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1、-1.CMOS工艺集成电路抗辐射加固设计研究 复旦大学 硕士学位论文 CMOS工艺集成电路抗辐射加固设计研究 姓名：沈鸣杰 申请学位级别：硕士 专业：微电子学与固体电子学 指导教师：俞军 20060510 摘要 摘要 辐射环境可以分为自然辐射环境和人为辐射环境。自然辐射环境主要指外太空的环境，人为辐射环境主要指核爆炸后的环境。随着越来越多的集成电路需要在辐射环境中工作，比如：卫星中的集成电路、武器系统中的集成电路，用户需要对集成电路的抗辐射能力提出要求。所以，如何设计抗辐射的集成电路成为一个迫切需要解决的问题。 一般来说，对集成电路进行抗辐射加固的方法可以分为两类：从工艺上进行加固和从设计上进
2、行加固。因为目前主流的集成电路设计流程是设计公司负责集成电路的设计（包括前端设计、后端设计），通用工艺线负责集成电路的生产。所以作为设计公司是无法通过改变工艺的方法来获得辐射加固的集成电路，因此通过设计的方法来加固集成电路的抗辐射能力，是比较可行的方案。而且通过工艺线来加固，目前还有它自身的缺点，在论文中会有介绍。 本文在分析辐射对集成电路的各种效应、以及辐射效应的产生机制的基础上，分析了各种在设计上可以使用的辐射加固技术，最后设计了一个辐射加固的单元库。 本论文的主要工作包括： 了解空间辐射环境。 理解辐射对集成电路产生的各种效应。 理解集成电路的辐射效应的产生机制。 设计一个抗辐射的单元库
3、。 在开展上述工作的同时，本文进行了积极的研究和探索，取得了一定的创新，可概括如下： 对单粒子瞬变的加固，不是从加固组合电路的角度来考虑。而是提出 使用抗单粒子瞬变的触发器来解决这个问题。这样，我们可以只对集 成电路中的时序器件和存储器进行辐射加固，可以不考虑组合电路的 辐射问题。如此，把一个复杂问题简单化。 提出使用多位移位寄存器电路来考察触发器的单粒子效应。 对已有的抗辐射触发器进行改进，从而获得更加优越的性能。 本文抗单粒子的电路均给出了仿真结果。抗总剂量的电路给出了一些国外已经发表的辐射数据。因为时间的关系，没有对流片好后的芯片进行辐射实验。关键词：超大规模集成电路、抗辐射加固设计、单
4、粒子瞬变、单粒子翻转、单粒子效应、总剂量效应、软错误，辐射实验。 ? ， ， 删 ， ? ： （? 、】， 删 ? 卸 ， ： ； ； ； ， ， ： ， ? ； ； ? ：； 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果论文中除了特别加以标注和致谢的地方外不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意 作者签名：主！丝竖日期：堡！：！： 论文使用授权声明 本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的觌定即：学校有权保留送交论文的复印件允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部分内容可以
5、采用影印、缩印或其它复制手段保存论文保密的论文在解密后 遵守此规定 作者签名：；如弧、导师签名： 第一章绪论 第一章绪论 单粒子效应的历史回顾 历史上第一篇从理论上揭示单粒子翻转现象的论文是在阐述等比例缩小工艺的发展趋势中提出来的【】。在年出现的这篇论文中，作者预言由于在地面上存在宇宙射线，所以当工艺尺寸缩小到一定程度后必然会发生单粒子翻转现象。 年，等第一次在论文中宣布观察到了由于宇宙射线引起的单粒子翻转现象【】。该篇论文指出，一颗已运行了年的通信卫星中的双极型触发器被发现有四个单粒子翻转。也许是因为发现的单粒子翻转数目更少，这篇文章并没有引起业界对单粒子翻转现象的重视。直到年，人们开始逐渐
6、认识到单粒子翻转现象的重要性，并且在（原子和空间辐射会议，由组织）上出现了很多研究单粒子翻转的论文。 随着在太空发现单粒子翻转后不久，使用在地面的集成电路被首次发现单粒子翻转现象】。这位在工作的作者发现的集成密度从增加到的时候，芯片出现了重大的错误率。在这个发现的带动下，世纪年代末，涌现了很多针对地面单粒子翻转现象的研究和工作。在地面上芯片发生软错误（即单粒子翻转现象）的原因很快被找到。主要原因是芯片的封装材料中包含了粒子的污染物。比如：的问题是因为他们的新的的陶瓷封装车间正好建立在一座遗弃的铀矿的下游。这个车间使用的水中带有放射性的污染物，就这样，这些放射性的污染物就进入了陶瓷的封装材料中。
7、所以通过使用一些低放射性的材料来制造芯片和对芯片加一防护层（）的方法，可以从根本上消除地面上芯片发生单粒子翻转现象。这两种方法被工业界普遍使用，而且很多年使用下来，效果很好。但是，最近情况发生了变化。倒装晶格（）的封装方法和多层金属布线会加剧单粒子效应。 世纪年代末，出现了一系列的证据，验证了在卫星的存储子模块中观察到的软错误，的确是由宇宙射线触发的单粒子翻转现象引起的。并且此时，第一个预测系统的软错误率的模型被提出【】。到年代末的时候，随着卫星系统使用的存储器的尺寸增加，运行的卫星每天发生的软错误数量已经不能被忽略。结合地面上观察到的软错误，越来越多的证据让人们意识到除了粒子会产生单粒子翻转
8、效应外，还有其他的机制也会产生单粒子翻转现象。 第一篇描述观察到单粒子翻转现象的论文，指出存储位的单粒子翻转是因为重离子的直接电离效应产生的【】，【】。到年的时候，两个团队在 第一章绪论 上指出，质子和电子的间接电离也是发生单粒子翻转的一种机制】。因为在自然空间环境中，质子的分布比重离子广，数量也多，所以这是一个非常重要的发现。这个发现表明：不仅是宇宙射线可以使芯片发生单粒子翻转，太阳风中的质子和地球辐射带中捕获的质子都可以使芯片发生单粒子翻转现象。事实上，在低地球轨道工作的芯片发生单粒子翻转，多数是因为由于质子触发的。 等第一次在论文中使用“”（单粒子翻转）这个术语】。这个术语迅速被同行采用
9、，用来描述由于直接电离和间接电离产生的集成电路的翻转现象。在年的时候，也是第一次发现芯片发生单粒子闩锁效应【】。 世纪年代初，对单粒子翻转的研究继续增多。到年，有专门的专题来探讨单粒子现象。在这个十年里，针对单粒子翻转的加固设计方法被大量的提出和使用【】，【】。同时，对单粒子现象的基本形成机制的研究，增加了人们对这个问题的理解。年代，对单粒子的翻转的研究主要集中在、非挥发性的存储器、锁存器和触发器上。在这十年里，成功使用在军事和空间上的芯片，证实了研究人员对于单粒子翻转现象的理解以及一些加固技术的正确性。 年代也出现了一些研究是针对以后可能会出现的其他的单粒子效应。比如：由于电路的组合逻辑或者
10、嵌入的核心逻辑发生单粒子瞬变现象（，），而引起芯片错误。年，来自的的论文被国际可靠性物理会议（）评为最佳论文。该论文对工作在动态操作的微处理器进行了一些非常有启迪作用的单粒子实验 【】。指出微处理器中的某个节点发生的单粒子混乱会在短时间里传递到芯片的其他地方。年代后期也出现了一些对组合电路单粒子现象进行研究的论文（比如：【】），但是都被大量的关于存储器的单粒子翻转效应的论文所掩盖。 世纪年代，出现了两个原因，使得单粒子翻转的重要性继续得到加强。第一个原因是：可以提供集成电路辐射加固（包括单粒子翻转加固）的工艺线的数目急剧减少。这个原因使得航天系统中使用通用工艺线制造的集成电路的数目增多。当然也
11、是因为通用的工艺线能够提供更出色的器件性能。由于使用通用工艺线制造的集成电路会在辐射环境中发生单粒子翻转，所以这些集成电路给整个系统的可靠性带来了很大的问题。第二个原因是随着集成电路的特征尺寸的按比例缩小，单个晶体管面积变小、芯片集成度变高、芯片速度变快。这些变化使得芯片更容易发生单粒子翻转，甚至在桌面环境中都有可能发生单粒子翻转，也许可能会导致出现新的错误机制。在不考虑新出现的导致单粒子翻转的机制， 第一章绪论 预测了工艺线每更新一代，软错误率会增加【。 上述两个原因使得：应用在空间和军事上的集成电路的供应商要面对使用通用的工艺线来制造芯片；原来的使用通用工艺线制造集成电路的供应商开始考虑地
12、面用户环境对芯片可能造成的单粒子翻转现象。 年代后期，发生在芯片的组合逻辑或者嵌入式模块的单粒子翻转引起集成电路设计者的关注。这是因为： ）发生在存储器中的单粒子翻转可以通过先进的技术来控制。比如： 工艺，不含的材料，减少发射封装（）。 此外，错误检测和纠正（）技术可以有效的消除存储器中的单 粒子翻转】； ）根据实验和理论数据推断：随着工艺的等比例缩小，由于发生在组合 电路上的单粒子翻转而引起的芯片软错误，在整个芯片软错误率中占 有的比重逐渐上升】【】。 ）电路时钟速度的增加，将增加与组合电路相关的单粒子翻转现象引起 的芯片的软错误。 进入世纪后，在存储电路、时序电路和组合电路中发生单粒子翻转
13、的可能性继续增加。对通用的工艺线来说，使用在地面的器件的单粒子翻转是一个非常严重的可靠性问题。事实上，对集成电路工业界来说，单粒子问题已经是产品可靠性问题中的主要衡量方面。 同时，传统的单粒子翻转加固技术的可行性已经是一个问题，特别是现在已经很少有工艺线专门提供抗辐射的工艺来制造集成电路。所以通过电路级来进行加固设计（）引起人们相当的注意。另外一个现在关心的方面是：技术和工艺中的电荷收集和单粒子翻转问题。 本节叙述的单粒子效应主要指发生在存储器件、时序器件中的单粒子翻转（）和发生在组合电路中的单粒子瞬变现象（）。在有些论文中，把上述两种单粒子效应统称为单粒子翻转效应（），只不过前者被称为静态，
14、后者被称为动态。和也被称为是非破坏性的单粒子效应。破坏性的单粒子效应，比如单粒子闩锁效应等，因为超出本论文讨论的范畴，这里不在叙述。总剂量效应的历史回顾 在近多年的历史中，使用技术制造的集成电路占了主要部分，并且器件的沟道长度也缩小了多倍。随着器件越做越小，这个趋势对基于结构的器件的辐射效应和加固技术都有巨大的影响。为了能够使得器件进行等比 第一章绪论 例缩小，制造工艺、设计方式、版图方法都在进行改进。而器件几何尺寸、制造工艺、设计方式、版图方法这些因素都将影响器件的总剂量效应。 器件中的总剂量效应发生在相对比较薄的非晶绝缘体介电层以及介电层与硅的界面处。这些介电层（一般是）的厚度从（现代的栅
15、氧）到（场氧）不止，它们被使用在结构中的很多地方，比如栅极控制、器件的横向隔离、钝化层。简单的来说，总剂量效应的产生是因为辐射触发的正电荷累积在这些介电层中，导致器件的性能变差。但是器件的总剂量效应的基本机制是非常复杂的】。 一般而言，器件中由于总剂量效应引起的电荷与以下因素有关：辐射剂量、辐射剂量率、电离辐射的种类【】、内部电场】、器件尺寸 【】、温度】、辐射后条件（比如时间与温度）】、介电层材料的特性（结构、缺陷、搀杂）【、制造工艺（氧化生长和退火条件）、氧化层杂质、最后的封装技术、器件结构等。 器件的辐射敏感性在二十世纪年代早期被发现。在这之前，人们普遍认为器件，因为是多数载流子器件，所
16、以它不会像双极型器件那样受到辐射的影响，因此可以很好的使用在太空领域。器件的高输入电阻、低电流特性，使得它被使用在人类第一颗侦察卫星上。 美国的（）的早期研究表明：辐射时器件性能变坏的根本原因不是因为辐射在器件表面触发的电离效应，而是因为在氧化层中建立了电荷】。辐射在器件中的氧化层建立了电荷的效应，也被其他组织证明一】。这些研究说明器件的辐射效应是总剂量效应，而不是位错效应（双极型器件）。 为了对辐射产生的中心态有直接的了解，我们使用电子旋转共振（，）来探测。可以发现介电层中的点缺陷。年代末，实验室第一次利用来测量辐射后的结构。实验发现每平方厘米的氧化层硅界面产生了个中心。 在这十年中，美国空
17、军研发用氧化铝作为结构中的介电层的器件。虽然这种方法有利于器件的总剂量效应，但是由于在工艺上不稳定的原因，没有产品化】。但是二十年后，人们可以利用淀积氧化铝的方式来解决工艺不稳定的原因】。 。 在年代早期，美国（）制定了一个计划来发展辐射加固的集成电路。先前，人们只能使用，因为中的 第一章绪论 栅氧中有钠离子的污染。在正的电压下，栅氧中的钠离子会飘移到二氧化硅与硅的界面，从而使管子的阂值电压发生变化。当在工艺上解决了栅氧中的钠离子污染的问题后，器件以其优越的性能成为集成电路的首选工艺。 发现在辐射后结构中观察到的现象与在体硅辐射后观察到的一致】。大学的工作者使用体硅晶格中的氧缺失来对这一现象进
18、行建模】。实验也观察到辐射触发的氧化层中的电荷与栅极所加的偏压有关。所进行的背面腐蚀的实验说明，辐射触发的中心态都分布在二氧化硅与硅的界面处。这个实验指出为了对器件进行加固，我们可以控制栅氧在氧化生长时的相关参数。 上述发现提出了一个问题，那就是为了进行辐射加固，有没有必要必须采用其他介质作为栅氧层？做了个实验一】，表明使用不掺杂的二氧化硅，在改进的生长条件下】，可以满足大多数系统的辐射要求。 随后，人们发现：为了使金属栅极小规模集成电路（）获得兆拉德的抗辐射能力，可以使用下列工序：在。的干氧环境中生长栅氧【】【】【】：炉子用流来清洗】；氧化后的退火在。到（中的氮气中进行；通过非辐射的工艺来淀
19、积金属化（不能使用电子束和喷溅型的源）。 为了支持更高密度的集成电路，器件的横向隔离从“结隔离”转化为“场氧隔离。场氧的使用使总剂量效应更加显著。对高密度的集成电路，要想获得好的抗辐射能力，则必须对场氧进行加固。（）开发了一种辐射加固的场氧类型。成功的使用在容量为的中。 通过以上辐射加固的努力，具有抗辐射能力的金属栅极电路被成功的使用在各种空间系统中。 一 八十年代主要的辐射问题是：如何对使用多晶硅作为栅极的集成电路和高速集成电路进行抗辐射加固？对高速、多晶硅作为栅极的电路的抗辐射加固被实现了。但是对上述电路的加固比起用金属作为栅极的电路来说复杂的多。对多晶硅栅极电路而言，设计包括版图都成为抗
20、辐射的一部分。 为了满足对高密度电路的抗辐射要求，开发的抗辐射场氧因为面积大，所以已经无法满足要求，因此我们必须找到一种面积更小的抗辐射的场氧。半导体工业界使用了各种横向场氧的技术，比如：，。对抗辐射而言，上述每一种技术都有优点和缺点。集成电路生产者最关心的问题是工艺的“鸟嘴”现象，该现象不仅减少了器件的有 第一章绪论 源区的面积，而且“鸟嘴”部分的场氧由于它的特殊的应力特性】，成为总剂量的敏感区域。这时候，提出了种通过淀积的方式产生两层掺杂的氧化层结构】，该结构具有抗辐射的能力。 一 年代，集成电路抗辐射加固的重点是对亚微米的多晶硅栅晶体管进行辐射加固。由于栅氧的尺寸急剧缩小，所以此时的栅氧
21、很难发生总剂量效应。年代的文献已经指出：一旦栅氧的厚度小于，栅氧的总剂量效应将消失】。事实证明了上述预测。栅氧厚度小于的晶体管在年代被制造出来。对体硅来说，主要的辐射加固问题是如何加固用作横向隔离的场氧？年代末，为了满足等比例缩小的要求，浅槽隔离技术（）成为主流的隔离技术，这种技术完全消除了鸟嘴现象。 有趣的是，技术的抗辐射能力跟很多特性参数有关，比如：尺寸、浅槽中的填充物的特性等。所以在有些管子中，技术的抗辐射能力小于，而在另外一些管子中，技术的抗辐射能力达到。 发展了一个抗辐射的技术，并且成功的使之产品化。这种工艺可以生产出能加固辐射的容量为的，虽然该产品在性能上落后通用工艺线代。 年及其
22、以后 在定律的指引下，这个时候晶体管的沟道长度已经接近，栅氧的厚度已经小于。对于数字电路而言，因为它们使用非常薄的栅氧，所以辐射引起的器件的阈值电压的漂移非常小，已经不是一个问题了。但是对于混合信号【】和功率集成电路】，因为它们要求比较厚的栅氧，所以总剂量引起的阈值电压的漂移还是一个需要解决的问题。因为需要工作在高电压，所以它的电荷泵电路中需要厚的栅氧，导致对总剂量效应是敏感的。 当器件的沟道长度等比例缩，以下，从抗辐射加固的观点看，器件横向隔离的场氧化层依旧是重点需要进行加固的部分。以前使用在浅槽隔离的加固技术在目前的工艺特征尺寸下，已经无法工作。因为以前的方法需要对二氧化硅层进行掺杂】，而
23、在目前的器件中以前的方法引入的自动掺杂将影响较薄的场氧，使之不满足等比例缩小的要求。所以目前，我们需要找到不对浅槽填充物进行掺杂的情况下，加固器件的辐射能力的方法。 论文研究的意义以及内容安排 使用在太空领域（包括飞船、卫星以及导弹等）、军事领域（核爆炸）以及 第一章绪论 高能粒子实验领域的电子系统都需要有一定的抗辐射能力。目前，电子系统一般都是由集成电路构成的，而技术又在集成电路中占有很大的比重。国外对集成电路的辐射研究，起步较早，由前两节可知。不过，目前在这方面也不是非常成熟。由于众所周知的原因，涉及太空、军事的电子器件，中国一直受到西方国家的封锁，无法从国外进口具有抗辐射能力的器件。另外
24、，国内对这方面的研究还处于起步状态，特别是对集成电路的抗辐射设计方面的研究几乎还处于空白状态。所以，我们认为选择“工艺集成电路抗辐射加固设计研究”作为论文课题是具有现实意义，也是很有价值的。 辐射的课题主要可以分为五个方面：）辐射效应；）辐射效应的形成机制；）抗辐射设计技术；）辐射效应的模型分析，即开发可以仿真辐射效应的仿真软件；）模拟辐射的实验方法。 目前，国际上对辐射效应和辐射效应的形成机制的研究已经非常成熟。也已经开发出可以实用的辐射效应模型分析软件，但是仅仅只能分析单个晶体管、单个单元。模拟辐射的实验方法也非常成熟。但是，在抗辐射设计技术这方面，虽然涌现了很多种技术，可是都存在自身的缺
25、点。所以抗辐射设计技术目前还处于一个发展阶段。 国内，也有一些研究所在研究集成电路的辐射情况。目前来说，模拟辐射的实验方法还是比较成熟。其他四个方面都处于起步阶段。 基于我们手上的设备，以及论文研究的时间限制。在本论文中，我们主要研究的是上述五个方面的前三个方面。 第一章主要介绍，集成电路的两种辐射效应（单粒子效应和总剂量效应）的历史发展情况。主要参考了文献】。 第二章介绍，空间辐射环境、集成电路的辐射效应以及形成机制。由于这些方面，目前国外研究的已经比较成熟。所以主要是利用国外的研究成果进行系统的阐述】。 第三章从总体上介绍集成电路在设计上可以使用的抗辐射方法。 第四章，我们设计了一个抗辐射
26、单元。里面包括采用几种抗单粒子加固设计方法的触发器、抗总剂量设计的晶体管，以及为了进行辐射测试而专门设计的几种环形振荡器。 第五章提出了一种改进型的抗单粒子效应的触发器。第六章是一个总结以及展望。 第二二章集成乜路的再种辐别效衄和相应的产生机制 第二章集成电路的各种辐射效应和相应的 产生机制 空间辐射环境 集成电路的辐射效应取决于所处的辐射环境，即辐射的种类、强度、能量、瞬变或持续时间参数、剂量等。本章主要介绍的是空间辐射环境，有关核爆炸后的辐射环境请参见】。之所以选择空间辐射环境来介绍是因为，人造地球卫星、各种空间站、宇宙飞船和导弹等外层空间的飞行体都会受到空间辐射环境的影响。 大气层外的空
27、间存在着相当强的自然辐射环境，它们主要来自于宇宙射线、太阳辐射、极光辐射和围绕地球的范?艾伦辐射带。 宇宙射线 宇宙射线是指来自宇宙空间的极高能量粒子的辐射，它的起源仍不十分清楚，但大部分起源于银河系或其他星系，也有小部分来自太阳。从外层空间进入地球大气层的宇宙射线称为初级宇宙射线，主要成分是高能质子（约）和粒子（离子，约），还有少量的重粒子、电子、光子、和中微子。 质子的能量从，峰值出现在处。一般认为高于的质子主要来源于银河系，较低能量的主要来源于太阳。能量大于的初级宇宙射线的空间分布是各向同性的，粒子注量率约为，在高度以上注量率随高度几乎没有变化，说明此时全部是初级宇宙射线。以下，当初级宇
28、宙射线进入大气层后，通过各种作用，将能量分散给许多带电和中性粒子，即为次级宇宙射线。次级宇宙射线主要是硬性部分（阶子和重核子），少量为软性部分（以正负电子、光子为主）。随着高度从下降，宇宙射线的强度很快上升，在处为峰值。之后，随着这些次级宇宙射线被空气吸收，强度又很快下降。到了海平面，初级宇宙射线约占，次级宇宙射线硬性部分约占，软性部分约占。 宇宙射线到达地球附近，受到地球磁场的作用向极区偏转，能量越低的粒子越是向极区集中，造成宇宙射线强度随纬度发生变化，即所谓纬度效应。该效应造成宇宙射线在赤道，近要比在高纬度区域约小。此外，由于地球的自传，还存舀：东西效应，即西方的宇宙射线的强度大于东方的。
29、 第二章集成【！路的各种辐射效应和相应的产生机制 太阳也会喷发高能带电粒子，称为太阳宇宙射线。特别在太阳耀斑大爆发时十分严重，主要成分为质子，也有少量粒子和其他核子。它们的能量略低于银河宇宙射线。约在左右，但注量率要高的多，约达一?。太阳宇宙射线的能量比银河宇宙射线的能量低，受地磁场的影响更大，因而强度受纬度的影响也更大。 太阳耀斑的爆发是有周期的，每年发生数次，而每隔年大爆发一次。在宁静期，太阳宇宙射线是很微弱的。 太阳风 在星际空间还存在太阳风，即由太阳发出的一股恒定的带电粒子流（质子和电子）。彗星的气态长尾巴点背离太阳方向，就是因为受到太阳风的影响。太阳风在地球平均距离处的风速约为，注量
30、率可达，粒子的能量约为（质子），（电子）。太阳风的强度随着太阳的活动强度和与太阳的距离变化而变化。 太阳风会使地球的地磁场发生扭曲，即向阳面的磁场受到压缩，而向背阳方向的磁场受到展伸。 极光辐射 当宇宙射线中的带电粒子被地磁场俘获投向极区，它们还可以来回反射几次，产生极光辐射，这些辐射粒子激发大气发光，称为极光现象。极光辐射主要出现在南北磁纬。之间。极光爆发时，其电子注量率达，能一般小于，地面照射量率达（），其质子注量率约为，能量约为，地面照射量率约为（?）。极光辐射和太阳磁暴有密切关系，因此也是随时间变化的。 范?艾伦辐射带 对围绕地球运行威胁最大的是位于地球赤道上空的范?艾伦辐射带，它是被
31、地磁场捕获的带电粒子辐射区域。 范?艾伦辐射带分为两个同心环的辐射粒子区，即内、外范?艾伦辐射带。内带主要由的质子组成，位于高度之间并向地球赤道两侧伸展约。的位置，辐射强度随高度变化，最高达叫?。外带主要由的电子组成，位于高度之间，并向地磁赤道两侧伸展大约。的位置，电子注量率也是随高度变化，最高达一！。 第一二章集成路的再种辐射效应和相心的产生机制 集成电路的各种辐射效应 辐射对集成电路的效应可以分为两个大类：总剂量效应和单粒子效应。简单的来说，总剂量效应是集成电路长期处在辐射环境中，累积的一种效应；而单粒子效应是能量粒子进入集成电路以后即时的一些效应。 单粒子效应 单粒子效应还可以细分为三类
32、： ）单粒子软错误效应。比如：单粒子翻转效应、单粒子瞬变效应、单粒子多位 翻转效应。这些效应仅仅改变了内部存储单位的状态，或者短时间内对电路中的某些节点产生一个干扰信号。可以通过对电路进行复位，让芯片正常工作。 ）具有潜在危险性的效应。比如：单粒子闩锁效应。如果单粒子闩锁效应发生 后，不采取措施控制的话，会烧坏芯片。 ）单粒子硬错误效应。这些效应会使芯片中的晶体管彻底不能工作。 本论文重点研究的是第一类效应。因为理论和实际使用都说明，这类效应在目前发生的单粒子效应事件中占有非常大的比重。 单粒子翻转效应 当数字电路的芯片被放在有辐射的环境中，周围的能量粒子会渗透到数字芯片的内部，发生电离辐射。即在能量粒子的运动轨迹上产生了一定数目的电子、空穴对。这些由于电离辐射而产生的电子、空穴有可能在电场的作用下被电路的节点吸收。吸收了电子或者空穴的节点有可能改变原来自身的电平。我们把这个改变了电平的节点命名为“脏点”。 如果这个“脏点的错误电平，通过电路反馈回来，