RU2011141984A - METHOD FOR TESTING CMOS / KND SEMICONDUCTOR BIS ON THE RESISTANCE TO EFFECTS OF SINGLE FAILURES FROM EXPOSURE TO HEAVY CHARGED SPACE PARTICLES - Google Patents

METHOD FOR TESTING CMOS / KND SEMICONDUCTOR BIS ON THE RESISTANCE TO EFFECTS OF SINGLE FAILURES FROM EXPOSURE TO HEAVY CHARGED SPACE PARTICLES Download PDF

Info

Publication number
RU2011141984A
RU2011141984A RU2011141984/28A RU2011141984A RU2011141984A RU 2011141984 A RU2011141984 A RU 2011141984A RU 2011141984/28 A RU2011141984/28 A RU 2011141984/28A RU 2011141984 A RU2011141984 A RU 2011141984A RU 2011141984 A RU2011141984 A RU 2011141984A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
ray
gamma
mev
value
Prior art date
Application number
RU2011141984/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2495446C2 (en
Inventor
Александр Николаевич Качемцев
Владимир Константинович Киселев
Сергей Леонидович Торохов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2011141984/28A priority Critical patent/RU2495446C2/en
Publication of RU2011141984A publication Critical patent/RU2011141984A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2495446C2 publication Critical patent/RU2495446C2/en

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

1. Способ испытаний полупроводниковых БИС технологии КМОП/КНД на стойкость к эффектам единичных сбоев от воздействия тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) космического пространства путем облучения ограниченной выборки БИС импульсным гамма-нейтронным ионизирующим излучением ядерного реактора или импульсным рентгеновским излучением электрофизических установок (ЭФУ) с эквивалентной дозой, вызывающей равную с ТЗЧ генерацию радиационно-индуцированного заряда в чувствительном объеме БИС, отличающийся тем, что вместо независимого облучения гамма-нейтронным излучением реактора, а также протонами, электронами и ТЗЧ, производят облучение только гамма-нейтронным излучением импульсного ядерного реактора (ИЯР) со средней энергией 1,0-3,0 МэВ или импульсным рентгеновским излучением ЭФУ и для определения стойкости к воздействию ТЗЧ с величиной порогового значения линейных потерь энергии LETв диапазоне от единиц до сотни МэВ·см/г используют значение коэффициента относительной эффективности RDEF (Relative Dose Enhancement Factor) воздействия полной поглощенной дозы рентгеновского или гамма-излучения по отношению к величине LETс использованием соотношенияв единицахгде ρ - плотность облучаемого полупроводникового материала, г·см;- максимальное значение хорды в чипе структуры МДП, см; a - ширина чипа структуры МДП, см; b - длина чипа, см; c - высота чипа; см;- константа радиационной генерации носителей заряда, Кл·смрад(M);- предельное значение доли нерекомбинированного радиационно-индуцированного заряда в структуре МДП при воздействии излучения моделирующей установки (МУ) в присутствии приложенного электрического поля напряженностью E, МВ·см;- ф�1. Method for testing semiconductor LSI CMOS / KND technology for resistance to the effects of single failures from exposure to heavy charged particles (TZZ) of outer space by irradiating a limited selection of LSIs with pulsed gamma-neutron ionizing radiation from a nuclear reactor or pulsed x-ray radiation from electrophysical installations (EFU) with equivalent dose, causing equal generation of radiation-induced charge in the sensitive volume of the LSI, equal to that of TZZ, characterized in that instead of independent irradiation, ha Ma-neutron radiation of the reactor, as well as protons, electrons and TZCh, irradiate only gamma-neutron radiation of a pulsed nuclear reactor (INR) with an average energy of 1.0-3.0 MeV or pulsed x-ray radiation of an electron diffraction device and to determine the resistance to TZCh with the value of the threshold value of linear energy losses LET in the range from units to hundreds of MeV · cm / g, the value of the coefficient of relative effectiveness RDEF (Relative Dose Enhancement Factor) of exposure to the full absorbed dose of x-ray or gamma radiation relative to the magnitude LETs using sootnosheniyav edinitsahgde ρ - density of the irradiated semiconductor material, g · cm, - the maximum chord in the chip MIS structure, cm; a is the chip width of the TIR structure, cm; b is the length of the chip, cm; c is the height of the chip; cm; is the constant of radiation generation of charge carriers, C · cmrad (M); is the limiting value of the fraction of unrecombined radiation-induced charge in the MIS structure when exposed to radiation from a simulator (MU) in the presence of an applied electric field of intensity E, MV · cm; - f �

Claims (7)

1. Способ испытаний полупроводниковых БИС технологии КМОП/КНД на стойкость к эффектам единичных сбоев от воздействия тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) космического пространства путем облучения ограниченной выборки БИС импульсным гамма-нейтронным ионизирующим излучением ядерного реактора или импульсным рентгеновским излучением электрофизических установок (ЭФУ) с эквивалентной дозой, вызывающей равную с ТЗЧ генерацию радиационно-индуцированного заряда в чувствительном объеме БИС, отличающийся тем, что вместо независимого облучения гамма-нейтронным излучением реактора, а также протонами, электронами и ТЗЧ, производят облучение только гамма-нейтронным излучением импульсного ядерного реактора (ИЯР) со средней энергией 1,0-3,0 МэВ или импульсным рентгеновским излучением ЭФУ и для определения стойкости к воздействию ТЗЧ с величиной порогового значения линейных потерь энергии LETTH в диапазоне от единиц до сотни МэВ·см2/г используют значение коэффициента относительной эффективности RDEF (Relative Dose Enhancement Factor) воздействия полной поглощенной дозы рентгеновского или гамма-излучения по отношению к величине LETTH с использованием соотношения1. Method for testing semiconductor LSI CMOS / KND technology for resistance to the effects of single failures from exposure to heavy charged particles (TZZ) of outer space by irradiating a limited selection of LSIs with pulsed gamma-neutron ionizing radiation from a nuclear reactor or pulsed x-ray radiation from electrophysical installations (EFU) with equivalent dose, causing equal generation of radiation-induced charge in the sensitive volume of the LSI, equal to that of TZZ, characterized in that instead of independent irradiation, ha Ma-neutron radiation of the reactor, as well as protons, electrons and TZCh, irradiate only gamma-neutron radiation of a pulsed nuclear reactor (INR) with an average energy of 1.0-3.0 MeV or pulsed x-ray radiation of an electron diffraction device and to determine the resistance to TZCh with the magnitude of the threshold linear energy losses LET TH ranging from several to hundreds MeV cm2 / g are used relative efficiency coefficient RDEF (relative dose Enhancement factor) effects complete absorbed dose X-ray or gamma-radiated I in relation to the value of LET TH using a ratio
Figure 00000001
Figure 00000001
 в единицах
Figure 00000002
in units
Figure 00000002
 где ρ - плотность облучаемого полупроводникового материала, г·см-3;
Figure 00000003
- максимальное значение хорды в чипе структуры МДП, см; a - ширина чипа структуры МДП, см; b - длина чипа, см; c - высота чипа; см;
Figure 00000004
- константа радиационной генерации носителей заряда, Кл·см-3.рад(M)-1;
Figure 00000005
- предельное значение доли нерекомбинированного радиационно-индуцированного заряда в структуре МДП при воздействии излучения моделирующей установки (МУ) в присутствии приложенного электрического поля напряженностью E, МВ·см-1;
Figure 00000006
- фактор дозового накопления в структуре КНД гамма-рентгеновского излучения МУ со спектром квантов RS; w(M) - энергия образования одной электронно-дырочной пары (ehp) в данном материале (M) Si или SiO2, МэВ; g(γ-кв.1 МэВ-экв.-(M)) - постоянная генерации ehp гамма-рентгеновским излучением с эквивалентной энергией квантов ЕКВ.=1 МэВ в материале (M), ehp·см-3 рад(M)-1; ν=a·b·c - объем чувствительной области, см3, At=a·b - площадь поверхности чипа, см2; с=tПС - толщина приборного слоя структуры МДП, см; Qt - эквивалентная величина радиационно-индуцированного заряда гамма-рентгеновским излучением в структуре МДП, Кл; ν=L·B·tПС;
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
- значения аналогичных констант при облучении ТЗЧ структуры МДП.where ρ is the density of the irradiated semiconductor material, g · cm -3 ;
Figure 00000003
- the maximum value of the chord in the chip of the TIR structure, cm; a is the chip width of the TIR structure, cm; b is the length of the chip, cm; c is the height of the chip; cm;
Figure 00000004
is the constant of radiation generation of charge carriers, C · cm -3. rad (M) -1 ;
Figure 00000005
- the limit value of the fraction of non-recombinant radiation-induced charge in the MIS structure when exposed to the radiation of a simulator (MU) in the presence of an applied electric field of intensity E, MV · cm -1 ;
Figure 00000006
- the factor of dose accumulation in the structure of the directivity gain of gamma-x-ray radiation MU with the spectrum of quanta RS; w (M) is the energy of formation of one electron-hole pair (ehp) in a given material (M) Si or SiO 2 , MeV; g (γ-sq. 1 MeV-eq .- (M)) is the generation constant of ehp by gamma-ray radiation with the equivalent quantum energy E KV. = 1 MeV in the material (M), ehp · cm -3 rad (M) -1 ; ν = a · b · c is the volume of the sensitive region, cm 3 , A t = a · b is the surface area of the chip, cm 2 ; c = t PS - the thickness of the instrument layer of the MPE structure, cm; Q t is the equivalent value of the radiation-induced charge by gamma-ray radiation in the structure of the MIS, C; ν = L · B · t PS ;
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
- values of similar constants when irradiating the TCD structure of the MIS. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с целью учета кинетики накопления и релаксации заряда радиационно-индуцированных носителей в электрическом поле величину коэффициента
Figure 00000010
определяют из соотношения2. The method according to claim 1, characterized in that in order to take into account the kinetics of accumulation and relaxation of the charge of radiation-induced carriers in an electric field, the coefficient value
Figure 00000010
determined from the ratio
Figure 00000011
Figure 00000011
 для энергии рентгеновских квантов EX-Ray=0,01-0,3 МэВ иfor the energy of x-ray quanta E X-Ray = 0.01-0.3 MeV and
Figure 00000012
Figure 00000012
 для энергии гамма-рентгеновских квантов ядерного реактора или ЭФУ ЕЯР, X-Ray=1…6 МэВ.for the energy of gamma-ray quanta of a nuclear reactor or EFU E NR, X-Ray = 1 ... 6 MeV. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что, с целью учета конструктивных особенностей транзисторной структуры МОП/КНД, для оценки величины фактора дозового накопления
Figure 00000013
используют зависимость величины
Figure 00000014
от толщины подзатворного оксида tox в виде3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that, in order to take into account the design features of the transistor structure of the MOS / KND, to assess the value of the dose accumulation factor
Figure 00000013
use the dependence of the value
Figure 00000014
from the thickness of the gate oxide t ox in the form
Figure 00000015
Figure 00000015
 где tox в нм, для энергии рентгеновских квантов EX-Ray=0,01-0,3 МэВ и
Figure 00000016
для энергии гамма-рентгеновских квантов ядерного реактора или ЭФУ с энергией ЕЯР, X-Ray=1…6 МэВ.where t ox in nm, for the energy of x-ray quanta E X-Ray = 0.01-0.3 MeV and
Figure 00000016
for the energy of gamma-ray quanta of a nuclear reactor or EFI with an energy of E NR, X-Ray = 1 ... 6 MeV. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изготовлении диэлектрика подзатворного оксида структуры МДП на основе диоксида кремния (М=SiO2) константы радиационной генерации электронно-дырочных пар в нем принимают равными
Figure 00000017
для источника рентгеновского излучения 10 кэВ и
Figure 00000018
для ядерного реактора или ЭФУ.4. The method according to claim 1, characterized in that in the manufacture of a dielectric of a gate oxide of a MIS structure based on silicon dioxide (M = SiO 2 ), the radiation generation constants of electron-hole pairs in it are taken equal
Figure 00000017
for an X-ray source of 10 keV and
Figure 00000018
for a nuclear reactor or EFI. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью удешевления испытаний, эквивалентную поглощенную дозу гамма-рентгеновского излучения ядерного реактора или рентгеновского излучения ЭФУ со спектром RS определяют с использованием соотношения5. The method according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the cost of testing, the equivalent absorbed dose of gamma-ray radiation of a nuclear reactor or X-ray radiation of an EF with an RS spectrum is determined using the ratio DR(γ-кв.RS-экв.-(M))=RDEF·LETTH.D R (γ-quarter RS-equiv .- (M)) = RDEFLET TH . 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью учета конструктивных особенностей, транзисторной структуры МОП/КНД, для оценки величины LETTH от ТЗЧ в структурах МДП с толщиной подзатворного оксида tox≥40 нм используют соотношение6. The method according to claim 1, characterized in that, in order to take into account the design features, the transistor structure of the MOS / KND, to evaluate the value of LET TH from the SLC in MIS structures with a gate oxide thickness t ox ≥40 nm, use the ratio
Figure 00000019
Figure 00000019
 7. Способ по пп.1 или 6, отличающийся тем, что для повышения достоверности определения величины
Figure 00000020
ее рассчитывают из соотношения7. The method according to claims 1 or 6, characterized in that to increase the reliability of determining the value
Figure 00000020
it is calculated from the ratio
Figure 00000021
Figure 00000021
 которое в дальнейшем используют для определения величин RDEF и эквивалентной дозы DR(γ-кв.RS-экв.-(M)) моделирующего эффекты единичного сбоя (SEE) источника гамма-рентгеновского излучения БИС технологии КМОП/КНД аналогичной технологии и конструктива. which is subsequently used to determine the RDEF values and the equivalent dose D R (γ-sq. RS-eq .- (M)) simulating the effects of a single failure (SEE) of a gamma-ray radiation source LSI CMOS / LPC technology of a similar technology and design.
RU2011141984/28A 2011-10-17 2011-10-17 Method to test semiconductor cmos/soi of lsi technology for resistance to effects of single failures from impact of heavy charged particles of space RU2495446C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011141984/28A RU2495446C2 (en) 2011-10-17 2011-10-17 Method to test semiconductor cmos/soi of lsi technology for resistance to effects of single failures from impact of heavy charged particles of space

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011141984/28A RU2495446C2 (en) 2011-10-17 2011-10-17 Method to test semiconductor cmos/soi of lsi technology for resistance to effects of single failures from impact of heavy charged particles of space

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011141984A true RU2011141984A (en) 2013-04-27
RU2495446C2 RU2495446C2 (en) 2013-10-10

Family

ID=49151958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011141984/28A RU2495446C2 (en) 2011-10-17 2011-10-17 Method to test semiconductor cmos/soi of lsi technology for resistance to effects of single failures from impact of heavy charged particles of space

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2495446C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114414971A (en) * 2021-12-14 2022-04-29 上海精密计量测试研究所 Method for quantifying proton ionization damage based on dark current of CMOS image sensor

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578053C1 (en) * 2014-09-22 2016-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" Method for evaluating resistance of digital electronic equipment to ionising radiation (versions)
RU2657327C1 (en) * 2016-12-26 2018-06-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for evaluating of the digital electronics elements stability to the effects of failures from the single particles influence
RU186479U1 (en) * 2018-08-13 2019-01-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") DEVICE FOR TESTING INTEGRAL CIRCUITS ON RESISTANCE TO EXPOSURE TO HEAVY CHARGED PARTICLES
RU2748971C1 (en) * 2020-09-28 2021-06-02 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for assessing efficiency of protective screens from composite materials
RU2751455C1 (en) * 2020-11-16 2021-07-14 Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Приборов" Method for testing electronic equipment to effects of heavy charged particles of outer space based on source of focused pulsed hard photon radiation on effect of reverse compton scattering

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2082178C1 (en) * 1995-03-21 1997-06-20 Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" Method for selecting plates with radiation-resistant mos integrated circuits
RU95111200A (en) * 1995-06-28 1997-06-20 Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" Method for testing bipolar semiconductor devices for resistance to ionizing space radiation
RU2168735C2 (en) * 1999-04-05 2001-06-10 РНИИ "Электронстандарт" Procedure of selection of electron articles by stability and reliability
RU2169961C2 (en) * 1999-09-27 2001-06-27 Вовк Оксана Валерьевна Semiconductor device test technique
RU2178182C1 (en) * 2000-07-03 2002-01-10 Вовк Оксана Валерьевна Process of testing of semiconductor devices
US6914447B2 (en) * 2003-04-23 2005-07-05 Texas Instruments Incorporated High activity, spatially distributed radiation source for accurately simulating semiconductor device radiation environments
RU2254587C1 (en) * 2003-12-26 2005-06-20 Московский инженерно-физический институт (государственный университет) Method of selecting integral microcircuits for radiation stability and reliability
RU2311654C2 (en) * 2006-01-10 2007-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский инженерно-физический институт (государственный университет) Method for dividing integration microchips on basis of radiation resistance and reliability
US7830165B2 (en) * 2006-03-31 2010-11-09 Integrated Device Technology, Inc. System and method for detecting single event latchup in integrated circuits

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114414971A (en) * 2021-12-14 2022-04-29 上海精密计量测试研究所 Method for quantifying proton ionization damage based on dark current of CMOS image sensor
CN114414971B (en) * 2021-12-14 2024-05-28 上海精密计量测试研究所 Method for quantifying proton ionization damage based on dark current of CMOS image sensor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2495446C2 (en) 2013-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2011141984A (en) METHOD FOR TESTING CMOS / KND SEMICONDUCTOR BIS ON THE RESISTANCE TO EFFECTS OF SINGLE FAILURES FROM EXPOSURE TO HEAVY CHARGED SPACE PARTICLES
Iniewski Radiation effects in semiconductors
Sutherland et al. Monte Carlo calculated absorbed‐dose energy dependence of EBT and EBT2 film
Pejovic P-channel MOSFET as a sensor and dosimeter of ionizing radiation
Tran et al. 3D Silicon Microdosimetry and RBE Study Using $^{12}{\rm C} $ Ion of Different Energies
Siegbahn et al. MOSFET dosimetry with high spatial resolution in intense synchrotron‐generated x‐ray microbeams
Fang et al. Spatiotemporal Monte Carlo transport methods in x‐ray semiconductor detectors: Application to pulse‐height spectroscopy in a‐Se
Hillemanns et al. Radiation hardness and detector performance of new 180nm CMOS MAPS prototype test structures developed for the upgrade of the ALICE Inner Tracking System
Zygmanski et al. A self‐powered thin‐film radiation detector using intrinsic high‐energy current
Zygmanski et al. Prototypes of self‐powered radiation detectors employing intrinsic high‐energy current
Tanaka et al. Radiation hardness evaluation of SiC-BGSIT
Sedlačková et al. MCNPX Monte Carlo simulations of particle transport in SiC semiconductor detectors of fast neutrons
Dannheim et al. Design and tests of the silicon sensors for the ZEUS micro vertex detector
Rachevskaia et al. Radiation damage of silicon structures with electrons of 900MeV
Nambiar Application of nanomaterials for X-ray shielding and dosimetry in diagnostic radiology
Dubey et al. Comparative Study of CMOS based Dosimeters for Gamma Radiation
Amir et al. Effects of high energy neutrons and resulting secondary charged particles on the operation of MOSFETs
Polikarpov et al. Characterization of Si convertors of beta-radiation in the scanning electron microscope
Wind et al. Investigation of the energy response of RadFET for high energy photons, electrons, protons, and neutrons
Gimenez et al. Neutron‐gamma dosimetry for BNCT using field oxide transistors with gadolinium oxide as neutron converter layer
Stanković et al. Comparison of radiation characteristics of HfO 2 and SiO 2 incorporated in MOS capacitor in field of gamma and X radiation
Chen et al. Effective Radiation Damage to Floating Gate of Flash Memory
Gonçalves et al. Dose-rate dependence of Epitaxial diodes response for gamma dosimetry
Consentino et al. Dangerous Effects Induced on Power MOSFETs by Terrestrial Neutrons
Acerbi et al. Proton and X-rays radiation effects on Silicon Photomultipliers

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190514