线性等效激光LET简介及应用场景

为了比较激光和重离子与硅材料的两种相互作用所引起的电离过程及其诱发的单粒子效应，一般采用的激光能量等效重离子LET值的等效原则是假设在单位距离上产生的电子-空穴对数目相同。在这里，我们基于描述单粒子效应的平行管道（RPP）模型来对激光能量等效重离子LET值的计算进行分析。该模型假定样品内的单粒子效应敏感体积可以定义为平行六面体，电子-空穴对产生率对体积和时间的积分与有效沉积电荷成比例，通过数值计算来确定沉积电荷是否超过临界电荷，从而决定是否发生单粒子效应。等效计算分析中的另一个假设就是认为平行六面体的侧向尺寸无限大，这样模型可以简化，体积就可由层的厚度d来表征。在这种情况下，可以对平行管道模型加以拓展，用来描述激光束与半导体材料的相互作用。基于上述分析，我们可以认为当在厚度为d的器件敏感层中产生同样数量的电子-空穴对时，激光束和重离子诱发的单粒子效应能够被等效，即：

用式（2.5-1）和式（2.5-2）描述的产生率可以得出：

然后，对于能量为EL的激光脉冲，“激光等效重离子LET”Le被定义为在厚度为d的器件敏感层中沉积相同数量的载流子的重离子LET。

式中，等效系数Ke由下式给出：

对一般集成电路而言，其敏感层深度与光束的穿越深度（1/α）相比很小，将式（2.5-7）代入式（2.5-5），得：

该式表明激光等效重离子LET值不依赖于单粒子效应计算模型的RPP模型中的敏感层体积深度d。图2-36给出了等效系数Ke随d的变化关系曲线。从图中可以看出，对于波长为1 064 nm的激光，激光等效重离子LET值几乎与敏感层体积深度无关；但对于波长为800 nm的激光而言，在最初5 μm内等效系数Ke的变化大约是15%，这也说明了式（2.5-8）在应用中的局限性。因此，对于波长为800 nm的激光模拟试验结果，要精确地计算基于RPP模型的等效LET值，就要估算敏感深度d。

图2-36　Ke系数随厚度d的变化曲线

值得注意的是，RPP模型没有考虑电荷产生和收集的时间。这表明如果脉冲激光诱发电流脉冲的时间形状与重离子的情况相似时，采用RPP方法的等效激光能量与重离子LET才有意义。(www.xing528.com)