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第1章 辐射环境与损伤机理基本概念1

1.1空间带电粒子环境1

1.1.1地球俘获带1

1.1.2太阳宇宙射线3

1.1.3银河系宇宙射线3

1.1.4典型卫星轨道的粒子辐射环境4

1.1.5核爆对空间辐射环境影响5

1.1.6地面模拟辐射源类型6

1.2基本损伤机理6

1.2.1辐射表征9

1.2.2电离辐射效应10

1.2.3反型层迁移率17

1.2.4表面复合18

1.2.5单粒子辐射效应19

1.2.6剂量增强效应35

1.2.7瞬时辐射光电流35

1.2.8单粒子瞬变脉冲光电流41

第2章 硅双极器件的空间辐射效应及加固原则43

2.1硅双极器件的辐射损伤基本现象43

2.2硅双极器件的辐射损伤基本机理46

2.2.1基本机理概述46

2.2.2双极器件的低剂量率效应48

2.2.3氧化层工艺对双极器件的影响54

2.2.4双极晶体管剂量率效应57

2.3硅双极器件加固基本措施59

2.3.1器件结构加固59

2.3.2电路结构加固61

2.3.3模拟集成电路抗辐射加固的考虑65

2.3.4关键参数的初步设计65

2.4双极放大器模块加固设计68

2.4.1差分输入级加固68

2.4.2放大级加固69

2.4.3电流基准源加固70

第3章MOS器件的辐射效应及其加固方法72

3.1 MOS器件参数和材料的辐射效应73

3.1.1 CMOS器件的闩锁效应73

3.1.2 MOSFET晶体管的辐射效应77

3.1.3氧化层电容的量子效应86

3.1.4材料特性和介质结构86

3.1.5电场89

3.1.6辐射光电流对MOS电路的主要影响89

3.2抗辐射加固CMOS电路设计要点94

3.2.1设计基本要求94

3.2.2单元电路的器件版图结构96

3.2.3单元电路TID加固设计96

3.2.4带隙基准电路TID设计98

3.2.5单元电路SEU设计105

3.2.6电路SEU设计分析108

3.2.7电路单元尺寸设计分析111

第4章SOI器件的辐射效应及加固方法113

4.1 MOSFET/SOI基本结构113

4.1.1 SOI晶体管类型113

4.1.2 SOI晶体管常用的拓扑结构115

4.2 CMOS/SOI器件的瞬时辐射效应118

4.2.1寄生双极晶体管效应118

4.2.2寄生双极晶体管增益122

4.2.3体接触间距模型123

4.2.4剂量率翻转132

4.3 SOI器件的单粒子效应136

4.3.1 MOS/SOI晶体管电荷收集136

4.3.2双极晶体管效应139

4.3.3体接触的影响142

4.3.4体接触模型143

4.3.5 SEU脉冲对电路节点分析148

4.4总剂量对SOI器件的影响170

4.4.1 SOI结构的陷阱电荷与界面电荷170

4.4.2 STI侧墙及鸟嘴寄生MOS管阈值171

4.4.3总剂量辐射对晶体管前栅和背栅的影响172

第5章硅DMOS器件的空间辐射效应及加固方法177

5.1 VDMOS的主要参数177

5.1.1击穿电压VBR177

5.1.2阈值电压179

5.1.3栅电荷180

5.1.4导通电阻180

5.2 VDMOS辐射感应及加固基本措施182

5.2.1 DMOS的SEB效应及加固方法182

5.2.2 VDMOS的单粒子栅穿及加固措施187

5.2.3 DMOS阈值电压漂移及加固方法189

5.2.4高压DMOS瞬态辐射响应190

第6章 纳米器件辐射响应及加固技术展望193

6.1纳米级器件辐射响应193

6.1.1纳米级器件的重离子辐射响应193

6.1.2纳米级器件的低能质子辐射响应195

6.1.3纳米级FD-SOI器件的总剂量辐射响应198

6.2纳米级新型结构器件辐射响应200

6.2.1纳米级GeSi/SOI器件辐射响应200

6.2.2 Fin-FET器件结构的重离子辐射响应201

6.2.3纳米晶体存储器的辐射响应204

6.2.4器件辐射响应模型发展211

参考文献213