Modeling of systems and processes Modeling of systems and processes Моделирование систем и процессов 2219-0767 89168 10.12737/2219-0767-2024-14-23 Технические науки Технические науки Optimization of test methods and algorithms for assessing the resistance of field-effect transistors to various types of radiation using promising test equipment Оптимизация методов испытаний и алгоритмов оценки стойкости полевых транзисторов к различным видам радиации с применением перспективного испытательного оборудования Ватуев Александр Сергеевич Vatuev Alexaendr Sergeevich Шарапов А А Sharapov A A Озеров Александр Иванович Ozerov Alexander Ivanovich 23 10 2024 23 10 2024 17 3 16 25 01 10 2024 30 09 2024 https://naukaru.ru/en/nauka/article/89168/view

Полевые транзисторы подвержены возникновению различных эффектов при воздействии ионизирующих излучений. Данные эффекты связанны как с ионизацией полупроводниковых слоев – областей канала и подложки, карманов стока и истока, так и диэлектрических. Получение достаточного набора данных о чувствительности к данным эффектам представляет собой обширную по затратам времени и трудозатратам задачу вследствие производительности установок, воспроизводящих спектральные характеристики различных видов радиационного воздействия, что делает актуальной задачу оптимизации испытательных процедур в том числе с применением различных (в том числе имитирующих) установок. В данной работе приводится обзор особенностей подготовки и проведения испытаний на стойкость к одиночным радиационным эффектам с применением высокопроизводительной лазерной установки, а также проводится сравнительный анализ экспериментальных процедур и результатов с таковыми, полученными с применением ускорителя ТЗЧ. Показано, что результаты определения стойкости полевых транзисторов к проявлению SEB-эффекта, полученные с применением ускорителя ТЗЧ и установки сфокусированного ЛИ имеют достаточную сходимость в части значений сечения насыщения. На основании полученных результатов испытаний полевого транзистора и проведенного анализа приводится вывод о том, что применение лазерных испытательных установок имеет ряд значимых преимуществ, позволяющих оптимизировать процедуры испытаний

Field-effect transistors are subject to various effects when exposed to ionizing radiation. These effects are associated with both ionization of semiconductor layers – channel and substrate regions, drain and source pockets, and dielectric ones. Obtaining a sufficient set of data on sensitivity to these effects is an extensive task in terms of time and labor costs due to the performance of installations reproducing the spectral characteristics of various types of radiation expo-sure, which makes it urgent to optimize test procedures, including using various (including simulating) installations. This paper provides an overview of the features of the prep-aration and conduct of tests for resistance to single radiation effects using a high-performance laser installation, as well as a comparative analysis of experimental procedures and re-sults with those obtained using a TKP accelerator. It is shown that the results of determining the resistance of field-effect transistors to the manifestation of the SEB effect, ob-tained using a high-frequency accelerator and a focused LIE installation, have sufficient convergence in terms of satura-tion cross-section values. Based on the results of the field-effect transistor tests and the analysis carried out, it is con-cluded that the use of laser test facilities has a number of significant advantages that allow optimizing test procedures

 Стойкость полевых транзисторов радиационное воздействие методы испытаний SEB-эффект отклики транзисторов Field effect resistance radiation exposure test methods SEB effect transistor responses

Чумаков А.И. и др. Радиационная стойкость изделий ЭКБ: Научное издание. ¬– М.: НИЯУ МИФИ, 2015 – 512 с. Chumakov A.I. i dr. Radiacionnaya stoykost' izdeliy EKB: Nauchnoe izdanie. ¬– M.: NIYaU MIFI, 2015 – 512 s. Таперо К.И., Улимов В.Н., Членов А.М. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения. – М.: Бином, 2012 – 306 с. Tapero K.I., Ulimov V.N., Chlenov A.M. Radiacionnye effekty v kremnievyh integral'nyh shemah kosmicheskogo primeneniya. – M.: Binom, 2012 – 306 s. Duzellier S. Radiation effects on electronic devices in space // Aerospace science and technology. – 2005. – Т. 9. – №. 1. – С. 93–99. Duzellier S. Radiation effects on electronic devices in space // Aerospace science and technology. – 2005. – T. 9. – №. 1. – S. 93–99. Чумаков А.И. Возможности и ограничения лазерных методов при оценке параметров чувствительности БИС к эффектам воздействия тяжелых заряженных частиц // Безопасность информационных технологий. – 2019. – Т. 26. – №. 3. – С. 58–67. Chumakov A.I. Vozmozhnosti i ogranicheniya lazernyh metodov pri ocenke parametrov chuvstvitel'nosti BIS k effektam vozdeystviya tyazhelyh zaryazhennyh chastic // Bezopasnost' informacionnyh tehnologiy. – 2019. – T. 26. – №. 3. – S. 58–67. Melinger J. S. et al. Critical evaluation of the pulsed laser method for single event effects testing and fundamental studies //IEEE Transactions on Nuclear Science. – 1994. – Т. 41. – №. 6. – С. 2574–2584. Melinger J. S. et al. Critical evaluation of the pulsed laser method for single event effects testing and fundamental studies //IEEE Transactions on Nuclear Science. – 1994. – T. 41. – №. 6. – S. 2574–2584. Vaid R., Padha N. Comparative study of power MOSFET device structures. – 2005. Vaid R., Padha N. Comparative study of power MOSFET device structures. – 2005. Шарапов А.А., Ватуев А.С., Емельянов В.В., Шорыгина А.Д., Козлов А.А., Особенности применения источников сфокусированного лазерного излучения для исследования SEB эффекта в полевых HEXFET транзисторах // Тезисы докладов 26-й Всероссийской научно-технической конференции «Радиационная стойкость электронных систем» – «Стойкость-2023» – 2023. – С. 108-109. Sharapov A.A., Vatuev A.S., Emel'yanov V.V., Shorygina A.D., Kozlov A.A., Osobennosti primeneniya istochnikov sfokusirovannogo lazernogo izlucheniya dlya issledovaniya SEB effekta v polevyh HEXFET tranzistorah // Tezisy dokladov 26-y Vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konferencii «Radiacionnaya stoykost' elektronnyh sistem» – «Stoykost'-2023» – 2023. – S. 108-109. Jellison Jr G. E., Modine F. A. Optical absorption of silicon between 1.6 and 4.7 eV at elevated temperatures // Applied Physics Letters. – 1982. – Т. 41. – №. 2. – С. 180–182. Jellison Jr G. E., Modine F. A. Optical absorption of silicon between 1.6 and 4.7 eV at elevated temperatures // Applied Physics Letters. – 1982. – T. 41. – №. 2. – S. 180–182. Гадоев С.М., Скоробогатов П.К. Влияние температуры и уровня легирования на параметры лазерного имитационного моделирования ионизационных эффектов в кремниевых ИС // Микроэлектроника. – 2005. – Т. 34. – №. 6. – С. 451–454. Gadoev S.M., Skorobogatov P.K. Vliyanie temperatury i urovnya legirovaniya na parametry lazernogo imitacionnogo modelirovaniya ionizacionnyh effektov v kremnievyh IS // Mikroelektronika. – 2005. – T. 34. – №. 6. – S. 451–454. Spitzer W., Fan H. Y. Infrared absorption in n-type silicon // Physical Review. – 1957. – Т. 108. – №. 2. – С. 268. Spitzer W., Fan H. Y. Infrared absorption in n-type silicon // Physical Review. – 1957. – T. 108. – №. 2. – S. 268. Hara H., Nishi Y. Free carrier absorption in p-type silicon // Journal of the Physical Society of Japan. – 1966. – Т. 21. – №. 6. – С. 1222–1222. Hara H., Nishi Y. Free carrier absorption in p-type silicon // Journal of the Physical Society of Japan. – 1966. – T. 21. – №. 6. – S. 1222–1222. РД 134-0175-2009 Методы испытаний цифровых сверхбольших интегральных микросхем на воздействие одиночных высокоэнергетических протонов и тяжелых заряженных частиц космического пространства на ускорителях заряженных частиц. – М.: АО «НИИ КП», 2004. RD 134-0175-2009 Metody ispytaniy cifrovyh sverhbol'shih integral'nyh mikroshem na vozdeystvie odinochnyh vysokoenergeticheskih protonov i tyazhelyh zaryazhennyh chastic kosmicheskogo prostranstva na uskoritelyah zaryazhennyh chastic. – M.: AO «NII KP», 2004. ГОСТ Р. 16269-6–2005 Статистические методы. Статистическое представление данных. Определение статистических толерантных интервалов. – М.: Стандартинформ, 2005. – 27 с. GOST R. 16269-6–2005 Statisticheskie metody. Statisticheskoe predstavlenie dannyh. Opredelenie statisticheskih tolerantnyh intervalov. – M.: Standartinform, 2005. – 27 s. РД В 319.03.38–2000. Изделия электронной техники. Микросхемы интегральные. Методы взаимного пересчета параметров моделей одиночных сбоев больших и сверхбольших интегральных схем при воздействии отдельных высокоэнергетичных заряженных частиц галактических и солнечных космических лучей и протонов космического пространства. – М.: 22 ЦНИИИ МО РФ, 2000. RD V 319.03.38–2000. Izdeliya elektronnoy tehniki. Mikroshemy integral'nye. Metody vzaimnogo perescheta parametrov modeley odinochnyh sboev bol'shih i sverhbol'shih integral'nyh shem pri vozdeystvii otdel'nyh vysokoenergetichnyh zaryazhennyh chastic galakticheskih i solnechnyh kosmicheskih luchey i protonov kosmicheskogo prostranstva. – M.: 22 CNIII MO RF, 2000. Zebrev G. I. et al. Proton-and Neutron-Induced SEU Cross-Section Modeling andSimulation: A Unified Analytical Approach // Radiation. – 2024. – Т. 4. – №. 1. – С. 37-49. – DOI 10.3390/radiation4010004. Zebrev G. I. et al. Proton-and Neutron-Induced SEU Cross-Section Modeling andSimulation: A Unified Analytical Approach // Radiation. – 2024. – T. 4. – №. 1. – S. 37-49. – DOI 10.3390/radiation4010004. Hales J. M. et al. A simplified approach for predicting pulsed-laser-induced carrier generation in semiconductor // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2017. – Т. 64. – №. 3. – С. 1006–1013. Hales J. M. et al. A simplified approach for predicting pulsed-laser-induced carrier generation in semiconductor // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2017. – T. 64. – №. 3. – S. 1006–1013. Hales J. M. et al. Experimental validation of an equivalent LET approach for correlating heavy-ion and laser-induced charge deposition // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2018. – Т. 65. – №. 8. – С. 1724–1733. Hales J. M. et al. Experimental validation of an equivalent LET approach for correlating heavy-ion and laser-induced charge deposition // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2018. – T. 65. – №. 8. – S. 1724–1733. Nashiyama I. et al. Study of basic mechanisms of single event upset using high-energy microbeams // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 1991. – Т. 54. – №. 1-3. – С. 407–410. Nashiyama I. et al. Study of basic mechanisms of single event upset using high-energy microbeams // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 1991. – T. 54. – №. 1-3. – S. 407–410. Buchner S. P. et al. Pulsed-laser testing for single-event effects investigations // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2013. – Т. 60. – №. 3. – С. 1852–1875. Buchner S. P. et al. Pulsed-laser testing for single-event effects investigations // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2013. – T. 60. – №. 3. – S. 1852–1875. Fouillat P. et al. Fundamentals of the pulsed laser technique for single-event upset testing // Radiation Effects on Embedded Systems. – 2007. – С. 121–141. Fouillat P. et al. Fundamentals of the pulsed laser technique for single-event upset testing // Radiation Effects on Embedded Systems. – 2007. – S. 121–141.