1、隨著我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展，對抗輻射加固型集成電路的需求更加迫切，與此同時西方發(fā)達國家明確規(guī)定對抗輻射加固技術實行嚴格控制或禁運，于是抗輻射加固型集成電路的研制成為了我國“十一五”和“十二五”期間的一個重要研究方向?？馆椛浞慈劢z可編程只讀存儲器(Programmable Read-Only Memory，PROM)是一種高可靠非易失性存儲器，常被用作航天電子系統(tǒng)中程序代碼以及其他關鍵信息的存儲?？馆椛浞慈劢zPROM存儲器的研制在國內剛剛

2、起步，反熔絲單元器件（以下簡稱“反熔絲器件”）本身的材料、結構、制作工藝、擊穿特性、一致性、可靠性，反熔絲器件的制作工藝與標準互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工藝的兼容性，反熔絲PROM存儲器的輻射效應和抗輻射加固設計等都亟待大量研究。
　　本論文基于上述背景，圍繞抗輻射反熔絲PROM的研制從反熔絲器件、反熔絲PROM芯片（以下簡稱“反熔絲PROM”）

3、、輻射效應和抗輻射加固技術等幾個方面進行了深入研究，具體包括：
　　1.提出了一種新型的與商用閃存（Flash）CMOS工藝兼容的反熔絲器件結構，并通過設計、流片，制備了這種結構的反熔絲器件。針對該新型的反熔絲器件，進行了擊穿電壓、擊穿電流、擊穿時間、擊穿前后電阻值分布的研究，結果顯示該反熔絲器件有著良好的擊穿特性和擊穿后電阻值分布特性。
　　2.基于該新型的反熔絲器件設計并制備了8kbit的反熔絲PROM。通過對制備的新型

4、反熔絲器件的特性分析，設計了反熔絲存儲單元和陣列、地址譯碼電路、編程電路和讀出電路等外圍電路，并基于商用工藝線完成了反熔絲PROM的流片。對反熔絲PROM的功能測試表明該反熔絲PROM可以按位正確實現編程和讀取。
　　3.基于目前國內的地面模擬輻射實驗環(huán)境，對CMOS集成電路總劑量效應和單粒子效應的測試環(huán)境和測試方法進行了研究，給出了完整的實驗流程，并設計了輻射效應測試系統(tǒng)。對比研究了現場可編程門陣列(Field Programm

5、able Gate Array,FPGA)在锎-252源和串列重離子加速器下的單粒子效應的區(qū)別，定量給出了锎-252源在現代集成電路的單粒子輻射效應測試中的局限性。
　　4.通過分析反熔絲PROM的電路結構，得出反熔絲PROM的加固重點在于總劑量（TotalIonizing Dose,TID）效應和單粒子閂鎖（Single Event Latchup，SEL）效應。于是本文針對封閉形柵的TID加固方法和保護環(huán)的SEL加固方法進行了

6、研究。設計和流片制作了不同柵氧層厚度的環(huán)形柵和半環(huán)形柵的NMOS的晶體管，對環(huán)形柵和半環(huán)形柵的面積犧牲和晶體管的寬長比提取進行了研究，提出了一種簡易的半環(huán)形柵寬長比提取方法。并對比研究了不同柵氧厚度的條形柵、環(huán)形柵和半環(huán)形柵的總劑量輻射效應。在商業(yè)CMOS工藝線上實現了保護環(huán)加固方法的流片，并對其面積犧牲和抗SEL性能進行了實驗研究。相關研究為基于CMOS電路的抗輻射加固設計提供了實驗數據，為制定加固方案和預估加固效果提供了重要依據。<

7、br>　　5．對研制的反熔絲PROM進行了抗輻射加固設計和輻射效應實驗研究。通過對反熔絲器件和反熔絲PROM整體電路初步的總劑量和單粒子輻射效應實驗研究，分析了反熔絲PROM各部分的抗輻射能力。實驗結果顯示，反熔絲器件有著良好的抗輻射能力。整個芯片中對 TID輻射敏感的部分為使用高壓器件的泵壓電路和靈敏放大器。通過在外圍CMOS電路中采用保護環(huán)的加固設計方式可以將發(fā)生SEL的線性能量轉移（Linear EnergyTransfer，LE

8、T）閾值從37～52.3MeV·cm2/mg提高到74Mev·cm2/mg以上。
　　6.對比研究了基于靜態(tài)隨機存取存儲器(Static Random Access Memory, SRAM)的 FPGA、Flash存儲器和反熔絲 PROM的輻射效應。對不同特征尺寸的CMOS工藝耐受TID和SEL的能力進行了實驗研究。并對不同類型存儲器的靜態(tài)單粒子翻轉（Single Event Upset，SEU）效應和總劑量功能失效特性進行了對