大和超大规模集成电路的加固是卫星抗辐射加固的基础.采用束流直径与芯片工艺水平相当的重离子微束研究单粒子效应的微观机制是地面模拟研究中最有效的手段之一.它可确定芯片不同区域的敏感度;确定电荷产生、放大和收集的机制,详细给出易损单元的位置分布、尺寸、其与材料和工艺等参数的定量关系,对提高国产加固芯片抗单粒子容限具有重要意义。
为了获得高品质的重离子微束,以满足国内开展星载微电子器件单粒子效应机理研究工作的需要,采取针孔准直技术,在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上建立了重离子微束辐照装置。在项目实施过程中,本研究组自行研制出符合要求的针孔,并对针孔控制平台、显微镜定位系统以及束流诊断系统进行了改善。使用重离子微束辐照塑料径迹探测器,对装置性能进行了测试。辐照后的样品经化学蚀刻后在扫描电子显微镜下观测其束点分布,根据束点分布来确定微束尺度。结果表明使用2um×3um针孔,获得了能量48MeV、束点尺度2.2 um×3.1um的S-32重离子微束。使用该微束辐照东北微电子研究所提供的pn结二极管,测量了产生收集的电荷量与入射束点位置之间的关系。此外,与西北核技术研究所和东北微电子研究所合作,使用145 MeV的Br-79微束辐照东北微电子研究所研制的2K SRAM,测量了单粒子翻转与入射位置间的关系(即单粒子翻转成像技术),确定了该存储器的单粒子翻转敏感区域的位置和面积,并对其进行了数值模拟研究。上述试验结果表明建立的重离子微束辐照装置已初步满足目前国内开展星载器件单粒子效应机理研究工作的需要。