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SOI技术的抗辐照能力报告 目录 1 关于SOI抗辐照技术的可行方案 3 2 SOI技术简介 4 2.1 SOI技术的定义 4 2.2 SOI技术的特点 4 3 SOI技术的研究现状 7 3.1 常用的四种抗辐射材料 7 3.2 SOI技术的应用 7 3.3 SOI技术国际主流公司 8 3.4 SOI产业联盟 9 3.5 国内SOI技术研究 9 3.6 SOI技术的市场份额 10 4 空间辐射问题 10 4.1 航天器面临的辐射环境 10 4.2 电子元器件所受到的辐射效应 12 5 SOI抗辐照技术 13 5.1 SOI技术的抗辐射指标 13 5.2 SOI器件实例 13 5.3 SOI技术和体硅CMOS技术两种技术抗辐射能力的对比 14 5.4 SOI不加固的抗辐照性能 14 5.5 体硅不进行抗辐射加固的抗辐照性能 15 5.6 目前国内SOI技术的工艺水平 16 5.6.1 0.8um工艺芯片的集成度 16 5.6.2 0.8um工艺与0.18um工艺集成度的差异 17 6 STI侧沟道隔离技术 17 6.1 隔离的目的 17 6.2 隔离技术的要求 18 6.3 常见的隔离工艺技术 18 6.4 LOCOS隔离技术 18 6.5 改进的LOCOS结构隔离技术 20 6.6 STI隔离技术 22 1 关于SOI抗辐照技术的可行方案 国内现有四家做抗辐照方面研究的单位： 七七一所：目前在抗辐照芯片开发方面，工艺比较落后； 七七二所：用体硅进行抗辐照加固做了一批抗辐照芯片，采用0.18um工艺，在中芯国际流片，抗辐照指标达不到航天水平，只有一款芯片投入了实际应用，最近出了问题；而且芯片封装仅有391个引脚。 58所：采用0.5um SOI技术生产抗辐照芯片，集成度只有20到30万门，频率只能到10到20 MHz，但是芯片封装能达到1000多个引脚。 中科院微电子所：采用0.18um SOI技术生产抗辐照芯片，正在做几款SOI芯片，最近有一款4M的存储器已经研发成功，集成了1200万个晶体管，抗辐照总剂量水平为300 Krad，无单粒子闩锁效应，抗单粒子翻转比体硅好，具体指标待论证。集成度在300万门以上没有问题，频率能达到40到50 MHz，采用上海宏力公司的生产线。 经过窦老师的调查研究和实地考察，结合我们组所做的一些调研，得出了关于SOI抗辐照技术的可行方案，如下： 采用中科院微电子所的技术和宏力公司的生产线来生产SOI抗辐照芯片，SOI晶圆从上海新傲公司买或者从国外买。 2 SOI技术简介 2.1 SOI技术的定义 SOI技术是指：在硅衬底上嵌入绝缘体埋层，再在埋层上生长单晶硅薄膜的材料制备技术。 SOI是英文Silicon On Insulator的缩写，指的是绝缘层上的硅。SOI技术是指在绝缘层上形成一层具有一定厚度的单晶半导体硅薄膜的材料制备技术。SOI材料可实现完全的介质隔离，与由PN结隔离的体硅相比，具有无闩锁、高速率、低功耗、集成度高、耐高温等特点，在便携式电子产品、航天、卫星通讯等领域均受到普遍重视，被称为“21世纪的微电子技术”。 SOI(Silicon-On-Insulator)字面意思是绝缘体上硅，可以理解为一种特殊结构的硅材料。而SOI技术却包含非常丰富的内容。SOI技术也包括材料、器件和集成电路制造技术。 2.2 SOI技术的特点 SOI技术作为一种全介质隔离技术，有着许多体硅技术不可比拟的优越性。在SOI技术中，器件仅制造于表面很薄的硅膜中，器件与衬底之间由一层隐埋氧化层隔开，正是这种独特的结构使得SOI技术具有了体硅器件所无法比拟的优点。SOI CMOS器件具有功耗低、抗干扰能力强、集成密度高（隔离面积小）、速度高（寄生电容小）、工艺简单、抗辐照能力强，并彻底消除了体硅CMOS器件的寄生闩锁效应等优点。随着SOI顶层硅膜厚度减薄到全耗尽工作状态（硅膜厚度小于有效耗尽区宽度）时，全耗尽的SOI器件将比传统SOI器件具有更优越的特性，这种全耗尽SOI结构更适合于高性能ULSI和VHSI电路。综合来说，SOI器件和电路主要具有如下特点： 抗辐照特性好：SOI技术采用全介质隔离结构，彻底消除了体硅CMOS电路的闩锁(latch-up)效应，且具有极小的结面积，因此具有非常好的抗软失效、瞬时辐照和单粒子（α粒子）翻转能力。 功耗低：功耗包括静态功耗和动态功耗两部分，其中静态功耗Ps依赖于泄漏电流和电源电压，即，在全耗尽SOI器件中，陡直的亚阈值斜率接近理想水平，泄漏电流很小，静态功耗很小；动态功耗由电容C、工作频率f及电源电压决定：，在全耗尽SOI电路中，结电容降低且具有极小的连线电容 ，因此动态功耗也大大降低。 速度高：全耗尽S