Dom > Novice > Vsebine

Raziskave pri načrtovanju radiacijsko utrjene postavitve za integrirano vezje v Si tehnologiji

Jan 16, 2018

1. Pregled

Z nenehnim poglabljanjem človeškega raziskovanja vesolja se je na področju zračne plovbe uporabljalo vedno več elektronskih naprav. Obstoj velikih količin visokoenergetskih protonov, nevtronov, alfa delcev in težkih ionov v vesoljskem okolju bo vplival na polprevodniške naprave v elektronskih napravah in potem resno ogrozil zanesljivost in življenjsko dobo vesoljskih plovil. Zato je za zadovoljitev potreb razširitve vesoljske opreme in povečanje zanesljivosti in stabilnosti polprevodniških naprav v sevalnem okolju raziskovanje sevalnih učinkov polprevodniških naprav in okrepitev sevalnih učinkov postalo raziskovalna usmeritev na področju vesolja aplikacije.


Trenutno je kot glavna tehnologija polprevodniških naprav proces večslojnega silicija CMOS vstopil v globoko submikron in celo manj kot 100nm. Na uporabo polprevodniškega integriranega vezja, izdelanega iz tega procesa, bo vplival učinek celotnega učinka odmerka in učinek učinka posameznih delcev na sevanje. Vpliv sevalnih učinkov na polprevodniška integrirana vezja je značilen zaradi premikanja praga, povečanja toka in dinamičnega toka ter napak logične funkcije. Zato navadne naprave in načini načrtovanja vezja ne morejo več zadovoljiti potreb vesoljskih in vojaških aplikacij, zato je potrebna posebna tehnika zasnove kalibra.


2. Analiza sevalnega učinka

2.1 Učinek skupnega učinka odmerka na naprave

2.11 Vpliv celotnega učinka odmerka na oksidni sloj vrat vrat naprave

Ali je silicija vrata ali kovinska vrata napravo, obstaja 50 ~ 200nm SiO 2 plast med vrata in substrat. V sondi bo akumulacija pozitivnih nabojev nastala pri vmesniku SiO 2 / Si. Takšna akumulacija pozitivnega naboja bo povzročila premik praga napetosti naprave, kar bo sčasoma vplivalo na učinkovitost naprave. Sprememba mejne napetosti, ki ustreza številu ujetih kavitacij, ki jih uvaja sevanje, se lahko izrazi kot:

1.png

Formula: BH je fiksni pozitivni naboj del kavitacijske gostote telesa, ujetega po ujetju oksida. Parameter h 1 je razdalja od vmesnika Si / SiO 2 do oksida, luknja, ujeta na tej razdalji, lahko elektronsko kombiniramo s substratom, ki prodira v vrata. Le ko je debelina oksida manjša od 2 xh 1 (6 nm), ni mogoče opaziti nobenega pomembnega zajemanja lukenj.


Na sliki 1 je prikazan postopni odklon IV karakteristične krivulje tipičnih NMOS in PMOS cevi s povečanjem skupnega sevanja ionizirajočega odmerka. Os X v diagramu je izhodna napetost VG, os Y pa je ID odvodnega toka. 0 je IV karakteristična krivulja naprave pred neobradujočim; 1, 2, 3 in 4 označujejo IV karakteristično krivuljo naprave v različnih obsevanih odmerkih. Ko se čas poveča, se celotni ionizacijski odmerek poveča in se napetost praga poveča. Za NMOS cev, ko je pozitivna napetost vrat večja od pragovne napetosti, tranzistor začne teči. Za tranzistorje PMOS so tranzistorji povezani, ko je negativna napetost vrat manjša od praga. V skladu s sliko 1 (a) napetost praga prehaja v negativno smer s povečanjem celotne ionizacijske doze cevi NMOS, kar kaže na zmanjšanje pragovne napetosti. Tranzistorje, ki jih je treba odklopiti, je treba vklopiti, tranzistorji, ki jih je potrebno, se morajo ustaviti ob koncu časa. Podobno se v skladu s sliko 1 (b) cev PMOS poveča s povečanjem celotnega odmerka ionizacije, pri čemer se napetost praga premakne v negativno smer, kar kaže na povečanje pragovne napetosti. Tranzistorji, ki jih je treba voditi, so izklopljeni, tranzistorji, ki morajo odrezati, morajo biti pri izvajanju neizvedljivi. V skladu s formulo (1) je porazdelitev napetosti niha cevi NMOS in cevi PMOS približno sorazmerna kvadratu debeline oksidnega sloja plasti oksidne plasti.


Na srečo, z zmanjšanjem kritične velikosti postopka, se debelina oksidnega sloja naprave zmanjša in zmanjšanje prestavljanja IV karakteristike naprave. Po vstopu 0,18 mikronov m je debelina oksida vrat nižja od 12NM, prag napetosti zaradi sevanja pa se znatno zmanjša ali celo izgine. Vpliv mehanizma na napravo lahko zanemarimo pri načrtovanju vezja.

2.png

2.12 Puščanje v uhajanje iz območja, ki ga povzroči učinek celotnega odmerka

Proces samoreguliranja cevi NMOS, polisilikonska vrata se odlaga na tanko oksidni plasti, ki ga tvori aktivna regija, ni vir / odvod v polisilikon, postopek izdelave kroga visoke koncentracije, temveč prisotnost polisilikonska vrata in prehoda oksidnega kisikovega prehodnega območja so izdelali parazitski tranzistor, parazitni tranzistor je zelo občutljiv na celoten odmerek. V razmerju s sevanjem se pozitivni naboj, nabran na robu polja SiO2, povzroci uhajanje roba parazitskega tranzistorja. S povečanjem odmerka sevanja se hitro povečuje tudi uhajanje toka parazitskega tranzistorja robov. Ko se tok uhajanja poveča na odprte tokovne tokove intrinsičnega tranzistorja, se bo tranzistor trajno odprl, kar povzroči okvaro naprave. Slika 2 (a) je shematski diagram zgornje površine uhajalnega mehanizma, Slika 2 (b) je shematski diagram odseka mehanizma puščanja.

3.png

4.png



Polje oksidne plasti je prvotno izolirano med sosednjimi MOS cevmi. Vendar pa bo zaradi celotnega učinka odmerka par elektronske luknje ioniziran v prisotnosti kisika in stanje vmesnika, ki ga nabira luknja na strani SiO 2 sistema Si / SiO 2 , bo kisik kisika v obliki polja navzdol in tvori elektronsko puščanje. Uhajanje motorja je prikazano na sliki 3. Uhajalna pot, ki jo tvori inverzna polja kisika, se lahko razširi na sosednji izvor MOS cevovoda / uhajanja, kar poveča statični uhajanje toka VDD na VSS.

5.png

2.2 Učinek učinka flipping posameznih delcev na naprave

Učinek flipping posameznih delcev se pojavi v zaporednem vezju, ki vsebuje shranjevalno strukturo. Vzorec vzamemo kot primer, da razložimo mehanizem učinka flipov z enim delcem. Slika 4 je preprosta struktura zapaha. Ko je izhodno vozlišče podvrženo enemu samem delu, ki tvori "učinek toka", nastane velika količina polnjenja, kot je prikazano na sliki 5. Pod delovanjem električnega polja se polnjenje, ki ga povzroči ionizacija, naprava, ki končno vpliva na stanje zapaha.

6.png

Če so shranjeni podatki "0", je cev NMOS na zemlji. Na tej točki je konec puščanja PMOS cevi v reverznem stacionarnem stanju s PN stičiščem, ki ga tvori N vodnjaka, smer usmerjenega električnega polja pa je usmerjena od N vijaka do konca puščanja PMOS. Ko pride do uhajanja konca PMOS z enim samim delcem, se mnogi parov elektronske luknje ionizirajo. Pod delovanjem električnega polja se veliko število lukenj spušča na puščični konec PMOS-a, elektroni pa se premaknejo v N-past. Ko število pozitivnih stroškov preide na konec puščanja PMOS določenega obsega, bo spremenilo stanje prvotnega pomnilnika "0" in se obrnilo na pomnilnik "1". Načelo je prikazano na sliki 6 (a). Podobno, ko so shranjeni podatki "1", je PMOS cev na napajalniku. V tem času je uhajanje konca cevi NMOS v reverznem stacionarnem stanju s PN-stičiščem, ki ga tvori P-substrat, smer usmerjenega električnega polja pa je usmerjena od uhajanja konca cevi NMOS do P-substrat. Ko je konec NMOS-a prisoten z enim samim delcem, se mnogi parov elektronske luknje ionizirajo. Pod delovanjem električnega polja se veliko število elektronov razširi na puščični konec NMOS-ja, medtem ko kavitacija potuje v substrat P-. Ko število nihanj negativnih obremenitev NMOS doseže določeno raven, bo spremenilo prvotno stanje shranjevanja "1" in ga spremenilo v "0", kar je prikazano na sliki 6 (b).

7.png

Iz zgornje analize ni težko ugotoviti, da je učinek vznemirjenosti posameznih dogodkov posledica obstoja povratnega stika PN v strukturi vezij CMOS in da se prenos električnega naboja izvede z vgrajenim električnim poljem, ki vpliva na izvorno logično stanje.