info@panadisplay.com
Istraživanja o dizajnu zračenja otvrdnutog izgleda za integrirani krug u Si tehnologiji

Istraživanja o dizajnu zračenja otvrdnutog izgleda za integrirani krug u Si tehnologiji

Jan 16, 2018

1. Pregled

S kontinuiranim produbljivanjem ljudskog istraživanja svemira, sve se više elektroničkih uređaja koristi u području zrakoplovstva. Postojanje velikih količina visokoenergetskih protona, neutrona, alfa čestica i teških iona u prostoru okoliša imat će utjecaj na poluvodičke uređaje u elektroničkim uređajima, a onda ozbiljno ugrožavaju pouzdanost i život letjelice. Stoga, kako bi se zadovoljile potrebe širenja svemirskih letjelica i povećala pouzdanost i stabilnost poluvodičkih uređaja u zračenju, istraživanje o učincima zračenja poluvodičkih uređaja i pojačanje učinaka zračenja postali su istraživački fokus na području prostora aplikacija.


Trenutno, kao glavna tehnologija poluvodičkih uređaja, silikonsko CMOS proces ulazi u duboke submicrone i čak manje od 100 nm. Primjena integriranog poluvodičkog sklopa napravljenog od ovog procesa bit će pod utjecajem učinka ukupnog učinka doze i učinka djelovanja jednog čestica na zračenje. Utjecaj učinaka zračenja na integrirane krugove poluvodiča karakteriziran je pomicanjem pragova napona, povećanjem struje i dinamičkog strujanja i pogreškama logičke funkcije. Stoga obični uređaji i metode projektiranja krugova više ne mogu zadovoljiti potrebe prostora i vojnih aplikacija, a potrebna je posebna tehnologija projektiranja otvrdnute zračenjem.


2. Analiza učinka zračenja

2.1 Učinak učinka ukupne doze na uređaje

2.11 Utjecaj ukupnog učinka doze na oksidni sloj vratašca uređaja

Bez obzira na to je li silicijska vrata ili metalna vrata, između vrata i podloge postoji 50 ~ 200 nm SiO 2 sloj. Pod uvjetima zračenja akumulacija pozitivnih naboja dogoditi će se na SiO 2 / Si sučelju. Takva pozitivna akumulacija naboja dovest će do pada napona napona uređaja, što će na kraju utjecati na rad uređaja. Varijacija napona praga koja odgovara broju zarobljenog kavitacije uvedenom zračenjem može se izraziti kao:

1.png

Formula: BH je fiksni pozitivni naboj dio gustoće tijela kavitacije zarobljen nakon što je oksid zarobljen. Parametar h 1 je udaljenost od Si / SiO 2 sučelja do oksida, a rupu zarobljena na ovoj udaljenosti može se elektronski kombinirati s podlogom koja prodire u vrata. Samo kad je debljina oksida manja od 2 xh 1 (6 nm), ne može se primijetiti značajno hvatanje rupa.


Slika 1 prikazuje postupni pomak IV karakteristične krivulje tipičnih NMOS i PMOS cijevi s povećanjem ukupne ionizirajuće doze zračenja. X-osi na dijagramu su naponska vrata VG, a Y-osi su strujni ID istosmjerne struje. 0 je IV karakteristična krivulja naprave prije nerazrijeđenog; 1, 2, 3 i 4 ukazuju na IV karakterističnu krivulju uređaja pod različitim ozračenim dozama. Kako vrijeme raste, ukupna ionizacijska doza se povećava, a domet napona prag povećava. Za NMOS cijev, kada je pozitivan napon vrata veći od praga napona, tranzistor počinje proći. Za PMOS tranzistore, tranzistori su spojeni kada je negativni napon vrata manji od praga napona. Prema slici 1 (a), napon praga pada u negativnom smjeru s povećanjem ukupne ionizacijske doze NMOS cijevi, što pokazuje pad napona praga. Transistori koji bi trebali biti odrezani trebali bi biti uključeni, a tranzistori koji moraju biti na potrebi zaustaviti na kraju vremena. Slično tome, prema slici 1 (b), PMOS cijev povećava s povećanjem ukupne ionizacijske doze, a prag napona pomiče u negativni smjer, pokazujući povećanje napona pragova. Transistori koji bi trebali biti vođeni isključeni su, a tranzistori koji moraju odrezati moraju biti nesposobni za vrijeme provođenja. Prema formuli (1), prag napona dometa NMOS cijevi i PMOS cijevi je približno proporcionalan kvadratu debljine oksidnog sloja oksidnog sloja vrata.


Srećom, sa smanjenjem kritične veličine procesa, debljina slojnog oksida uređaja smanjuje se, a smanjenje IV svojstva uređaja smanjuje. Nakon ulaska 0,18 mikrona m, debljina oksida vrata je niža od 12 NM, a naprezanje napona pada uzrokovano zračenjem značajno se smanjuje ili čak nestaje. Utjecaj mehanizma na uređaj može se zanemariti u konstrukciji kruga.

2.png

2.12 Propuštanje regije curenja uzrokovano ukupnim učinkom doze

Postupak samoregulacije NMOS cijevi, polisilicijska vrata se taloži na tankom oksidnom sloju, formiranu aktivnom regijom, nije pokriven izvorom / odvodom u polisilikon, proizvodnim procesom kruga velike koncentracije, već prisutnošću polisilicijska vrata i oksidni oksidni tranzicijski zonom oksida stvorili su parcijalni tranzistor, parazitski tranzistor vrlo osjetljiv na ukupni učinak doze. Pod uvjetima zračenja, pozitivna naboja akumulirana na rubu polja SiO2 uzrokovat će propuštanje rubnog parazitskog tranzistora. Uz povećanje doze zračenja, struja propuštanja rubnog parazitskog tranzistora također se brzo povećava. Kad se struja propuštanja poveća na otvorenu struju istog unutarnjeg tranzistora, tranzistor će se trajno otvoriti, što dovodi do kvara uređaja. Slika 2 (a) je shematski dijagram gornje površine curenja mehanizma, a slika 2 (b) je shematski dijagram sekcije mehanizma propuštanja.

3.png

4.png



Slojevi oksida polja izvorno su izolirani između susjednih MOS cijevi. Međutim, zbog ukupnog učinka doze, par elektronskog rupa ionizat će se u prisutnosti kisika, a stanje sučelja koje se nakuplja pomoću rupice na SiO 2 strani Si / SiO 2 sustava, čini poljski kisik prema dolje i formiraju elektronički put propuštanja. Motor za propuštanje prikazan je na slici 3. Propusna staza nastala inverznom polja kisika može se proširiti na susjednu zonu MOS cijevi / područje propuštanja, što će povećati statičku propusnu struju VDD na VSS.

5.png

2.2 Učinak djelovanja jednostrukog čestica na uređaje

Učinak jednostrukog čestica događa se u sekvencijskom krugu koji sadrži strukturu skladišta. Mi uzimamo zasun kao primjer kako bismo objasnili mehanizam djelovanja jednostrukog čestica. Slika 4 je jednostavna zaporna struktura. Kada se izlazni čvor podvrgne jednoj čestici koja stvara "efekt lijevka", stvara se velika količina naboja, kao što je prikazano na slici 5. Pod djelovanjem električnog polja, naboj generiran ionizacijom se spušta u uređaj koji u konačnici utječe na stanje zasuna.

6.png

Kada je pohranjeni podatak "0", NMOS cijev je na tlu. U ovom trenutku, curenje kraja cijevi PMOS je u obrnutom stanju polazišta s PN spojem koji tvori N bušotina, a smjer ugrađenog električnog polja usmjeren je od N dobro do kraja curenja PMOS. Kada se curenje kraja PMOS-a pojavi po jednoj čestici, mnogi parovi elektronske rupice ionizirani su. Pod djelovanjem električnog polja, veliki broj rupa propušta do propusnog kraja PMOS-a, a elektroni se spuštaju do N trap. Kada se broj pozitivnih naboja pomiče na kraj propuštanja PMOS-a određene veličine, on će promijeniti stanje originalnog skladišta "0" i skrenuti u pohranu "1". Princip je prikazan na slici 6 (a). Slično tome, kada su pohranjeni podaci "1", cijev PMOS je na napajanju. U ovom trenutku, kraj cijevi NMOS cijevi je u stanju suprotnog prednaprezanja s PN spojem koji tvori P-supstrat, a smjer ugrađenog električnog polja usmjeren je od curenja kraja NMOS cijevi do P-supstrata. Kada se curenje kraja NMOS-a ugrožava jednim česticama, mnogi parovi elektronske rupice ionizirani su. Pod djelovanjem električnog polja, veliki broj elektrona skreće na propusni kraj NMOS-a, dok se kavitacija spušta na P-supstrat. Kada se broj negativnih naboja driftova do NMOS-a dostigne određenu razinu, on će promijeniti izvorno stanje skladištenja "1" i promijeniti ga na "0", što je prikazano na slici 6 (b).

7.png

Iz gore navedene analize, nije teško pronaći da je pojedinačni događaj uzrujan učinak zbog postojanja obrnutog PN spoj u strukturi CMOS kruga, a domet električnog naboja ostvaruje ugrađeno električno polje, što utječe na izvorno stanje logike.