АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ЭКБ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИНТЕЗА ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Результаты оценки радиационной стойкости ЭКБ СН с использованием синтеза виртуальной реальности

Радиационно-чувствительные параметры полупроводниковых ИМС (выполненных по КНИ структурам, МОП структурам и т.п.) определяются специфическими особенностями их реакции на импульсное ионизирующее воздействие. Это заключается в наличии эффектов защёлкивания, эффектов плавающего слоя (кинк-эффектов), эффекта возрастания ионизационных токов диэлектрической подложки.

Известно, что при поглощении излучения осуществляется генерация электронно-дырочных пар в окисле, часть которых задействована в процессе рекомбинации в течение 10'12 с. Незад ействованные в рекомбинации электронно-дырочные пары за счёт разделения их электрическим полем через окисел переносят подвижный заряд и выполняют его захват на более глубоких уровнях. Такие процессы описываются системой дифференциальных уравнений, подобно работе [232].

При анализе механизмов воздействий ионизирующего излучения в приборном слое [232] возникает кратковременная импульсная реакция ионизационного тока и временная потеря работоспособности

функционирования компонента.

Кинк-эффект, или эффект ударной ионизации, определяется резким возрастанием тока стока при наличии электрического поля в обеднённой области обратносмещённого стокового р-п-перехода [206-217]. В работе [205] предложена модель EKV-RAD, которая учитывает этот эффект в базовой модели EKV.

С целью прогнозирования сбоеустойчивости СБИС необходимо оценить радиационно-индуцированную модуляцию проводимости полупроводниковых областей. Существенно изменить параметры резистивных слоёв СБИС можно за счёт модуляции слаболегированных (менее 1017 ед/с) полупроводниковых областей. В этом случае существует связь между изменением удельного сопротивления резисторов и концентрацией радиационно-индуцированных носителей полупроводниковых ИМС:

где величины Дп и Др к окончанию процесса воздействия импульса ионизации прямо пропорциональны произведению фактора ионизации go-= 4.3-1013 пар/рад в см3, мощности дозы Р [рад/с]-и времени жизни неравновесных носителей т [с].

Проведение анализа экспериментальных и расчётных данных показывает, что в полупроводниковых областях для кремния сопротивление может уменьшиться в 6 раз, а для поликремния - в 2 раза [234].

При прогнозировании предельно допустимых показателей стойкости необходимо определять соотношение ионизационных токов с рабочими токами, учитывая паразитные эффекты для подложек. Основной причиной формирования предельных значений рабочих токов является следующий эффект (эффект саморазогрева), при котором чем выше сопротивление в цепи базы, тем быстрее ток коллектора перестаёт зависеть от тока базы. В этом случае транзисторы нагреваются, и ток покоя резко возрастает, что приводит к выгоранию его ограничительных компонентов. Чтобы оценить такие токи, целесообразно использовать модели теплового сопротивления [227-231].

Результаты работы компонента без дефектов и с дефектами представлены на основе полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом из 4 слоёв моделирования на основе использования PDE toolbox (рис 6.1 и 6.2 соответственно).

Результат работы компонента полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом из 4 слоёв моделирования на основе использования PDE toolbox (без дефектов)

Рис. 6.1. Результат работы компонента полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом из 4 слоёв моделирования на основе использования PDE toolbox (без дефектов)

Результат работы компонента полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом из 4 слоёв моделирования на основе использования PDE toolbox

Рис. 6.2. Результат работы компонента полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом из 4 слоёв моделирования на основе использования PDE toolbox (с сформировавшимися дефектами структурной деформации)

Что касается определения электрических параметров, то они рассчитывались с использованием EKV модели и их параметров с учётом использования модели radioaktiv_raspad.mdl. Так, основные результаты электрических параметров представлены на рис. 6.3-6.25, где слева приведены графики с экспериментальными данными, а справа - результаты работы моделей оценки стойкости электронной компонентной базы специального назначения.

Вольт-амперная характеристика микросхемы Ui=f(Ii)

Рис. 6.3. Вольт-амперная характеристика микросхемы U0i=f(I0i)

Вольт-амперная характеристика микросхемы Ui=f(Ii)

Рис. 6.5. Вольт-амперная характеристика микросхемы U0i=f(I0i)

Зависимость микросхемы Uh=f(Uc)

Рис. 6.6. Зависимость микросхемы U0h=f(UCc)

Зависимость микросхемы Iii=f(U)

Рис. 6.8. Зависимость микросхемы Iii=f(Ucc)

Зависимость микросхемы Iii=f(U)

Рис. 6.9. Зависимость микросхемы Iii=f(Ucc)

Зависимость микросхемы I=f(U)

Рис. 6.11. Зависимость микросхемы Iih=f(Ucc)

Зависимость микросхемы I=f(U)

Рис. 6.12. Зависимость микросхемы Iih=f(Ucc)

Зависимость микросхемы Iihmax=f(U)

Рис. 6.14. Зависимость микросхемы Iihmax=f(Ucc)

Зависимость микросхемы Iihmax=f(U)

Рис. 6.15. Зависимость микросхемы Iihmax=f(Ucc)

Зависимость микросхемы Iihmax=f(U)

Рис. 6.16. Зависимость микросхемы Iihmax=f(Ucc)

Зависимость микросхемы I=f(Ui)

Рис. 6.17. Зависимость микросхемы Iih=f(Ui)

Зависимость микросхемы I=f(Uj)

Рис. 6.18. Зависимость микросхемы Iih=f(Uj)

Зависимость микросхемы Ii=f(Ucc)

Рис. 6.20. Зависимость микросхемы Icci=f(Ucc)

Зависимость микросхемы Ii=f(Uc)

Рис. 6.21. Зависимость микросхемы Icci=f(UCc)

Зависимость микросхемы I=f(U)

Рис. 6.23. Зависимость микросхемы Icch=f(Ucc)

Зависимость микросхемы Ich=f(Uc)

Рис. 6.24. Зависимость микросхемы ICch=f(UCc)

Зависимость микросхемы I=f(U)

Рис. 6.25. Зависимость микросхемы Icch=f(Ucc)

Исходя из выполненных исследований на основе созданных моделей были получены достоверные результаты, которые повторяют результаты натурных испытаний с точностью 5-7 %.

Ещё одной формой представления результатов 3D синтеза виртуальной реальности для процесса накопления заряда на границе подложки и канала является множество изолиний. Ими отмечены одинаковые концентрации зарядов (рис. 6.26).

Одинаковые концентрации зарядов на границе подложки и канала у полевого транзистора с изолированным затвором и с индуцированным каналом

Рис. 6.26. Одинаковые концентрации зарядов на границе подложки и канала у полевого транзистора с изолированным затвором и с индуцированным каналом

Аналогичным образом можно отмечать процессы легирования в материалах полупроводниковых изделий.

Кроме того, результаты, описывающие технологические особенности (границы соединения металл-окисел, диэлектрик-полупроводник и т.п.) с помощью разработанных 3D моделей, можно представлять с использованием mesh-методов (или построения сетки в зависимости от особенностей структуры кристаллических решёток материалов, их плотности и т.п.) Такого рода результаты представлены в отдельности для видов кристаллических решёток

(рис. 6.27) и для различной плотности материала (рис. 6.28) также на примере полевого транзистора с изолированным затвором и с индуцированным каналом.

Результаты представления с использованием mesh-методов для видов кристаллических решёток на примере полевого транзистора с изолированным затвором и с индуцированным каналом

Рис. 6.27. Результаты представления с использованием mesh-методов для видов кристаллических решёток на примере полевого транзистора с изолированным затвором и с индуцированным каналом

Результаты представления с использованием mesh-методов для

Рис. 6.28. Результаты представления с использованием mesh-методов для

различной плотности материала на примере полевого транзистора с изолированным затвором и с индуцированным каналом

В связи с тем, что эти параметры взаимно обуславливают друг друга, то результаты функционирования 3D моделей также приблизительно одинаковы. Это также доказывает правильность функционирования предложенных моделей синтеза виртуальной реальности ЭКБ СН с целью оценки её радиационной стойкости.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >