单粒子翻转机理：单粒子翻转是指当带电粒子撞击

单粒子翻转是指当带电粒子撞击到半导体器件或集成电路内部的敏感区域后，电离产生的收集电荷超过电路敏感节点的临界电荷时，电路逻辑状态发生了改变，如引起的存储器单元状态翻转。单粒子翻转是一种非破坏性的现象，对被影响的存储器存储单元进行重写后，存储单元状态可以恢复，单粒子翻转现象在现代许多半导体工艺制造的电子器件和集成电路中都会出现。

从电子器件和集成电路单粒子翻转的敏感性方面来说，主要有两个参数来描述电子器件单粒子翻转的特点。第一个为单粒子翻转的LET阈值，有时也称为有效LET阈值，顾名思义，就是重离子在器件中诱发单粒子翻转所需要的最小LET值，如果电子器件具有较高的LET阈值，表明其具有较好的抗单粒子翻转能力，反之亦然。LET阈值的单位与LET值的单位一样，为MeV·cm2/mg。第二个参数为器件的单粒子翻转截面，其大小通常由发生的单粒子翻转数目与入射（注入）重离子总数目之比来计算，表示了一个重离子能引起单粒子翻转发生的概率大小，单位为平方厘米。电子器件的翻转截面愈大，表示其抗单粒子翻转的能力愈差。

一般来说，电子器件的LET阈值需通过重离子试验才能确定，目前常用的有两种方法，第一种方法是在入射重离子总数目（通常为106或107粒子/平方厘米）保持不变的情况下，电子器件刚好没有产生单粒子翻转的LET值。第二种方法是通过重离子照射试验作出单粒子翻转截面随LET值的变化曲线，得到饱和翻转截面，人为规定饱和翻转截面10%处的截面所对应的LET值为LET阈值。(www.xing528.com)

在现代电子器件和集成电路中，静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）是最常见的易发生单粒子翻转的器件。静态随机存储器具有包含几乎相同存储单元的阵列结构，每个存储单元由相互耦合连接的四个晶体管形成的反相器对所组成（详见图3-3），当入射重离子撞击到反相器晶体管漏极节点处时，可能会产生单粒子翻转。例如，当离子撞击在漏极节点上产生的电压脉冲比两个反相器间的反馈脉冲快时，这时单元的逻辑状态将会发生改变。动态随机存储器的存储结构与静态随机存储器不同，其存储单元使用单元电容器上存储的电荷量来表示存储数据的状态，其机理为无反馈循环的被动式存储方式，存储单元只有通过刷新的方式来持续保持存储信息，在一般情况下，只有一种状态对单粒子翻转敏感。入射离子撞击很容易诱发动态随机存储器发生状态翻转，既可以引起存储单元错误，也可能诱发位线错误（读周期中使用前置荷电位线扰动）。

不但存储器电路，包括其外围支持电路（如敏感放大器电路），均对单粒子效应敏感，而且控制逻辑电路对单粒子效应或单粒子瞬态效应也敏感。在单个重离子撞击下，大容量存储器电路也可能发生多个位的同时翻转，这种情况在入射离子径迹在几个存储单元附近或离子的入射角度平行于芯片表面时极易发生。随着集成电路工艺特征尺寸的不断减小，发生翻转的临界电荷也不断变小，而且电路敏感节点间距离也变小，这种情况下更容易发生单粒子翻转。