总剂量辐射环境中的静态随机存储器功能失效模式研究

郑齐文余学峰崔江维 郭 旗 任迪远 丛忠超3)

1)(中国科学院新疆理化技术研究所，乌鲁木齐 830011)

2)(新疆电子信息材料与器件重点实验室，乌鲁木齐 830011)

3)(中国科学院大学，北京 100049)

(2012年12月30日收到;2013年1月30日收到修改稿)

1 引言

静态随机存储器是数字处理、信息处理、自动控制设备中重要组成部件，被广泛应用到航天器和卫星的控制系统中[1].空间辐射环境中的带电粒子(如电子、质子与带电重粒子)和宇宙射线会对SRAM器件造成辐射损伤，引起诸如数据存取速率、噪声容限、功耗电流等特性参数的剧烈变化，甚至造成数据错误或功能完全失效，严重威胁航天器工作的可靠性和安全性[2].因此，研究SRAM器件的辐射效应具有重要现实意义和必要性.

自上世纪70年代起，国内外针对SRAM的总剂量辐射效应开展了大量研究[3-9].目前关于SRAM总剂量辐射损伤机理的基本认识是：辐射在栅氧化物和隔离氧化物中引入的氧化物陷阱电荷及界面陷阱电荷引起晶体管阈值电压漂移及漏电，积累到一定程度造成SRAM功能失效，在参数测试上表现为随着总剂量辐射静态功耗电流增加，累积到一定剂量器件功能失效[3].

目前关于SRAM总剂量功能失效的研究大部分集中在物理层面，少有在电路级别关于失效模式的探讨，且对不同工艺及电路结构的器件采用不同的实验方法得出了不同的结论[10-12].

实际上，由于SRAM器件内部电路结构复杂，宏观电参数的测试结果很难体现器件内部的损伤信息，使得目……