磁随机存储器总剂量效应及退火特性研究

张浩浩^1,2,3，毕津顺^1,2,3，王海滨^4,5，呼红阳^1,2,3，李金^1,2,3，季兰龙^1,2,3，郝乐³，于庆奎⁶，罗磊⁶，孙毅⁶，刘明^1,2,3

1. 中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室2. 江苏先进生物与化学制造协同创新中心3. 中国科学院微电子研究所4. 河海大学物联网工程学院5. 加拿大萨斯喀彻温大学6. 中国空间技术研究院宇航物资保障事业部

摘 要：本文对一款16Mb并口型磁随机存储器(MRAM)进行了Co60总剂量辐照和室温退火实验,深入研究了磁随机存储器的总剂量效应和退火特性。基于Verigy 93000芯片自动测试设备测试了磁随机存储器的直流/交流参数和功能,从中筛选出总剂量敏感参数,并根据敏感参数随总剂量及退火时间的变化趋势,深入分析了磁随机存储器总剂量效应的物理机制。研究表明辐照在器件浅槽隔离(STI)氧化物结构中产生的大量陷阱电荷,是导致芯片电参数失效的主要因素。总剂量辐照过程中产生的大量氧化物陷阱电荷在室温下发生退火效应,使得芯片的电参数和功能得到恢复。本文的实验数据和理论分析有助于国产宇航级磁存储器的研制开发。

关键词：磁随机存储器;总剂量效应;室温退火;抗辐照;