[发明专利]一种基于重离子试验数据的器件质子翻转截面反演方法

权利要求书

1.一种基于重离子试验数据的器件质子翻转截面反演方法，其特征在于包括步骤如下：

(1)确定质子能量；

(2)确定器件金属布线层、氧化层的材料类型和厚度；

(3)确定器件敏感区的材料和厚度；

所述器件敏感区的材料根据器件所采用的材料确定；

所述器件敏感区的厚度根据下式确定：

其中，d为敏感区厚度；μ_n为电子迁移率；μ_p为空穴迁移率；ε为介电常数；q为元电荷电量；N_a为受主掺杂浓度；N_d为施主掺杂浓度；V为外加电压；V_b为内建电势，其中k为波尔兹曼常数，T为温度，n_i为本征载流子浓度；

(4)分析质子在敏感区中的能量沉积微分谱

(5)将敏感区中的能量沉积微分谱转化为等效LET微分谱 转化公式为：

其中，是质子在敏感区中的能量沉积微分谱；是质子在敏感区中的等效LET微分谱；ρ是硅的密度；d是敏感区厚度；

(6)以等效LET谱为输入，基于器件在重离子辐照下的Weibull曲线σ-LET，计算器件在质子辐照下的翻转截面：

通过下面的公式计算得到质子的翻转截面：

其中，σ_p是器件质子翻转截面；σ_i是器件重离子翻转截面Weibull曲线σ-LET，包含4个参数：器件饱和翻转截面σ_sat、LET阈值Lth、宽度参数W、形状参数S；LET_max表示LET取值的上限；LET_min表示LET取值的下限。

2.根据权利要求1所述的一种基于重离子试验数据的器件质子翻转截面反演方法，其特征在于：所述步骤(1)中的质子能量取1MeV～1GeV范围内的任意数值。

3.根据权利要求1所述的一种基于重离子试验数据的器件质子翻转截面反演方法，其特征在于：所述步骤(2)中的确定器件金属布线层、氧化层的材料类型和厚度的方式：通过化学机械研磨获得器件光滑的断面；采用扫描电子显微镜对器件断面进行测量，获得各层的厚度参数；通过X射线衍射方法分析各层的成分。

4.根据权利要求2所述的一种基于重离子试验数据的器件质子翻转截面反演方法，其特征在于：所述步骤(4)中分析质子在敏感区中的能量沉积微分谱 的具体方式如下：

利用GEANT4分析质子穿过器件金属布线层和氧化层达到敏感区的过程中，次级粒子在敏感区中的能量沉积E，统计每个能量沉积间隔(E，E+ΔE)的概率由此即可确定能量沉积微分谱

GEANT4分析过程中的高能物理模块根据入射质子能量进行选择，质子能量在1MeV～70MeV时选择预复合模型，在70MeV～1GeV时选择级联模型；粒子能量损失分析模块选择标准电磁相互作用模型。

5.根据权利要求4所述的一种基于重离子试验数据的器件质子翻转截面反演方法，其特征在于：所述步骤(6)中LET取值的具体计算方式如下：

其中，LET为线性能量传输系数；E为能量沉积；ρ为硅的密度；能量沉积E的范围为Emin～Emax，相应可以得到LET的范围为LET_min～LET_max。