Id-dar > Aħbarijiet > Il-kontenut

Ir-Riċerka dwar id-Disinn ta 'Radjazzjoni Tissaħħaħ it-Tqassim Għal Ċirkwit Integrat Fit-Teknoloġija Si

Jan 16, 2018

1. Ħarsa ġenerali

Bit-tkomplija kontinwa tal-esplorazzjoni tal-bniedem tal-univers, aktar u aktar mezzi elettroniċi ntużaw fil-qasam tal-ajruspazju. L-eżistenza ta 'ammonti kbar ta' protoni b'enerġija għolja, newtroni, partiċelli alfa u joni tqal fl-ambjent spazjali se jkollha impatt fuq mezzi semikondutturi fl-apparat elettroniku, u mbagħad thedded serjament l-affidabilità u l-ħajja ta 'vetturi spazjali. Għalhekk, sabiex tissodisfa l-ħtiġijiet ta 'espansjoni tal-ajruspazju u ttejjeb l-affidabbiltà u l-istabbiltà ta' apparati semikondutturi fl-ambjent tar-radjazzjoni, ir-riċerka dwar l-effetti tar- radjazzjoni ta 'apparati semikondutturi u t-tisħiħ tal- effetti tar-radjazzjoni saru l- applikazzjonijiet.


Bħalissa, bħala t-teknoloġija prinċipali tat-tagħmir tas-semikondutturi, il-proċess tal-massa tas-silikon CMOS daħħal sottomron profond u saħansitra inqas minn 100nm. L-applikazzjoni taċ-ċirkuwitu integrat tas-semikondutturi magħmul minn dan il-proċess se tkun influwenzata mill-effett ta 'l-effett tad-doża totali u l-effett ta' l-effett ta 'partikula waħda fuq ir-radjazzjoni. L-influwenza ta 'l-effetti tar-radjazzjoni fuq ċirkuwiti integrati tas-semikondutturi hija kkaratterizzata minn drift tal-vultaġġ minimu, żieda kurrenti kurrenti u dinamika, u żbalji ta' funzjoni loġika. Għalhekk, mezzi ordinarji u metodi ta 'disinn ta' ċirkwiti ma jistgħux ikomplu jissodisfaw il-ħtiġijiet ta 'applikazzjonijiet spazjali u militari, u teknoloġija speċjali ddisinjata b'radjazzjoni hija meħtieġa.


2. Analiżi tal-effett tar-radjazzjoni

2.1 Effett ta 'l-effett totali tad-doża fuq il-mezzi

2.11 L-effett ta 'l-effett totali tad-doża fuq is-saff ta' ossidu tal-bieba ta 'l-apparat

Jekk il-bieb tas-silikon jew il-mekkaniżmu tal-bieb tal-metall, hemm 50 ~ 200 nm ta 'SiO 2 bejn il-bieb u s-sottostrat. Taħt il-kundizzjoni tar-radjazzjoni, l-akkumulazzjoni ta 'imposti pożittivi se sseħħ fl-interface SiO 2 / Si. Tali akkumulazzjoni ta 'ċarġ pożittiv twassal għat-tifrix tal-vultaġġ tal-limitu tal-apparat, li eventwalment jaffettwa l-prestazzjoni tal-apparat. Il-varjazzjoni tal-vultaġġ tal-limitu li jikkorrispondi man-numru ta 'cavitation maqbud introdott bir-radjazzjoni jista' jiġi espress bħala:

1.png

Formula: BH hija l-parti ta 'ċarġ fiss pożittiv tad-densità tal-ġisem tal-cavitation maqbuda wara li l-ossidu jinqabad. Il-parametru h 1 huwa d-distanza mill-interface Si / SiO 2 għall-ossidu, u t-toqba maqbuda f'din id-distanza tista 'tkun ikkombinata elettronikament mas-sottostrat li jippenetra fil-bieb. Biss meta l-ħxuna ta 'l-ossidu hija inqas minn 2 xh 1 (6 nm), l-ebda qabda sinifikanti ta' toqob ma tista 'tiġi osservata.


Il-Figura 1 turi d-direzzjoni gradwali tal-kurva karatteristika IV tat-tubi tipiċi NMOS u PMOS biż-żieda tad-doża totali jonizzanti tar-radjazzjoni. L-assi X fid-dijagramma hija l-vultaġġ tal-bieb VG, u l-assi Y hija l-identifikazzjoni tal-kurrent tal-kurrent. 0 hija l-kurva karatteristika IV tal-mezz qabel ma tkun irradjat; 1, 2, 3 u 4 jindikaw il-kurva karatteristika IV tal-mezz taħt dożi irradjati differenti. Hekk kif jiżdied iż-żmien, id-doża totali ta 'jonizzazzjoni tiżdied, u ż-żidiet fit-tluq tal-vultaġġ. Għat-tubu NMOS, meta l-vultaġġ pożittiv tal-bieb ikun akbar mill-vultaġġ tal-limitu, it-transistor jibda jgħaddi. Għal transisters PMOS, it-transisters huma mqabbda meta l-vultaġġ negattiv tal-bieb huwa inqas mill-vultaġġ tal-limitu. Skont il-figura 1 (a), il-vultaġġ tal-limitu jinżel fid-direzzjoni negattiva biż-żieda tad-doża totali ta 'jonizzazzjoni tat-tubu NMOS, li turi tnaqqis fil-vultaġġ minimu. It-transisters li għandhom jinqatgħu għandhom jinxtegħlu, u t-transisters li għandhom bżonn jitwaqqfu fl-aħħar tal-ħin. Bl-istess mod, skond il-figura 1 (b), it-tubu PMOS jiżdied maż-żieda tad-doża totali ta 'jonizzazzjoni, u l-vultaġġ minimu jibdel għad-direzzjoni negattiva, u juri żieda fil-vultaġġ minimu. It-transisters li għandhom jiġu ggwidati huma mitfija, u t-transisters li għandhom jinqatgħu jeħtieġ li ma jkunux jistgħu jitwettqu waqt it-twettiq. Skont il-formula (1), il-vultaġġ tal-vultaġġ minimu tat-tubu NMOS u t-tubu PMOS huwa bejn wieħed u ieħor proporzjonali mal-kwadru tal-ħxuna tas-saff tal-ossidu tas-saff tal-ossidu tal-bieba.


Fortunatament, bit-tnaqqis tad-daqs kritiku tal-proċess, il-ħxuna tas-saff tal-ossidu tal-apparat tonqos, u d-drift tal-karatteristika IV tal-apparat jitnaqqas. Wara li tidħol 0.18 micron m, il-ħxuna ta 'l-ossidu tal-bieb hija inqas minn 12NM, u d-drift tal-vultaġġ minimu kkawżat mir-radjazzjoni jitnaqqas b'mod sinifikanti jew saħansitra sparixxa. L-influwenza tal-mekkaniżmu fuq il-mezz tista 'tiġi injorata fid-disinn taċ-ċirkwit.

2.png

2.12 Tnixxija tar-reġjun tat-tnixxija kkawżat mill-effett totali tad-doża

Il-proċess ta 'allinjament awtonomu tat-tubu NMOS, il-bieb ta' polysilicon huwa depożitat fuq is-saff irqiq ta 'ossidu, iffurmat mir-reġjun attiv mhux kopert mis-sors / drain f'polysilicon, il-proċess ta' manifattura taċ-ċirkwit ta 'konċentrazzjoni għolja, iżda l- xatba ta 'polysilicon u żona ta' transizzjoni ta 'ossiġnu ta' ossidu tal-bieb ipproduċew it-transistor parassitiku tarf, it-transistor parasitiku huwa sensittiv ħafna għall-effett tad-doża totali. Taħt il-kundizzjoni tar-radjazzjoni, il-piż pożittiv akkumulat fuq it-tarf tal-kamp SiO2 jikkawża t-tnixxija tat-transistor parasitiku tarf. Biż-żieda tad-doża tar-radjazzjoni, il-kurrent tat-telf tat-transistor parasitiku tarf ukoll jiżdied b'mod mgħaġġel. Meta t-tnixxija tal-kurrent tiżdied għall-kurrent tal-istat miftuħ tat-transistor intrinsiku, it-transistor jinfetaħ b'mod permanenti, li jirriżulta fin-nuqqas ta 'apparat. Figura 2 (a) hija dijagramma skematika tal-wiċċ ta 'fuq tal-mekkaniżmu ta' tnixxija, u l-Figura 2 (b) hija dijagramma skematika tat-taqsima tal-mekkaniżmu ta 'tnixxija.

3.png

4.png



Is-saff tal-ossidu tal-post huwa oriġinarjament iżolat bejn tubi MOS viċini. Madankollu, minħabba l-effett totali tad-doża, il-par ta 'toqba ta' l-elettroni se tkun ijonizzat fil-preżenza ta 'ossiġenu, u l-istat ta' interface akkumulat bit-toqba fuq in-naħa SiO 2 tas-sistema Si / SiO 2 għandu jagħmel il- jiffurmaw passaġġ elettroniku ta 'tnixxija. Il-magna tat-tnixxija tidher fil-Figura 3. Il-mogħdija ta 'tnixxija ffurmata mill-invers tal-ossiġnu tal-qasam tista' testendi għaż-żona sors / tnixxija tubu MOS biswit, li se żżid il-kurrent ta 'tnixxija statiċi ta' VDD għal VSS.

5.png

2.2 Effett ta 'effett ta' flippjar tal-partikula waħda fuq il-mezzi

L-effett tal-flipping tal-partikula waħda jseħħ f'ċirkwit sekwenzjali li fih l-istruttura tal-ħażna. Nieħdu l-lukkett bħala eżempju biex nispjega l-mekkaniżmu tal-effett tal-flip tal-partiċella unika. Il-Figura 4 hija struttura ta 'lukkett sempliċi. Meta l-għoqda tal-output tkun soġġetta għal inċident ta 'partiċella waħda biex tifforma "effett tal-lembut", jiġi ġġenerat ammont kbir ta' ċarġ, kif muri fil-Figura 5. Taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku, it-charge iġġenerat mill- l-apparat, li fl-aħħar jaffettwa l-istat tal-lukkett.

6.png

Meta d-data maħżuna tkun "0", it-tubu NMOS ikun fuq l-art. Fuq dan il-punt, it-tarf tat-tnixxija tat-tubu PMOS huwa fl-istat bias invers ma 'l-junction PN iffurmat min-N sew, u d-direzzjoni tal-kamp elettriku mibni huwa dirett mill-N sa l-aħħar tnixxija tal-PMOS. Meta t-tmiem tan-nixxija tal-PMOS huwa inċident b'partikula waħda, ħafna pari ta 'toqob elettroniċi huma jonizzati. Taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku, numru kbir ta 'toqob jitilqu lejn it-tarf imnaddaf tal-PMOS, u l-elettroni jitilqu għan-nassa N. Meta n-numru ta 'tariffi pożittivi jinżel fin-nixxija tal-PMOS ta' ċertu daqs, jibdel l-istat tal-ħażna oriġinali "0" u dawwar il-ħażna "1". Il-prinċipju jidher fil-Figura 6 (a). Bl-istess mod, meta d-data maħżuna tkun "1", it-tubu PMOS ikun fuq il-provvista ta 'l-enerġija. F'dan iż-żmien, it-tarf tat-tnixxija tat-tubu NMOS huwa fl-istat bias inversa bil-junction PN iffurmat mill-P-sottostrat, u d-direzzjoni tal-kamp elettriku mibni huwa dirett mill-aħħar tnixxija tat-tubu NMOS sal- P-sottostrat. Meta t-tarf tan-nixxija tal-NMOS huwa inċident b'partikula waħda, ħafna pari ta 'toqob elettroniċi huma jonizzati. Taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku, numru kbir ta 'elettroni jitilqu lejn it-tarf imnixxef tal-NMOS, filwaqt li l-kavitazzjoni tgħaddi għal substrat tal-P. Meta n-numru ta 'tariffi negattivi jinżel għal NMOS jilħaq ċertu livell, se jbiddel l-istat ta' ħażna oriġinali ta '"1" u jibdlu għal "0", li jidher fil-Figura 6 (b).

7.png

Mill-analiżi ta 'hawn fuq, mhux diffiċli li ssib li l-effett tal-imblukkar tal-avveniment uniku huwa dovut għall-eżistenza ta' junżjoni PN reverse fl-istruttura taċ-ċirkwit CMOS, u d-drift tal-ċarġ elettriku jitwettaq mill- li taffettwa l-istat loġiku oriġinali.