С.Б. ШМАКОВ Научные руководители – А.В. УЛАНОВА, к.т.н., доцент

С.Б. ШМАКОВ
Научные руководители – А.В. УЛАНОВА, к.т.н., доцент
– А.Б. БОРУЗДИНА, научный сотрудник
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ УРОВНЕЙ
ИМПУЛЬСНОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ПРИМЕНЕНИЕМ ОПТИМАЛЬНОЙ ДЛИНЫ ВОЛНЫ
ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ КМОП КНИ СБИС
В работе представлены результаты, подтверждающие возможность
обеспечения предельных уровней воздействия для КМОП КНИ СБИС при
проведении радиационного эксперимента с использованием источника лазерного
излучения путем выбора оптимальной длины волны.
Проведение испытаний сверхбольших интегральных схем (СБИС) на
стойкость к импульсному ионизирующему воздействию (ИИВ) требует
достигать уровней воздействия, которые могут превышать возможности
моделирующих установок (МУ). Одним из способов решения этой
проблемы является применение лазерных методов.
Оценка показателей стойкости СБИС осуществляется пересчётом
интенсивности лазерного излучения Iл (Вт/см2) в эквивалентные (по
отклику СБИС) уровни импульсного излучения Pэ (рад/с).
Pэ = K Iл.,
где К коэффициент калибровки, учитывающий потери лазерного
излучения на слоях металлизации [1].
По причине конструктивных особенностей, в КНИ транзисторе
ионизация в подложке не влияет на реакцию схемы, доминирующим
является ионизация приборного слоя, толщина которого составляет
порядка нескольких десятков-сотен нанометров в зависимости от
технологии.
На рисунке 1. приведена зависимость коэффициента межзонного
поглощения в слаболегированном кремнии от длины волны излучения для
КМОП КНС СБИС [2]. При облучении СБИС со стороны приборного слоя
с уменьшением длины волны всё большая часть излучения будет
поглощаться в приборном слое, и, как следствие, при одинаковой
интенсивности лазерного излучения уровень эквивалентной мощности
будет выше.
В целях подтверждения возможности применения подобного подхода
[3] для КМОП КНИ СБИС был проведён эксперимент. Объектом
исследования являлись микросхемы СОЗУ информационной емкостью
1 Мбит, изготовленные по КМОП КНИ технологии 0,25 мкм с 4 уровнями
металла. В ходе эксперимента определялись уровни (в интенсивностях
лазерного излучения) бессбойной работы при длинах волн 0,53, 0,87, 0,9 и
1,06 мкм (рисунок 2).
ñî áñòâåí í û é ì åæçî í í û é
êî ýô ô èöèåí ò ï î ãëî ù åí èÿ, ñì -1
10000,0
200
1000,0
8000
14
100,0
10,0
1,0
0,1
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
äëèí à âî ëí û , ì êì
1,1
1,2
Рис. 1. Зависимость
собственного межзонного
коэффициента поглощения
светового излучения в
слаболегированном кремнии от
длины волны излучении [2]
Рис. 2. Зависимости уровня
параметрического и функционального
отказов
1. Уровень, при котором на выходе схемы
логический уровень нуля выходит за норму.
2. Уровень, при в котором появляется
функциональный отказ.
Полученные экспериментальные зависимости свидетельствуют о том,
что с уменьшением длины волны повышается эффективность поглощения
лазерного излучения в КМОП КНИ СБИС. Для достижения предельных
уровней импульсного ионизирующего воздействия для данного класса
изделий следует использовать более короткие длины волн.
Список литературы
1. Яненко А.В., Никифоров А.Ю., Скоробогатов П.К., Чумаков А.И. Экстремальная
электроника, Москва 2014.
2. Handbook of optical constants of solids. /Edited by E.Palik. Academic press, 1985.
3. Уланова А.В. Диссертация на соиск. степени к.т.н. «Прогнозирование эффектов
функциональных сбоев в микросхемах запоминающих устройств на структурах "кремнийна-сапфире" при импульсных ионизирующих воздействиях», 2007 г., 220 стр.