电磁环境中电子器件的失效分析

以现在应用较广泛的电子器件-MOS器件在电磁环境中的失效建模为例,针对MOS器件受到电磁脉冲和周期脉冲的冲击后,所表现出来的失效特征,得出它符合基于随机过程的退化失效模型所描述的结论.根据结论和两种电应力的特点,分别提出基于随机过程的失效建模和动态应力-强度干涉建模.通过模型的建立和分析,初步制定出电子器件失效的试验方案.     

MOS器件的ESD失效

静电放电(ESD)对半导体器件,尤其是金属氧化物半导体(MOS)器件的影响日趋凸显,而相关的研究也是备受关注.综述了静电放电机理和3种常用的放电模型,遭受ESD应力后的MOS器件失效机理,MOS器件的两种失效模式;总结了ESD潜在性失效灵敏表征参量及检测方法;并提出了相应的静电防护措施.     

深亚微米pMOS器件HCI退化建模与仿真方法

研究了深亚微米pMOS器件HCI(hot carrier injeotion)退化模型.采用流函数分析方法提出一种时变栅电流物理描述,基于这一栅电流模型改进了pMOS器件的HCI退化模型,并在该模型基础上提出一种HCI退化可靠性仿真方法,用于对静态应力条件下器件的HCI退化程度进行预测.最后给出了仿真结果对比.该方法已被用于XDRT可靠性工具中进行器件HCI退化分析.     

深亚微米pMOS器件HCI退化建模与仿真方法

研究了深亚微米pMOS器件HCI(hot carrier injeotion)退化模型.采用流函数分析方法提出一种时变栅电流物理描述,基于这一栅电流模型改进了pMOS器件的HCI退化模型,并在该模型基础上提出一种HCI退化可靠性仿真方法,用于对静态应力条件下器件的HCI退化程度进行预测.最后给出了仿真结果对比.该方法已被用于XDRT可靠性工具中进行器件HCI退化分析.     

直接隧穿应力下超薄栅氧MOS器件退化

研究了栅氧厚度为1.4nm MOS器件在恒压直接隧穿应力下器件参数退化和应力感应漏电流退化.实验结果表明,在不同直接隧穿应力过程中,应力感应漏电流(SILC)的退化和Vth的退化均存在线性关系.为了解释直接隧穿应力下SILC的起因,建立了一个界面陷阱和氧化层陷阱正电荷共同辅助遂穿模型.     

动态应力下MOS器件热载流子效应研究

研究了 MOS器件中的热载流子效应 ,在分析了静态应力下 MOSFET寿命模型的基础上 ,提出了动态应力条件下 MOSFET的寿命模型。此外 ,还研究了沟道热载流子的产生和注入与器件偏置条件的关系 ,讨论了热载流子效应对电路性能的影响。通过对这些失效因素的研究和通过一定的再设计手段 ,可以减少热载流子效应导致的器件退化     

MOSFET的热载流子效应及其表征技术

介绍了热载流子引起MOS器件退化的机制及其退化模型、最大应力模式和典型的寿命预测模型等，并对器件退化的表征技术进行了概述。     

中规模CMOS电路的电离辐射效应

本文报道了国产中规模体硅CMOS电路在~(60)Coγ射线和1.5MeV电子辐照下的总剂量效应的研究结果。试验表明,器件的软失效(参数退化达到某一损伤阈值)通常在400Gy(Si),而逻辑功能的失效则发生在1000Gy(Si)以后。同时,器件的软失效与辐照偏置条件没有明显的依赖关系,但软失效的参数却依赖于偏置条件及各厂家MOS工艺的差异。     

直接隧穿应力下超薄栅氧MOS器件退化

研究了栅氧厚度为1.4nm MOS器件在恒压直接隧穿应力下器件参数退化和应力感应漏电流退化. 实验结果表明,在不同直接隧穿应力过程中,应力感应漏电流（SILC）的退化和Vth的退化均存在线性关系. 为了解释直接隧穿应力下SILC的起因,建立了一个界面陷阱和氧化层陷阱正电荷共同辅助遂穿模型.     

基于加速退化的电子设备可靠性分析

提出了电子设备在退化状态下的可靠性分析问题,通过建立电子设备退化失效模型与失效阈值,解决了有正常退化数据的电子设备可靠性问题。在此基础上,研究了加速退化时的电子设备退化问题,利用加速试验来分析电子设备在非加速状态下的退化失效,从而解决了非加速状态时退化数据不足以进行可靠性分析的问题。最后,给出了计算实例。     

脉冲应力增强的NMOSFET's热载流子效应研究

 本文研究了交流应力下的热载流子效应,主要讨论了脉冲应力条件下的热空穴热电子交替注入对NMOSFET's的退化产生的影响.在脉冲应力下,阈值电压和跨导的退化增强.NMOSFET's在热空穴注入后,热电子随后注入时,会有大的退化量,这可以用中性电子陷阱模型和脉冲应力条件下热载流子注入引起的栅氧化层退化来解释.本文还定量分析研究了NMOSFET's退化与脉冲延迟时间和脉冲频率的关系,并且给出了详细的解释.在脉冲应力条件下,器件的热载流子退化是由低栅压下注入的热空穴和高栅压下热电子共同作用的结果.     

电磁脉冲对GaAs LNA损伤及其分析

介绍了电磁脉冲对GaAs低噪声放大器(LNA)损伤机理和损伤模式.利用特定电磁脉冲信号对其进行损伤,通过开帽内部目检、扫描电镜等失效手段和方法,针对该低噪声放大器在电磁脉冲实验中损伤机理及损伤模式进行了分析与讨论.实验表明,GaAs低噪声放大器的可靠性问题主要表现为有源器件、无源器件和环境因素等引入损伤退化,主要失效部位表现为有源器件,指出了对GaAs器件加固的一些措施,对器件设计者和使用者具有一定的参考意义.     

VDMOSFET HEF degradation modelling considering turn-around phenomenon

Gate oxide failure of power VDMOSFET has been researched for a long time. For BTI parameter degradation, some models are proposed. However, the degradation modelling of HEF still have challenges, one of which is the turn-around phenomenon. Due to the existence of the turn-around point, the threshold voltage degradation model under HEF cannot be described using classical models. Aiming at this problem, the experimental study and the argument are proposed in this paper. First, the theoretical model assumption is discussed based on the degradation mechanism. Second, the HEF stress experiments are carried out to acquire experimental data. Then the model fitting is processed. A three-phase model is proposed to describe threshold voltage degradation under HEF stress.     

高空核爆环境下飞行控制系统的防护方法

针对高空核爆引起的强电磁辐射使空间飞行器控制系统发生瞬时和持续的功能降级以及失效的问题,分析了强电磁辐射对空间飞行器飞行控制系统的潜在威胁和损伤效应,提出了强电磁脉冲辐射和强射线辐射环境下飞行控制系统的一些防护概念和方法。这些方法应用于飞行控制系统抗辐射加固设计,可显著提高空间飞行器抗强电磁辐射损伤能力。     

Hot carrier analysis in low-temperature poly-Si thin-film transistors using pico-second time-resolved emission microscope

We have analyzed degradation of N-channel thin-film-transistor (TFT) under dynamic stress using a pico-second time-resolved emission microscope. We have successfully detected emission at pulse fall edge for the first time. Emission intensity increased with the decrease of pulse fall time. As the degradation depended on the pulse fall time, this dependence clearly illustrates that hot electrons are the dominant cause of the degradation under dynamic stress. Based on these dependences, we proposed a model considering electron traps in the poly-Si.     

某型电台的HEMP辐照效应试验及电磁损伤评估方法研究

为检验电台类装备在高空核爆电磁脉冲（high-altitude electromagnetic pulse, HEMP）环境下的生存能力,降低系统电磁脉冲易损性评估中的不确定度,设计了系统级HEMP辐照试验方案及易损性试验评估流程,建立了基于故障树模型的电台电磁损伤评估算法. 以欧讯SG-7200型超短波电台的电磁易损性评估为例,应用电磁损伤评估算法开展威胁级辐照试验. 试验结果表明:电台在50 kV/m的辐照试验中发生跳频现象,通信故障;在故障树模型中,根据多次试验数据得到该型电台在50 kV/m的威胁级辐照试验中系统失效概率为78.83%.     

ESD-induced degradation of vertical-cavity surface-emitting lasers

The sensitivity of proton implanted, vertical-cavity surface emitting lasers (VCSELs) to electrostatic discharge (ESD) pulses is investigated under human body model test conditions. Rather low degradation threshold pulse amplitudes were observed in forward bias (+1500 V) as well as reverse bias (-800 V) step stress tests. Monitoring both the electrical and optical parameters of the VCSELs during ESD stress, it was found that in forward bias ESD stress tests the optical degradation precedes the electrical degradation     

GaAs器件电磁脉冲效应实验与毁伤机理研究

介绍了GaAs低噪声器件电磁脉冲效应实验响应的易损敏感端,对所确定的敏感端注入电磁脉冲方渡,研究了器件在静态时的损伤阈值.根据GaAs器件易损性薄弱环节,从GaAs器件的结构、内部缺陷等出发,探索电磁脉冲对GaAs器件易损性薄弱环节的损毁机理.通过对毁伤实验分析,进一步阐述了电磁脉冲对器件存在潜在不稳定性失效,对器件和整机系统设计者和使用者具有一定的参考意义.GaAs微波低噪声器件在EMP正脉冲注入情况下,获得的损伤阈值约为3.024μJ.在EMP负脉冲注入情况下,损伤阈值约为10.02μJ.初步认为GaAs FET的正脉冲EMP比负脉冲EMP更易损伤.     

电磁干扰脉冲流统计模型

使用“脉冲信号流统计理论”建立了由群体电磁干扰源产生的电磁干扰脉冲流的一维概率密度函数（ｐｄｆ）统计模型具有普遍性特点。分析了建立了杂乱脉冲干扰流和来自有限，无限数量干扰源干扰流的统计模型。