[发明专利]一种质子致单粒子翻转软错误率的获取方法

说明书

本发明公开了一种质子致单粒子翻转软错误率的获取方法，为：选取不同能量的质子对被测集成电路进行质子单粒子翻转辐照试验，测得被测集成电路在上述各能量质子辐照下质子直接电离和间接电离致单粒子翻转效应的单粒子翻转截面；拟合直接电离获得的单粒子翻转截面与质子能量关系数据点，获得拟合参数并得到软错误率e1、e2；拟合间接电离获得的单粒子翻转截面与质子能量关系数据点，获得拟合参数并得到软错误率e3；计算被测集成电路整体的质子致单粒子翻转软错误率e＝e1‑e2+e3。本发明具有原理简单、易实现、精度高等优点。

技术领域

本发明主要涉及到集成电路技术领域，特指一种质子致单粒子翻转软错误率的获取方法。

背景技术

应用于航空、航天等恶劣辐射环境的集成电路很容易受到空间中高能质子的辐照导致的单粒子翻转效应(Single-Event Upset，SEU)的影响而发生错误甚至失效，造成不可估量的损失。因此，准确评估集成电路对单粒子翻转效应的敏感程度尤为重要。

评估集成电路对质子致单粒子翻转效应的敏感程度的传统方法是：首先，通过质子单粒子辐照试验测得不同能量的质子辐照下集成电路的单粒子翻转截面，然后采用Weibull函数或Bendel函数拟合出单粒子翻转截面与质子能量的关系曲线，最后将Weibull函数或Bendel函数的拟合参数输入CREME96等软错误率计算软件，计算出该集成电路在空间质子辐照下的单粒子翻转软错误率。

当质子在集成电路中直接电离出的电荷使集成电路发生单粒子翻转效应，则称为质子直接电离致单粒子翻转效应。对于晶体管尺寸节点在65nm以上的较大尺寸集成电路，直接电离致单粒子翻转效应的线性能量传输值(Linear Energy Transfer,LET)一般需要大于1MeV·cm²/mg，而质子在硅材料中的LET最高仅有0.54MeV·cm²/mg左右，因此不会发生质子直接电离致单粒子翻转效应。只有高能质子与集成电路中的原子碰撞发生核反应生成次级重离子，次级重离子的LET超过1MeV·cm²/mg，才会产发生单粒子翻转效应，这称为质子间接电离致单粒子翻转效应。当集成电路的尺寸节点小于65nm，直接电离致单粒子翻转效应的LET降低到0.5MeV·cm²/mg以下，则会发生质子直接电离致单粒子翻转效应。因此，对于尺寸节点在65nm以下的先进工艺集成电路，计算其在空间质子辐照下的单粒子翻转软错误率不仅需要考虑质子间接电离致单粒子翻转效应，还需要考虑质子直接电离致单粒子翻转效应。

Weibull函数或Bendel函数可以拟合单调变化的曲线，不能拟合非单调变化的曲线。质子间接电离致单粒子翻转效应下的单粒子翻转截面与质子能量的关系曲线是单调增加的，因此可以用Weibull函数或Bendel函数进行拟合。但质子直接电离致单粒子翻转效应下的单粒子翻转截面与质子能量的关系曲线是先增加后减小的，因此不能用Weibull函数或Bendel函数进行拟合，也就无法进一步计算先进工艺集成电路的需要同时考虑质子直接电离和间接电离的单粒子翻转软错误率。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现、精度高的质子致单粒子翻转软错误率的获取方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种质子致单粒子翻转软错误率的获取方法，为：选取不同能量的质子对被测集成电路进行质子单粒子翻转辐照试验，测得被测集成电路在上述各能量质子辐照下质子直接电离和间接电离致单粒子翻转效应的单粒子翻转截面；拟合直接电离获得的单粒子翻转截面与质子能量关系数据点，获得拟合参数并得到软错误率e1、e2；拟合间接电离获得的单粒子翻转截面与质子能量关系数据点，获得拟合参数并得到软错误率e3；计算被测集成电路整体的质子致单粒子翻转软错误率e＝e1-e2+e3。

作为本发明方法的进一步改进：在质子直接电离测试时，进行选取能量在10MeV以下的、不少于5种能量的质子对被测集成电路进行质子单粒子翻转辐照试验。