Bosh sahifa > Yangiliklar > Kontent

Si texnologiyasida integral uzatish uchun radiatsiya qattiqlashtirilgan konstruktsiyasini loyihalash bo'yicha tadqiqotlar

Jan 16, 2018

1. Umumiy nuqtai

Koinotni insoniy kashfiyotlarining chuqurlashishi bilan kosmik sohada ko'proq elektron asboblar ishlatilgan. Kosmik muhitda yuqori energiyali protonlar, neytronlar, alfa zarralari va og'ir ionlarning katta miqdordagi mavjudligi elektron qurilmalarda yarimo'tkazgich qurilmalariga ta'sir qiladi va keyin kosmik qurilmaning ishonchliligi va hayotiga jiddiy tahdid soladi. Shu sababli, kosmik kosmik kengayish ehtiyojlarini qondirish va radiatsiyaviy muhitda yarimo'tkazgich qurilmalarining ishonchliligi va barqarorligini oshirish uchun yarimo'tkazgich qurilmalarining radiatsiyaviy ta'siri va radiatsiya ta'sirini kuchaytirish bo'yicha tadqiqotlar kosmik sohada tadqiqot markaziga aylandi ilovalar.


Hozirgi vaqtda yarimo'tkazgichli qurilmalarning asosiy texnologiyasi sifatida, ommaviy silikon CMOS jarayoni chuqur submikronga va hatto 100nm dan kamroqdir. Ushbu jarayondan tayyorlangan yarimo'tkazgich integral devorining qo'llanilishi umumiy doz ta'sirining ta'siri va yagona zarracha ta'sirining radiatsiya ta'siriga ta'sir qiladi. Yarimo'tkazgichli integral mikrosxemalar radiatsiya ta'sirining efir chastotasi, oqim va dinamik oqim kuchayishi va mantiqiy funktsiya xatolar bilan tavsiflanadi. Shuning uchun, odatiy qurilmalar va elektron dizayn uslublari endi kosmik va harbiy ilovalar ehtiyojlarini qondira olmaydi va radiatsiyaning qattiqlashtirilgan maxsus texnologiyasini talab qiladi.


2. Radiatsiya ta'sirini tahlil qilish

2.1 Umumiy doz ta'sirining qurilmalarga ta'siri

2.11 Umumiy doz ta'sirining qurilma eshigining oksid qatlamiga ta'siri

Silikon eshik yoki metall eshik qurilmasi bo'lsin, eshik va substrat o'rtasida 50 ~ 200nm SiO2 qatlami mavjud. Radiatsiya sharoitida, musbat zaryadlarning to'planishi SiO 2 / Si interfeysida yuz beradi. Bunday ijobiy zaryad birikishi qurilmaning efir kuchlanishining o'zgarishiga olib keladi va u oxir-oqibat qurilmaning ishiga ta'sir qiladi. Radiatsiya orqali kiritilgan kavitaning soniga mos keladigan pol qiymatining o'zgarishi quyidagicha ifodalanishi mumkin:

1.png

Formulalar: BiH oksidning ushlanib qolgandan so'ng tutilgan kavitaning tananing zichligi qat'iy musbat bo'lagi hisoblanadi. H 1 parametri Si / SiO2 interfeysi oksidgacha bo'lgan masofa va bu masofadan olingan teshik elektron darvoza ichiga kiradigan substrat bilan birlashtirilishi mumkin. Faqatgina oksidi qalinligi 2 x 6 m dan kamroq bo'lganida, muhim teshiklarni ta'qib qilish kuzatilmaydi.


1-rasmda odatiy NMOS va PMOS naychalarining IV xarakterli egri asta-sekin almashinuvi umumiy radiatsion ionlashtiruvchi dozani oshiradi. Diagrammadagi X o'qi eshik zo'riqishida VG va Y o'qi drenaj oqimi identifikatoridir. 0 qurilma oldindan nurlanmadan oldin IV xarakterli egri; 1, 2, 3 va 4-raqamlar qurilmaning turli nurlangan dozalarda IV belgilarini ko'rsatadi. Vaqt ortib borgan sari, jami ionlashtiruvchi doz oshadi va kuchlanish kuchayib boradi. NMOS trubkasi uchun, eshikning musbat kuchlanish darajasi pol qiymatdan katta bo'lsa, tranzistor o'tadi. PMOS tranzistorlari uchun tranzistorlar eshikning salbiy kuchlanishi pol qiymatdan kamroq bo'lganida bog'lanadi. Shakl 1 (a) ga binoan, pol qiymatining kamayishi salbiy tomonga surib, NMOS naychasining umumiy ionlash dozasini oshirib, bu pol qiymatining pasayishini ko'rsatadi. Uzluksiz tranzistorlarni yoqish kerak va tranzistorlar doimo to'xtab qolishi kerak. Shunga o'xshab, 1 (b) ga ko'ra, PMOS trubkasi umumiy ionlash dozasining oshishi bilan ortadi va pol qiymatining salbiy yo'nalishga o'tadi, bu esa pol qiymatining oshishi bilan bog'liq. Qo'llanilishi kerak bo'lgan tranzistorlar o'chiriladi va kesish kerak transistorlar o'tkazishda bexabar bo'lishi kerak. Formuladan (1) ko'ra, NMOS trubkasi va PMOS trubkasining efir chastotasi surilishi eshik oksidi qatlamining oksid qatlamining qalinligi bo'yicha taxminan proportsionaldir.


Yaxshiyamki, jarayonning tanqidiy o'lchamining kamayishi bilan qurilma oksidlovchi qatlamining qalinligi kamayadi va asbobning IV xarakteristikasining ohiri kamayadi. 0.18 mikron m kirgandan so'ng, eshik oksidi qalinligi 12NM dan past bo'ladi va radiatsiya oqibatida pol qiymatining kamayishi sezilarli darajada kamayadi yoki hatto yo'qoladi. Mexanizmni qurilmaga ta'siri elektron dizaynda e'tibordan chetda qoldirilishi mumkin.

2.png

2.12. Umumiy doz ta'siridan kelib chiqadigan qochqinning mintaqasi

NMOS naychasining o'z-o'zini hizalanish jarayoni, polisilon eshiklari faol hududdan hosil bo'lgan ingichka oksidi qatlamiga joylashtiriladi, bu poliksilikonga manba / drenaj bilan to'ldirilmaydi, yuqori konsentratsiyali devorni ishlab chiqarish jarayoni, polisilikon darvoza va eshik oksidi kislorod o'tish zonasi parazit tranzistorni ishlab chiqaradi, parazit transistorlar umumiy doz ta'siriga juda sezgir. Radiatsiyaviy sharoitda SiO2 maydonining chetida to'plangan musbat zaryad, chekka parazitik tranzistorning sindirishiga olib keladi. Radiatsiya dozasining oshishi bilan, parazit transistorning qochqin oqimi ham tez ko'tariladi. Noqonuniy oqim ichki tranzistorning ochiq holatdagi oqimiga oshganda, tranzistor doimiy ravishda ochiladi va bu qurilmada ishlamay qolishi mumkin. Shakl 2 (a) qochqin mexanizmining yuqori sirtining sxematik diagrammasi va 2-rasm (b) - qochqin mexanizmining bo'limi sxematik diagrammasi.

3.png

4.png



Dala oksidi qatlami dastlab MOS naychalari bilan ajratiladi. Biroq, umumiy doz ta'siridan kelib chiqqan holda, elektron teshik jufti kislorod ishtirokida ionlashtiriladi va Si / SiO 2 tizimining SiO 2 tomonidagi teshik orqali to'plangan interfeys holati maydon kislorodini shakllantirishga imkon beradi va elektron qochqinning yo'lini tashkil etadi. Qochqin mexanizmi 3-rasmda ko'rsatilgan. Dala kislorodining teskari tomoni bilan hosil qilingan qochqinning yo'llari qo'shni MOS trubkasi manbaiga / oqish hududiga cho'zilishi mumkin, bu VDD ning statik oqish oqimini VSS ga oshiradi.

5.png

2.2 Bir zarrachaning teskari ta'sirini qurilmalarga ta'siri

Yagona zarrachaning teskari ta'sir effektlari saqlash tizimini o'z ichiga olgan ketma-ket o'chirishda sodir bo'ladi. Bir zarrachaning aylantiruvchi ta'sirining mexanizmini tushuntirish uchun biz misol sifatida mandliyani olamiz. 4-rasm oddiy soqolli tuzilishdir. Chiqish tugunlari "huni effekti" hosil qilish uchun sodir bo'lgan bir zarrachaga ta'sirlanganda, shakl 5da ko'rsatilgandek katta miqdordagi zaryad hosil bo'ladi. Elektr maydonining ta'siri ostida ionlash natijasida hosil bo'ladigan zaryad, nihoyat, mandalning holatiga ta'sir qiladigan qurilma.

6.png

Saqlangan ma'lumotlar "0" bo'lsa, NMOS trubkasi yerda. Ushbu nuqtada, PMOS tüpünün oqish oxiri, N qudug'idan tashkil topgan PN kavşağıyla teskari bias holatda va qurilgan elektr maydonining yo'nalishi, N qudug'idan PMOS oqish uchiga yönlendirilmektedir. PMOSning qochqin uchi bir zarrachada sodir bo'lganda, ko'plab elektron teshik juftlari ionlashtiriladi. Elektr maydonining ta'siri ostida, ko'p sonli teshiklar PMOSning sızma uchigacha cho'zilib ketadi va elektronlar N qopqog'iga suzib boradi. Pozitsion ayblovlar soni PMOSning ma'lum miqyosdagi noqonuniy oqibatiga to'g'ri kelganda, u "0" asl saqlash joyining holatini o'zgartiradi va "1" saqlash joyiga o'tadi. Printsip 6-rasmda ko'rsatilgan (a). Xuddi shunday, saqlangan ma'lumotlar "1" bo'lsa, PMOS trubkasi quvvat manbai hisoblanadi. Hozirgi vaqtda NMOS naychasining qochqin oxiri P - substrat tomonidan hosil qilingan PN birikmasi bilan teskari tomonlama holat bo'lib, qurilgan elektr maydonining yo'nalishi NMOS naychasining qochqin uchidan P - substrat. NMOSning qochqin uchi bir zarrachada sodir bo'lganda, ko'plab elektron teshik juftlari ionlashtiriladi. Elektr maydonining ta'siri ostida ko'p miqdorda elektronlar NMOSning sızdırmaz uchiga tushadi, kavitasyon esa P-substratına suzadi. NMOSga salbiy yuk tushishi ma'lum darajaga yetganda, u "1" ning asl saqlash holatini o'zgartiradi va uni "0" ga o'zgartiradi, bu esa shakl 6 (b) da ko'rsatilgan.

7.png

Yuqorida keltirilgan tahlildan kelib chiqqan holda, yagona voqea xafagarchilik ta'siri CMOS elektron strukturasida teskari PN birikmasining mavjudligi va elektr zaryadining cho'kishi ichki elektr maydoni tomonidan amalga oshiriladi, bu asl mantiqiy holatga ta'sir qiladi.