰动电压脉冲扰动有机结合，实现辐射效应危害负负得正的综合加固技术方案。

2、本发明提出的技术方案，实现了成品电子元器件抗辐射性能指标再提升的优化技术目标，解决了宇航电子元器件抗辐射加固性能固化以及空间在轨运行时性能逐渐退化的难题。

3、本发明为抗辐照加固纳米级集成电路技术提供了一种全新的设计思路:即利用累积辐照损伤达到抑制瞬态辐照效应的目的，实现综合辐射环境下单元电路抗辐照性能的自优化的设计方案，为我国高端核心器件的抗辐照加固技术的发展提供了有价值的技术支撑。

因此，本发明可以广泛应用于集成电路抗辐射加固技术及空间单粒子效应评估技术领域。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是应用于主动延迟滤波加固的传输晶体管结构示意图；

图2是SOI工艺器件电离总剂量辐照损伤物理机制示意图；

图3a是总剂量辐照在器件氧化物区域产生的感生陷阱电荷；

图3b是感生陷阱电荷在近沟道界面引发的电子输运相关散射物理机制示意图；

图4是基于地面沽源总剂量辐照提高主动延迟滤波输运晶体管的沟道电阻的方法流程；

图5是总剂量辐照在主动延迟滤波晶体管氧化物区域产生的感生陷阱电荷示意图；

图6a是6T SRAM和主动延迟滤波SRAM器件的总单粒子翻转截面；

图6b是两种类型单粒子翻转截面随累积电离剂量的变化趋势。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好的理解本发明，首先对CMOS工艺集成电路的相关理论进行分析。

在轨星载电子系统中的CMOS工艺集成电路的电学性能会受到空间综合辐射环境下多种辐照效应的耦合影响，因此总剂量效应、位移损伤效应与单粒子效应的叠加作用是宇航电子元器件抗辐射性能指标下降的主要原因之一。

就抗辐射加固工艺层面技术而言，由于SOI工艺器件中能够捕获离化感生陷阱电荷的氧化绝缘介质区域的比例较高，深入分析SOI工艺器件的总剂量效应与单粒子效应协同作用机制具有重要的实际工程应用价值。

就抗辐射加固电路设计层面技术而言，延迟滤波加固技术是一种有效的抗单粒子效应的电路加固技术。经过多年的技术发展，延迟滤波加固技术已经由原来的多晶硅电阻被动延迟滤波加固技术方案发展到采用传输晶体管的主动延迟滤波加固技术方案。主动延迟滤波加固技术方案的主要优势在于，既可以不损失先进纳米CMOS工艺集成电路的高速性能指标，又可以显著提高锁存单元的抗单粒子翻转性能，因此主动延迟滤波加固是先进纳米高速CMOS工艺集成电路较为理想的一种加固设计方案。

根据上述分析，本发明将基于SOI工艺传输晶体管的特殊空间结构以及主动延迟滤波加固电路的电学特性，研究提高主动延迟滤波加固器件抗单粒子翻转性能的方法，以实现成品电子元器件抗辐射性能指标的进一步提升。

如图1所示，为应用于主动延迟滤波加固的传输晶体管结构，其主要功能是可实现栅极电压控制下的载流子输运沟道等效电阻值的调控。该传输晶体管结构的等效总电阻值

当栅极施加电压后前栅晶体管将处于开启状态，此时R_晶体管的数值远远小于R_多晶硅的数值，因此该传输晶体管结构的等效总电阻值R_总≈R_晶体管。当栅极不施加电压则前栅晶体管将处于关闭状态，此时R_晶体管的数值远远大于R_多晶硅的数值，因此该传输晶体管结构的等效总电阻值R_总≈R_多晶硅。通过对栅极电压的控制，该传输晶体管结构的载流子输运沟道等效电阻值可以在大电阻态R_多晶硅与小电阻态R_晶体管之间切换，既可满足锁存单元高速读写操作时对栅极回路的低延迟需求，又可以实现数据锁存状态时栅极回路的高延迟特性抗辐射特性需求。

因此，本发明将采用该主动延迟滤波传输晶体管结构进行主动延迟滤波加固设计的电路为基础，深入探索利用累积总剂量损伤机制抑制瞬时单粒子效应的物理机制，并进一步分析预辐照电离总剂量导致传输晶体管管载流子速率退化的物理模型，提出一种针对成品电子元器件抗辐射性能指标可调整的技术方案，解决空间在轨宇航电子元器件抗辐射加固性能退化的难题。

a)基于地面沽源总剂量辐照提高主动延迟滤波传输晶体管的沟道电阻值

决定主动延迟滤波加固器件抗辐射性能的关键指标参数是数据锁存状态时栅极回路主动延迟滤波管的等效电阻值大小，即处于关闭状态下传输晶体管的等效总电阻值的大小。因此，对于采用图1所示延迟滤波传输晶体管进行主动延迟滤波加固设计电路，为实现其抗辐射性能指标可调控需要解决的核心问题是如何实现R_多晶硅电阻值的可调控。物理概念中的电阻是电子在电场力做定向输运时受到晶格原子和缺陷散射作用的综合物理结果，因此如何实现R_多晶硅电阻值的调控，核心需要解决的物理问题是如何调控电子在定向输运时的散射强度。由于晶体管在完成工艺制备之后，电子在特定输运路径下的晶格散射强度基本保持不变，所以要实现电子在定向输运时散射强度的调节可从两个物理角度进行设计：改变电子的局部输运路径或增强电子的散射强度。

b)基于主延迟滤波输运晶体管的窄沟道效应抑制单粒子翻转的技术原理

如图2所示，为SOI工艺传输晶体管受到累积电离剂量辐照后在氧化物区域捕获离化感生陷阱电荷的物理机制示意图。由于MOSFET器件(金属氧化物半导体场效应晶体管)的氧化区(即图3a中的“STI区域”和“埋氧化层区域”的总和)存在大量可捕获离化电荷的陷阱和缺陷，因此空间电子辐射在MOSFET器件的氧化区中会引入固定氧化物陷阱电荷和界面态电荷等感生电荷，当感生电荷累积到一定的量级会导致微电子器件的载流子迁移率退化、等效电阻值增大等次级效应。基于以上辐射效应物理机制的分析，本发明采用⁶⁰Co辐照实验装置预辐照累积总剂量，在氧化物近界面区引入固定氧化物陷阱电荷和界面态电荷。

如图3a所示，预辐照总剂量在器件隔离氧化层(即STI区)以及埋氧化层中引入的固定氧化物陷阱电荷和界面态电荷对器件的载流子迁移率、跨导等电学参数会产生明显的影响，进而使载流子输运沟道的等效输出电阻值升高。如图3b所示，载流子迁移率主要由三个物理机制决定：声子散射、表面散射和带电杂质散射。其中，带电杂质散射率主要由半导体的制备工艺决定，因此受累积电离辐照的影响很小；而声子散射和表面散射与载流子输运沟道的垂直电场成正比，固定氧化物陷阱电荷的密度越高则载流子输运沟道的垂直电场强度越强，因此累积电离剂量对载流子散射率的影响主要是提高了声子散射和表面散射率。载流子输运散射迁移率模型如下所示：

其中，μ_n载流子迁移率；α₁～α₃与μ₁～μ₃均为拟合参数；N_i为反型层电荷密度；E_eff为有效垂直电场强度；Q_ot为界面氧化物捕获电荷密度。

当辐照累积电离剂量后，主动延迟滤波传输晶体管的浅槽隔离氧化区(STI)以及埋氧化层中会产生大量的固定氧化物陷阱电荷以及界面态电荷。首先，氧化物陷阱电荷会在晶体管的近界面沟道区(指沟道区与埋氧层区(或STI区)交界线的附近区域)内产生额外的附加垂直电场E_eff。其次，氧化物陷阱电荷使得与STI接触的导电沟道(如图1中的源与漏之间的区域)形成了弱耗尽层，并且界面态电荷密度也相应增大。最后，使得延迟滤波晶体管中的载流子散射增强、迁移速率下降，沟道等效电阻值增大，相应的RC延迟参数增大，最终使得主动延迟滤波电子器件的单粒子效应敏感性下降。

综上所述，本发明提出了一种采用⁶⁰Co辐照实验装置预辐照累积总剂量，实现近界面沟道电子输运散射增强，进而使R_多晶硅电阻值增大，最终实现主动延迟加固电路抗辐射性能提升的加固技术方案。

实施例1

如图4所示，本发明提出的一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，包括以下步骤：

1)确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行第一次重离子辐照；

2)对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转界面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入步骤3)，否则预辐照总剂量实验结束；

3)采用⁶⁰Co辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内后，返回步骤2)再次进行重离子辐照。

优选地，上述步骤1)中，确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照的方法，包括以下步骤：

1.1)对待测器件进行上电检测，并确定重离子辐照参数；

1.2)根据确定的重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照。

优选地，上述步骤1.1)可以通过以下步骤实现：

1.1.1)在室温环境下，采用测试系统对待测主动延迟滤波晶体管加固器件(以下简称待测器件)进行上电检验，以保证待测器件的宏观直流电参数和读写功能正常。

1.1.2)根据目标重离子LET值，计算确定相应的重离子种类及能量等辐照参数。

其中，目标重离子的LET值，是指目标重离子的线性能量转移值，是表示粒子与物质相互作用时，粒子将自身能量沉积到物质中多少的一种能力。LET值越大，则在物质中经过相同距离沉积的能力越多。重离子LET值以及相应的辐照参数等，通过SRIM软件计算获得，通常情况下是实验装置操作人员试前计算好，实验人员通过列表选择即可。

优选地，上述步骤1.2)可以通过以下步骤实现：

1.2.1)对待测器件进行初始化，并在初始化完成后通过测试系统将预设数据图形码写入到待测器件。

其中，预设数据图形码可以采用十六进制的数据图形码，如55、AA、FF等，本发明对此不做限制。

1.2.2)根据确定的重离子辐照参数运行监控测试程序，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照。

优选地，上述步骤2)可以通过以下步骤实现：

2.1)数据采集：重离子辐照期间，测试系统对目标LET值条件下待测器件翻转界面数据进行采集，直到满足预设重离子辐照条件后停止辐照。

2.2)根据采集到的目标LET值条件下器件单粒子翻转截面数据，判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入步骤3)，否则预辐照总剂量实验结束。

优选地，上述步骤2.1)可以通过以下步骤实现：

2.1.1)测试系统不断的循环读取待测器件中存储阵列的数据；

2.1.2)将读取的待测器件中存储阵列的数据与预设数据图形码进行实时对比，若发现SEU(即单粒子翻转)事件，则进入步骤2.1.3)，否则进入步骤2.1.5)；

2.1.4)将累计错误数与预设事件阈值(例如可以为300个)进行比对，若没达到预设事件阈值，则进入步骤2.1.5)，否则数据采集完成；

2.1.5)判断离子注量是否达到预设辐照阈值(例如可以为1×10⁷p/cm²)，如果达到，则数据采集完成，否则返回步骤2.1.1)。

优选地，上述步骤3)可以通过以下步骤实现：

3.1)根据累积剂量计算公式确定累积剂量初始值，并采用⁶⁰Co辐照实验装置对待测器件进行预辐照。

其中，预辐照累积剂量计算公式为：

预辐照累积剂量＝100×(n+3-m)krad(Si)

其中，n表示航天器预期在轨工作年限(单位/年)，m为累积剂量的调整参数，其初始值为0，此公式中的3是基于航天器设计寿命n的基础上再加三年的考虑(当然也可根据实际需求增加不同数值)。

3.2)判断预辐照后的待测器件的电学参数变化是否在正常范围内，若是，则进入步骤2)，否则对累积剂量进行增加后，再次采用⁶⁰Co辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直到待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内。

实施例2

如图5所示，采用主动延迟滤波晶体管加固的主要物理机制是实现反馈输出栅极回路的RC延迟增大，进而达到增强锁存单元的抗脉冲扰动的能力。预辐照累积总剂量在延迟滤波晶体管的隔离氧化区以及埋氧化区内产生大量的氧化物捕获陷阱电荷，进而使载流子沟道输运的声子散射以及表面散射增强，载流子的迁移率下降，进而使沟道等效电阻值R_多晶硅增大。因此，预辐照累积电离剂量后，锁存状态下延迟滤波晶体管的RC延迟特性增强，最终实现ADE SRAM主动延迟加固存储单元抗单粒子翻转性能的提升。

根据实施例1提供的辐照方法，本实施例进行了抗辐射性能指标的提升测试验证。如图6a所示，分别为相同SOI工艺节点下经典的6T结构和主动延迟滤波晶体管加固结构(ADE)的SRAM器件单粒子翻转截面随累积电离剂量的变化趋势。可以明显观察到，经过预辐照800krad(Si)的累积总剂量后，6T SRAM器件的单粒子翻转界面增加，说明总剂量效应在一定程度上使该结构电路的单粒子效应更为敏感。但是，经过主动延迟滤波晶体管加固后的ADE SRAM单粒子翻转敏感性在一定的程度上得到了抑制，单粒子翻转截面的下降幅度高达50％左右，表明本发明提出的抗辐射性能提升技术方案效果十分显著。

如图6b所示，进一步分析ADE SRAM存储单元两种翻转类型在累积辐照电离剂量下的变化趋势。可以明显观察到累积辐照电离剂量后ADE SRAM电路中1→0与0→1两种翻转类型的敏感性都存在不同程度下降。ADE SRAM电路中对于输出栅极回路经过主动延迟滤波晶体管加固的反相器；当重离子入射使关闭状态的P型晶体管反向偏置PN结收集离化电荷，将导致反相器输出正压型瞬态扰动电压脉冲，此脉冲经过延迟滤波晶体管后作用于互锁反相器的栅电极。由于N型延迟滤波晶体管具有弱1的电气特性，所以未辐照总剂量前此反馈回路的1→0型单粒子翻转敏感性原本就相对较低，因此当延迟滤波晶体管的等效电阻值升高后该翻转类型敏感性下降幅度较小；当重离子入射使关闭状态的N型晶体管反向偏置PN结收集离化电荷，将导致反相器输出负压型瞬态扰动电压脉冲，此脉冲经过延迟滤波晶体管后作用于互锁反相器的栅电极。由于N型延迟滤波晶体管具有强0的电气特性，所以未辐照总剂量前此反馈回路的0→1型单粒子翻转敏感性相对较强，因此当延迟滤波晶体管的等效电阻值升高后该翻转类型敏感性下降较为明显，下降幅度高达60％左右。

实施例3

上述实施例1提供了提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，与之相对应地，本实施例提供一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的系统。本实施例提供的系统可以实施实施例1的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，该系统可以通过软件、硬件或软硬结合的方式来实现。例如，该系统可以包括集成的或分开的功能模块或功能单元来执行实施例1各方法中的对应步骤。由于本实施例的系统基本相似于方法实施例，所以本实施例描述过程比较简单，相关之处可以参见实施例1的部分说明即可，本实施例提供的系统的实施例仅仅是示意性的。

本实施例提供的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的系统，其包括：

预辐照模块，用于采用⁶⁰Co辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转截面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束的方法，包括：

根据采集到的目标LET值条件下器件单粒子翻转截面数据，判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束；

所述重离子辐照期间，测试系统对目标LET值条件下待测器件翻转界面数据进行采集，直到满足预设重离子辐照条件后停止辐照的方法，包括：

2.1.1）测试系统循环读取待测器件中存储阵列的数据；

2.1.2）将读取的待测器件中存储阵列的数据与预设数据图形码进行实时对比，若发现单粒子翻转事件，则进入步骤2.1.3），否则进入步骤2.1.5）；

2.1.3）将单粒子翻转错误数加1，并自动记录相应的错误地址和数据等信息后，通过串口将单粒子翻转累积错误数发回到上位计算机控制软件显示；

2.1.4）将累计错误数与预设事件阈值进行比对，若没达到预设事件阈值，则进入步骤2.1.5），否则数据采集完成；

2.1.5）判断离子注量是否达到预设辐照阈值，如果达到，则数据采集完成，否则返回步骤2.1.1）；

基于沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内后，返回上一步骤再次进行重离子辐照；

其中，基于沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照，包括：根据累积剂量计算公式确定累积剂量初始值，并采用沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照；其中，采用沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照时，待测器件的浅槽隔离氧化区以及埋氧化层中会产生固定氧化物陷阱电荷以及界面态电荷；所述氧化物陷阱电荷和界面态电荷的存在使得所述待测器件的单粒子效应敏感性下降；

2.如权利要求1所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照的方法，包括以下步骤：

对待测器件进行上电检测，并确定重离子辐照参数；

3.如权利要求2所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述对待测器件进行上电检测，并确定重离子辐照参数的方法，包括：

根据目标重离子LET值，计算确定相应的重离子种类及能量。

4.如权利要求2所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述根据确定的重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照的方法，包括：

5.如权利要求1所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述预辐照累积剂量计算公式为：

预辐照累计剂量=100 ×（n+3-m）

6.如权利要求1所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述沽源辐照实验装置为⁶⁰Co辐照实验装置。

7.一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的系统，其特征在于包括：

所述对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转截面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束，包括：

所述重离子辐照期间，测试系统对目标LET值条件下待测器件翻转界面数据进行采集，直到满足预设重离子辐照条件后停止辐照，包括：

2.1.1）测试系统循环读取待测器件中存储阵列的数据；

预辐照模块，用于采用沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内；