Россия
АО "Научно-исследовательский институт электронной техники"
Россия
Исследуются процессы, которые наблюдаются в активных областях элементов микросхем, при воздействии тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ). Определены соотношения для оценки ионизационной реакцией.
САПР, тяжелые заряженные частицы, микросхема
Рассмотрим задачу оценки стойкости микросхем к воздействию тяжёлых зараженных частиц, которая решается в предложенной методике проектирования на этапах схемотехнического и функционально-логического моделирования.
При воздействии ТЗЧ в элементах микросхем возникают эффекты, которые порождаются потерей энергии частицы при ее прохождении через структуры микросхемы. Эти потери энергии имеют ионизационную или структурную природу и образуются в областях, которые наиболее чувствительны к таким потерям. Данные эффекты оцениваются как локальные, потому что они обусловлены выделением энергии в небольшом объеме – или локальной области элемента, которая чувствительна к воздействию частицы. В силу этого становиться очевидным, что эти эффекты носят случайный характер и соответственно имеют стохастическую природу взаимодействия излучения с веществом. Они приводят к восстановимым отказам, тиристорным эффектам или необратимым отказам. Механизм их взаимодействия с веществом определяется энергией частицы, изменением энерговыделения, угла по которым встречается частица с веществом, размерами области и величиной численного значения трека частицы. Таким образом, главной причиной существования указанных эффектов – это возникновение достаточно большого заряда за сравнительно небольшое время в некоторой небольшой области полупроводниковой структуры микросхемы.
В [1,2] показано, что ионизационная реакции эле- мента СБИС, которая вызывает одиночное событие, определяется дрейфовой и диффузионной составляющей процесса сбора в p-n-переходе от трека тяжелой заряженной частицы. На рис. 1 показано изменение величины ионизационного тока в локальной области элемента микросхемы. В первый момент времени доминирует дрейфовая компонента, а затем наблюдается процесс диффузии заряда от попадания тяжелой заряженной частицы. Если сравнивать эти составляющие, то дрейфовая компонента характеризуется значительно большей амплитудой, но небольшой длительностью протекания процессов, и наоборот, диффузионная составляющая имеет небольшую амплитуду воздействия, но действует более продолжительное время.
1. Агаханян, Т. М. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах [Текст] / Т. М. Агаханян, Е. Р. Аствацатурьян, П. К. Скоробогатов. - М. : Энергоатомиздат, 1989.
2. Яньков, А. И. Методы обеспечения сбоеустойчивости к одиночным событиям в процессе проектирования для микропроцессоров K1830BE32МУ и 1830ВЕ32У [Текст] / А. И. Яньков, В. А. Смерек, В. П. Крюков, В. К. Зольников // Моделирование систем и процессов. - 2012. - № 1. - С. 92-95.
3. Крюков, В. П. Результаты экспериментальных исследований микросхем 1882ВЕ53У, К1882ВЕ53МУ и 1830ВЕ32У на стойкость к воздействию тяжелых заряженных частиц [Текст] / В. П. Крюков, А. И. Яньков, В.Г. Калинин, В. А. Смерек // Моделирование систем и процессов. - 2011. - № 4. - С. 41-44.
