4.3 辐照实验结果 18

4.4 小结 21

结论 21

致  谢 22

参考文献 22

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.1.1 SOI技术的应用需求

随着科技的进步，人类生存需求的不断提高，科学家将探索的领域逐渐迈向了宇宙。近年来一系列雄心勃勃的太空发展计划都摆上了世界各主要航天大国的日程：美国国家航空和航天局（NASA）早在2006年就宣布重返月球，为了给人类登陆火星做准备，他们还计划于2024年前在月球上建立一个适合人类生存的永久基地；欧空局于2008年正式提出了“先进返回车辆”（ARV）计划；俄罗斯航天局也制定了一个包括登月、载人火星考察以及建设新的空间站等在内的空间发展计划，并希望在2040年前能完成此项任务 [1-2]。最近几年我们国家的航天事业也取得了举世瞩目的成绩。

之所以要大力发展航天科技，不仅是因为它显示了一个国家的科技水平，更重要的是它在国家安全、经济发展、环境监测、减灾救灾等许多领域都发挥了举足轻重的作用。尤其在国防领域，军用卫星如通信卫星、预警卫星、导航卫星、侦察卫星等，给军事指挥提供了重要的参考信息。然而宇宙空间环境存在着各种类型的辐射，给电子系统带来了极大的挑战，尤其是作为核心的集成电路，必须采取有效的加固优化措施来提高它的抗辐射性能。值得提出的是，单纯采用电路设计加固和器件结构加固是无法达到最好的抗辐射性能指标的，需要结合合适的抗辐射材料，SOI材料由于其较好的抗辐射性能，成为该领域研究的热点。

1.1.2 辐射环境

     电子系统周围可能存在的辐射环境包括空间环境、核辐射环境、天然辐射环境、物理实验以及工艺制造产生的辐射环境。不同的辐射环境产生的辐射粒子种类和能量都是不相同的，它们对电子系统材料带来的影响也不相同[3]。

（1）空间辐射环境：地磁层中有重离子，地球的范艾伦带中存在具有高能量的电子和质子，银河宇宙射线、太阳耀斑也都会产生高能的重离子和质子。

（2）核辐射环境：在大气内外层发生的核爆炸过程中会产生一系列的高能量X射线、γ射线以及中子，对电子系统内部的材料、器件和集成电路产生辐射效应，核实验堆也会产生γ射线以及中子。核辐射环境一般会比空间辐射环境产生更高的辐射通量和剂量[4]。

（3）天然辐射环境：半导体集成电路的封装材料中含有天然的发射性杂质，主要辐射α射线，严重时会导致集成电路发生逻辑性的软错误。

（4）物理实验及工艺制造产生的辐射环境：高能物理实验中有时会使用高能的电子或质子束来研究短寿命的基本粒子，一些生产工艺也会使用高能离子、X射线等来进行生产制造，如离子注入、电子束光刻、X射线光刻工艺。

 电子系统的应用环境不相同，所面临的辐射环境也不一样，因此产生的效应也不同。辐射效应主要包括瞬时辐射剂量率效应、单粒子效应、总剂量效应等。本论文主要研究的是总剂量辐射效应，它是累积剂量的电离辐射效应，是一个长期导致器件失效的过程。一个带能的光子或粒子穿过固态物质时会以各种方式损失其能量，单位质量物质沉积在靶材上的能量称为剂量（D），样品在受辐射期间内吸收的累积剂量则称为总剂量，单位为拉德（rad）。因为能量损失与靶材的密度有关，一般对Si就称为rad（Si），表示每克硅上沉积10-5J的辐射能量。