浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法

本发明涉及电离辐射剂量探测方法，具体涉及一种浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法。

背景技术：

1、浮栅晶体管最早是kahng d和sze s m等提出，其结构具有浮栅中电荷量可控和电荷存储的功能，通过编程和擦除操作来完成对浮栅电荷的控制。浮栅晶体管具有存储电荷的特性，且在编程后浮栅电荷能够长久的保持。浮栅剂量计的工作原理是利用射线在浮栅晶体管灵敏区沉积能量后导致浮栅存储的电荷丢失，丢失电荷造成器件电参数变化与辐射剂量有一定的对应关系来确定辐射剂量的。

2、浮栅剂量计仅能测试器件表面的平衡剂量，对于微电子器件的辐照试验，由于辐射介质的体积很小，成分和器件结构复杂，在灵敏区内难以实现次级电子平衡条件。浮栅剂量计难以测量器件内部的剂量分布，目前缺乏一些方法对器件内部的剂量进行分析修正，从而确保能够精确得到浮栅晶体管灵敏区的吸收剂量。

技术实现思路

1、本发明提供了一种浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，用于解决目前射线辐照浮栅晶体管难以快速精确确定实现次级电子平衡时浮栅晶体管灵敏区吸收剂量的问题。当浮栅晶体管到达次级电子平衡时，其灵敏区也达到次级电子平衡，因此能够确保得到的浮栅晶体管灵敏区吸收剂量的准确性。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：

4、步骤1，计算射线在不同材料中对应的深度-剂量曲线，根据深度-剂量曲线获得浮栅晶体管灵敏区的吸收剂量达到峰值时对应的厚度，该厚度为浮栅晶体管到达次级电子平衡时所需的厚度；

5、若浮栅晶体管到达次级电子平衡时所需的厚度大于浮栅晶体管的厚度，则在浮栅晶体管的前表面设置前平衡层，使得添加前平衡层后的浮栅晶体管的厚度至少等于该浮栅晶体管到达次级电子平衡时所需的厚度；

6、若所需的厚度值小于浮栅晶体管的厚度，执行步骤2；

7、步骤2，通过查阅浮栅晶体管的技术资料，得到实际使用的浮栅晶体管的封装层的材料类型和厚度、钝化层的材料类型和厚度以及灵敏区的材料类型和厚度；

8、步骤3，通过步骤2得到的浮栅晶体管的封装层厚度、钝化层厚度和灵敏区厚度，计算浮栅晶体管的厚度不小于浮栅晶体管到达次级电子平衡时所需的厚度时浮栅晶体管中氧化层的吸收剂量，并与浮栅晶体管达到次级电子平衡时氧化层的吸收剂量进行比较，对比结果表示为比值系数ratio，当比值系数ratio＝1，说明浮栅晶体管灵敏区达到次级电子平衡，保证了浮栅晶体管的吸收剂量达到峰值，精确得到了浮栅晶体管灵敏区的吸收剂量；

9、若比值系数ratio不等于1，则需要再计算浮栅晶体管的灵敏区剂量乘以剂量转换因子进行校正；

10、步骤4，使用与步骤1相同的射线辐照浮栅晶体管，计算出浮栅晶体管灵敏区在相同射线辐照下对应的剂量转化因子df，根据df值，从而精确得到实际情况下该射线辐照浮栅晶体管时，浮栅晶体管灵敏区的吸收剂量。

11、进一步地，步骤1中，所述具体如下：

12、使用射线辐照浮栅晶体管，通过使用蒙特卡洛方法将浮栅晶体管的参数、辐射粒子种类及能量带入后计算出浮栅晶体管吸收的辐射剂量随厚度变化的深度-剂量分布曲线，并从深度-剂量分布曲线中得到浮栅晶体管灵敏区的吸收剂量达到峰值时对应的厚度，该厚度即为浮栅晶体管达到次级电子平衡所需的厚度；

13、若浮栅晶体管的实际厚度小于浮栅晶体管达到次级电子平衡所需的厚度，则在浮栅晶体管的前表面设置前平衡层，用于保证浮栅晶体管的厚度达到次级电子平衡的要求；

14、若所需的厚度值小于浮栅晶体管的厚度，执行步骤2。

15、进一步地，步骤1中，所述前平衡层的材料为水等效平衡材料。

16、进一步地，步骤3具体如下：

17、通过使用蒙特卡洛罗方法计算添加前平衡层后的浮栅晶体管氧化层吸收辐射剂量的数值d和浮栅晶体管达到次级电子平衡时氧化层的吸收剂量数值d；

18、比值系数ratio＝d/d；

19、当比值等于1时，说明在该前平衡层厚度时，浮栅晶体管灵敏区达到次级电子平衡，并得到此时浮栅晶体管的厚度，保证了浮栅晶体管的吸收剂量达到峰值进而确保测量的吸收剂量准确性；

20、当比值系数ratio大于1说明浮栅晶体管氧化层实际吸收剂量大于满足测试条件的剂量计测量得到的吸收剂量，比值系数ratio小于1则说明浮栅晶体管氧化层实际吸收剂量小于满足测试条件的剂量计测量得到的吸收剂量，此时，需要再计算浮栅晶体管的灵敏区剂量乘以剂量转换因子进行校正；

21、若浮栅晶体管本体的厚度不小于到达次级电子平衡时所需的厚度，则d为浮栅晶体管氧化层实际吸收辐射剂量的数值。

22、进一步地，步骤4具体如下：

23、通过对浮栅晶体管建模，使用与步骤1中相同的射线辐照浮栅晶体管的氧化层，计算得到浮栅晶体管氧化层在射线下的剂量转换因子df，式中k为实际情况下射线辐照时浮栅晶体管中氧化层的吸收剂量；而k为理论情况下射线辐照时浮栅晶体管达到次级电子平衡时氧化层的吸收剂量数值；

24、当测得射线对应的df值后，剂量转换因子df与实际测量得到的灵敏区吸收剂量相乘进行校正，得到精确的灵敏区吸收剂量。

25、进一步地，步骤1中，通过射线辐照二氧化硅、硅以及铝，获得射线在二氧化硅、硅以及铝中对应的深度-剂量曲线。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

27、本发明提供的一种浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，可以通过计算浮栅晶体管灵敏区吸收剂量达到峰值时的厚度也是达到次级电子平衡时的厚度，快速得到射线进行辐照时浮栅晶体管达到次级电子平衡时的厚度，最终使得在射线辐照时浮栅晶体管达到次级电子平衡，当浮栅晶体管达到次级电子平衡时，其灵敏区也达到次级电子平衡，从而保证了浮栅晶体管吸收剂量的准确。

28、本发明中的方法简单快捷，实用性强，更可以为浮栅晶体管在空间环境辐射剂量在轨精确测量和修正技术的研究给予重要技术支持，同时也为高精度浮栅剂量计的设计和研制提供一定的理论依据。

技术特征：

1.一种浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，其特征在于，步骤1中，所述具体如下：

3.根据权利要求2所述的浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，其特征在于：

4.根据权利要求1或2所述的浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，其特征在于，步骤3具体如下：

5.根据权利要求4所述的浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，其特征在于，步骤4具体如下：

6.根据权利要求5所述的浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，其特征在于，步骤1中，通过射线辐照二氧化硅、硅以及铝，获得射线在二氧化硅、硅以及铝中对应的深度-剂量曲线。

技术总结
本发明涉及一种浮栅晶体管达次级电子平衡时灵敏区吸收剂量的计算方法，解决目前射线辐照浮栅晶体管难以快速精确确定实现次级电子平衡时浮栅晶体管灵敏区吸收剂量的问题。本发明包括如下步骤：步骤1，计算射线在不同材料的深度‑剂量曲线；步骤2，获得实际用浮栅晶体管结构数据；步骤3，步骤2中的数据，计算浮栅晶体管添加前平衡层后氧化层的吸收剂量与浮栅晶体管达到次级电子平衡时氧化层的吸收剂量比值等于1时浮栅晶体管灵敏区的吸收剂量；步骤4，若比值不等于1，使用多射线辐照浮栅晶体管，计算射线辐照下对应的剂量转化因子DF，根据DF值，精确的得到实际情况下该射线辐照浮栅晶体管时，浮栅晶体管灵敏区的吸收剂量。

技术研发人员：孙静,荀明珠,李豫东,马函,任李贤,何承发,郭旗
受保护的技术使用者：中国科学院新疆理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15