专利名称：对pdsoi器件单粒子翻转的仿真分析电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件辐照仿真分析技术领域，特别涉及一种对PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路。
背景技术：
目前，在宇航级微处理器和存储器设计过程中，主要考虑单粒子效应和总剂量效应。相比之下，随着器件尺寸的减小，单粒子效应的影响在加重。由于PDSOI CMOS电路实现了完全的介质隔离，BOX (buried oxide)层的存在，器件存在一个浮空，使得其存在寄生双极晶体管效应。当高能带电粒子穿过PDSOI器件体区或者靠近体区的漏区部分，损失能量，沿着入射路径离化产生电子空穴对。这些电子空穴对产生的电荷，部分将流出漏端直接翻转输出结点逻辑值；另一部分将淀积到体区，抬高体区电位，开启PDSOI寄生双极管效应，加重了输出的单粒子翻转效应。在一个电路单元中，由于NMOS管的寄生双极管NPN的放大倍数大，使得NMOS管的翻转LET阈值决定着整个电路的翻转LET阈值。在针对单粒子仿真计算方面，对PDSOI工艺下的电路单元，分析手段一般采用单粒子翻转的二维数值模拟。但是这严重制约了评估对象的规模，大大拖延了产品研发的周期。为了解决这一问题，现有方法为采用对MESSENGER双指数电流源进行系数修正， 再得到的电流源直接并联到关注的MOS管漏端和源端，从而进行电路仿真加大仿真规模， 加快仿真速度。这样做对于PDSOI器件是不精准的，原因有两个其一，双指数电流源的指数系数是通过曲线拟合得到的，对于粒子撞击不同的位置不能灵活改变，使最终计算对象单一，导致结果过于乐观或者悲观。其二，双指数电流源的电流没有流过器件的体区，其特有的三极管没有开启，最后计算的输出节点翻转电荷比实际要乐观的多。所以，对于PDSOI 单粒子模拟，双极管寄生效应的拟合很重要。BSIMS0I中引入了寄生三极管的几个效应，但是对于单粒子效应下大电流的状态，精度是不够的。
发明内容
本发明目的之一在于提供一种用电路仿真代替TCAD 二维仿真分析单粒子翻转效应，加大单粒子翻转分析对象的规模，并使得分析更加快捷，提高工作效率而产生的对 PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路。根据本发明的一个方面提供一种对PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路包括带电流源的三极管模型和NMOS管；三极管模型并联到NMOS管上；三极管模型的三极管的发射极连接NMOS管源极，基极连接NMOS管体引出，集电极连接NMOS管漏极。本发明通过采用由带电流源的三极管模型和NMOS管等构成的仿真分析电路提供了一种针对PDSOI器件单粒子翻转仿真分析方法，实现了利用电路仿真代替TCAD 二维仿真分析单粒子翻转效应，加大了单粒子翻转分析对象的规模，并使得分析更加快捷，很大程度提高工作效率。
图1是本发明实施例提供的对PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路的电路图；图2是本发明提供的对PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路一具体实施例的电路图；图3是分别通过TCAD 二维模拟和本发明提供的仿真分析电路模拟的NMOS管输出电流以及输出收集电荷的对比图；图4是分别通过TCAD 二维模拟和本发明提供的仿真分析电路模拟的NMOS管输出电压对比图。
具体实施例方式如图1所示，本发明实施例提供的对PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路。该仿真分析电路包括带电流源Ip的三极管模型和NMOS管；将带电流源Ip的三极管模型并联到NMOS管上，三极管Q的发射极连接NMOS管源极，三极管Q的基极连接NMOS管体弓|出，三极管Q的集电极连接NMOS管漏极。在NMOS管源极与体弓I出并联两个电阻。带电流源Ip的三极管模型结构为在三极管Q的基极和集电极之间并联一个电容 Cbc，在基极和发射极之间并联一个电容Cbe。当进行仿真分析时，首先基于SPICE晶体管Gummel-Poon的模型，提取NMOS管的寄生三极管的直流和交流模型。然后，在三极管Q发射极和基极之间并联一个电流源Ip。电流源Ip与单粒子入射电荷Qtotal，粒子入射点距离漏结的位置xs，电子扩散系数Dn相关，
120Ip = -^[exp(-3t/tT)~ exp(-4i / tT)]其中Ip为电流源Ip的电流值。
“,最后，把以上带电流源Ip的三极管模型并联到关注的敏感NMOS管上，三极管的发射极连接NMOS管源极，三极管的基极连接NMOS管体引出，三极管的集电极连接NMOS管漏极，形成最终的针对PDSOI器件单粒子翻转模型。双极三极管可采用NPN，Cbe与Cbc为BJT GP模型中三极管的结电容。为了更精确拟合不同位置的离子撞击，xs < L/2，其中L为沟道长度。在用此带电流源Ip的三极管模型并联到NMOS管三端时，需要将NMOS管S0IBISM 模型中的漏结电容和源结电容设为0。并且在NM0SBSIMS0I模型中需要保证体电阻不为0。图2示出了本发明提供的对PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路一具体实施例的电路图。在图1提供的对PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路结构的基础上，在三极管Q的基极串接NMOS晶体管的管体引出；三极管Q的发射极连接到NMOS晶体管的管源极， 再接地；三极管Q的集电极连接到NMOS晶体管的管漏极，从交点处引出一条线串接一个电容CL后也接地。PMOS晶体管的管源极与NMOS晶体管的管漏极相接，PMOS晶体管的管漏极与管体引出之间串接一个电源VDD。然后PMOS晶体管和NMOS晶体管的栅极相连，与产生电压信号端连接。图3与图4分别示出了图3中NMOS管漏端电流，漏端收集的电荷总数以及输出翻转电压形状与TCAD 二维仿真结果的对比。从图3与图4可以看出，本发明提供的这种对PDSOI器件单粒子翻转仿真分析方法的模拟数据可以比较好的和2-D仿真结果吻合，从而实现更精确，实用，快捷的，针对电路级单粒子翻转效应模拟。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种对PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路，其特征在于，包括带电流源的三极管模型和NMOS管；所述三极管模型并联到所述NMOS管上；所述三极管模型的三极管的发射极连接所述NMOS管源极，基极连接所述NMOS管体弓丨出，集电极连接所述NMOS管漏极。
2.根据权利要求1所述的仿真分析电路，其特征在于所述三极管模型结构为在所述三极管的基极和集电极之间并联一个电容，在基极和发射极之间分别并联一个电容和一个电流源。
3.根据权利要求2所述的仿真分析电路，其特征在于所述三极管采用NPN三极管，两个所述电容为所述三极管的结电容。
4.根据权利要求1所述的仿真分析电路，其特征在于 在所述NMOS管的体引出和源极之间并联两个电阻。
5.根据权利要求1所述的仿真分析电路，其特征在于所述电流源与单粒子入射电荷Qtotal、粒子入射点距离漏结的位置xs，电子扩散系数 Dn相关，
所述粒子入射点距离漏结的位置xs<L/2，其中L为沟道长度。
全文摘要
公开了一种对PDSOI器件单粒子翻转的仿真分析电路包括带电流源的三极管模型和NMOS管；所述三极管模型并联到所述NMOS管上；所述三极管模型的三极管的发射极连接所述NMOS管源极，基极连接所述NMOS管体引出，集电极连接所述NMOS管漏极。本发明通过采用由带电流源的三极管模型和NMOS管等构成的仿真分析电路，提供了一种针对PDSOI器件单粒子翻转仿真分析方法，实现了利用电路仿真代替TCAD二维仿真分析单粒子翻转效应，加大了单粒子翻转分析对象的规模，并使得分析更加快捷，很大程度提高工作效率。
文档编号G06F17/50GK102479270SQ20101056606
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者毕津顺, 罗家俊, 范紫菡 申请人:中国科学院微电子研究所