RU2495446C2 - Method to test semiconductor cmos/soi of lsi technology for resistance to effects of single failures from impact of heavy charged particles of space - Google Patents
Method to test semiconductor cmos/soi of lsi technology for resistance to effects of single failures from impact of heavy charged particles of space Download PDFInfo
- Publication number
- RU2495446C2 RU2495446C2 RU2011141984/28A RU2011141984A RU2495446C2 RU 2495446 C2 RU2495446 C2 RU 2495446C2 RU 2011141984/28 A RU2011141984/28 A RU 2011141984/28A RU 2011141984 A RU2011141984 A RU 2011141984A RU 2495446 C2 RU2495446 C2 RU 2495446C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- ray
- value
- mev
- gamma
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам испытаний полупроводниковых приборов на стойкость к воздействию тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ, или ионов) различных энергий космического пространства (КП) по результатам испытаний на стойкость к импульсному реакторному гамма-нейтронному излучению или импульсному рентгеновскому излучению электрофизических установок (генераторов рентгеновского излучения, линейных ускорителей, циклотронов) с использованием коэффициентов относительной эффективности (КОЭ) заданных уровней ионизирующего излучения (ИИ) к излучениям моделирующих установок (МУ).The invention relates to methods for testing semiconductor devices for resistance to the effects of heavy charged particles (TZZ, or ions) of various energies of outer space (KP) according to the results of tests for resistance to pulsed reactor gamma-neutron radiation or pulsed x-ray radiation from electrical installations (x-ray generators, linear accelerators, cyclotrons) using relative efficiency coefficients (COE) of given levels of ionizing radiation (AI) to emissions of modeling installations (MU).
Известен способ определения стойкости полупроводниковых приборов к электронному или протонному излучениям КП, заключающийся в облучении приборов электронным или протонным пучком на линейном ускорителе или циклотроне и измерении параметров до и после облучения [1].A known method for determining the resistance of semiconductor devices to electronic or proton radiation KP, which consists in irradiating devices with an electron or proton beam on a linear accelerator or cyclotron and measuring parameters before and after irradiation [1].
Недостатком указанного способа является высокая стоимость подобных испытаний и малая доступность установок, создающих протоны (электроны) определенного энергетического диапазона.The disadvantage of this method is the high cost of such tests and the low availability of installations that create protons (electrons) of a certain energy range.
Особое место при исследовании стойкости больших интегральных схем (БИС) технологии «комплементарные структуры «металл-диэлектрик-полупроводник» - на -диэлектрике» (КМОП/КНД, далее МДП) занимают эффекты отказов от единичных явлений (Single Event Upset=SEU), которые были определены NASA как «индуцированные радиацией ошибки в микроэлектронных схемах, обусловленные потерей заряженными частицами (главным образом, из естественных радиационных поясов Земли (ЕРПЗ) или космических лучей) энергии при их прохождении в среде, через которую они проникают, с последующим образованием электронно-дырочных пар». В отличие от катастрофических отказов SEU формируют, главным образом, перемежающиеся (нестационарные) отказы, результатом которых является восстановление работоспособности прибора или перезагрузка в исходное состояние. Эффекты SEU могут наблюдаться в аналоговых, цифровых и оптических элементах или в соответствующих интерфейсных соединениях электронных схем. Эффекты SEU обычно могут проявляться в виде импульсных переходных процессов в логических или поддерживающих схемах, или в виде изменения логического состояния в ячейках памяти или регистрах памяти [2].A special place in the study of the stability of large integrated circuits (LSI) of the technology “complementary structures“ metal-dielectric-semiconductor-on-dielectric ”(CMOS / KND, hereinafter MIS) is occupied by the effects of failures of single phenomena (Single Event Upset = SEU), which NASA was defined as “radiation-induced errors in microelectronic circuits caused by the loss of energy by charged particles (mainly from Earth’s natural radiation belts (ERPZs) or cosmic rays) when they travel through the medium through which they penetrate Riding the formation of electron-hole pairs. " In contrast to catastrophic failures, SEUs form mainly intermittent (non-stationary) failures, the result of which is the restoration of the instrument's operability or rebooting to its original state. The effects of SEUs can be observed in analog, digital and optical elements or in the corresponding interface connections of electronic circuits. The effects of SEUs can usually be manifested in the form of pulse transients in logical or supporting circuits, or in the form of a change in the logical state in memory cells or memory registers [2].
Эффекты SEU классифицируются в три группы (в порядке их важности) [2, 4]:The effects of SEU are classified into three groups (in order of importance) [2, 4]:
1. Single event effect (SEE) - эффект единичного сбоя;1. Single event effect (SEE) - the effect of a single failure;
2. Single event latchup (SEL) - эффект единичной «защелки», или тиристорный эффект («мягкие» - обратимые или «жесткие» - необратимые ошибки);2. Single event latchup (SEL) - the effect of a single “latch”, or the thyristor effect (“soft” - reversible or “hard” - irreversible errors);
3. Single event burnout (SEB) - эффект единичного пережигания («жесткие» ошибки) [3].3. Single event burnout (SEB) - the effect of a single burning ("hard" errors) [3].
Эффекты единичных сбоев (SEE), в свою очередь, также подразделяются на «мягкие» и «жесткие» ошибки. Остаточные «жесткие» ошибки проявляются комплексно.Single Failure Effects (SEE), in turn, are also subdivided into “soft” and “hard” errors. Residual "hard" errors appear in a complex manner.
Источниками SEE в чувствительных объемах БИС являются протоны высоких энергий, электроны и ТЗЧ, которые с определенной вероятностью могут вызвать ядерные реакции с последующей ионизацией материала осколками деления, и ТЗЧ, которые вызывают «воронки заряда» вдоль трека распространения (Фиг.1), что создает, в свою очередь, или переходный процесс или постоянные деструктивные эффекты.The sources of SEE in sensitive LSI volumes are high-energy protons, electrons and TZZ, which with a certain probability can cause nuclear reactions with subsequent ionization of the material by fission fragments, and TZZ, which cause "charge funnels" along the propagation track (Figure 1), which creates , in turn, or a transition process or permanent destructive effects.
Испытания элементной компонентной базы (ЭКБ) на ускорителях, формирующих ТЗЧ, в соответствии с процедурой, представленной на Фиг.2, позволяют установить абсолютное значение сечения
где: ν - количество (или частота, с-1) SEE, возникающих в БИС при облучении; N(j)=Ф×cosθ - количество (или интенсивность) частиц данного типа из их общего потока Ф (или общей плотности потока, см-2·с-1), см-2 (Фиг.4), который падает под углом в на поверхность элемента ЭКБ, имеющего площадь S (Фиг.5). Энергетические характеристики частиц ускорителей наиболее близки к характеристикам ТЗЧ КП и, как правило, имеют высокую проникающую способность. Такие испытания позволяют установить наиболее точные абсолютные значения сечения
где: Fj(Е) - дифференциальный энергетический спектр направленного потока, в единицах [см-2.ср-1 (МэВ/нуклон)-1], или плотности потока в единицах [см-2.ср-1 (МэВ/нуклон)-1.с-1], частиц j-го сорта. Здесь «ср» - означает стеррадиан (единица телесного угла).where: F j (E) is the differential energy spectrum of the directed flow, in units [cm -2. sr -1 (MeV / nucleon) -1 ], or flux density in units [cm -2. avg -1 (MeV / nucleon) -1. s -1 ], particles of the jth grade. Here “cf” means sterradian (unit of solid angle).
Определение значений
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является экспериментально разработанный способ прогнозирования интенсивности сбоев БИС в полях протонного и нейтронного излучений. Коэффициенты относительной эффективности (КОЭ) или Relative Dose Enhancement Factor (RDEF) воздействия излучений no SEE для кремниевых БИС после раздельного облучения протонами и нейтронами ядерного реактора принимаются равными для протонов RDEF=1, для реакторных нейтронов RDEF =300-700, для нейтронов с энергией 14 МэВ RDEF=1-2 [5]. Недостатком данного способа является отсутствие данных о применимости выведенных RDEF для структур, в которых существенное влияние на параметры приборов оказывают не только поверхностные эффекты, но и механизмы сбора носителей заряда, т.е. электрический режим работы структуры «металл-диэлектрик-полупроводник» (МДП). Кроме того, существенным недостатком данного способа является отсутствие информации о конкретных RDEF для широкого спектра ТЗЧ с различными пороговыми значениями линейной передачи (потери) энергии LETTH (Linear Energy Transfer Threshold), т.к. установки, создающие частицы с требуемыми энергиями, наиболее известны в России и аттестованы как исследовательские.The closest in technical essence and adopted as a prototype is an experimentally developed method for predicting the intensity of LSI failures in the fields of proton and neutron radiation. Relative efficiency coefficients (COE) or Relative Dose Enhancement Factor (RDEF) of no SEE emissions for silicon LSIs after separate irradiation with protons and neutrons of a nuclear reactor are taken equal to for protons RDEF = 1, for reactor neutrons RDEF = 300-700, for neutrons with energy 14 MeV RDEF = 1-2 [5]. The disadvantage of this method is the lack of data on the applicability of the derived RDEF for structures in which not only surface effects, but also the mechanisms of collection of charge carriers, i.e. electric mode of operation of the metal-insulator-semiconductor (MIS) structure. In addition, a significant drawback of this method is the lack of information on specific RDEFs for a wide range of TZZ with different threshold values of linear energy transfer (loss) LET TH (Linear Energy Transfer Threshold), because Installations creating particles with the required energies are best known in Russia and certified as research ones.
Техническим результатом предлагаемого способа является снижение стоимости и продолжительности испытаний на радиационную стойкость, а также повышение достоверности результатов испытаний путем учета кинетики накопления радиационно-индуцированных носителей заряда в электрическом поле и учета конструктивных особенностей транзисторной структуры МОП/КНД.The technical result of the proposed method is to reduce the cost and duration of radiation resistance tests, as well as to increase the reliability of the test results by taking into account the kinetics of accumulation of radiation-induced charge carriers in the electric field and taking into account the design features of the transistor structure of MOS / KND.
Технический результат достигается тем, что в способе испытаний полупроводниковых БИС технологии КМОП/КНД на стойкость к эффектам единичных сбоев от воздействия ТЗЧ космического пространства путем облучения ограниченной выборки БИС импульсным ионизирующим излучением облучение ограниченной выборки БИС производят гамма-нейтронным излучением импульсного ядерного реактора (ИЯР) со средней энергией 1,0-3,0 МэВ или импульсным рентгеновским излучением электрофизических установок (ЭФУ) с эквивалентной дозой, вызывающей равную с ТЗЧ генерацию радиационно-индуцированного заряда в чувствительном объеме БИС. Для определения стойкости к воздействию ТЗЧ с величиной порогового значения линейных потерь энергии LETTH в диапазоне от единиц до сотни МэВ·см2/мг 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 соотношенияThe technical result is achieved by the fact that in the method for testing semiconductor LSI CMOS / KND technology on the resistance to the effects of single failures from the effects of spaceborne spaceborne cosmic radiation by irradiating a limited selection of LSIs with pulsed ionizing radiation, a limited sample of LSIs are irradiated with gamma-neutron radiation from a pulsed nuclear reactor (INR) with average energy of 1.0-3.0 MeV or pulsed x-ray radiation of electrophysical installations (EFU) with an equivalent dose, causing generation equal to that of TZZ radiation-induced charge in a sensitive LSI volume. To determine the resistance to TZZ with a threshold value of linear energy losses LET TH in the range from units to hundreds of MeV · cm 2 / mg, the value of the coefficient of relative effectiveness RDEF (Relative Dose Enhancement Factor) of exposure to the total absorbed dose of x-ray or gamma radiation in relation to to LET TH using the ratio
в единицах
где: ρ - плотность облучаемого полупроводникового материала, г·см-3;
С целью учета кинетики накопления и релаксации заряда радиационно-индуцированных носителей в электрическом поле величину коэффициента
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
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.
Для учета конструктивных особенностей транзисторной структуры МОП/КНД, для оценки величины фактора дозового накопления
где tox в нм, для энергии рентгеновских квантов EX-Ray=0,01-0,3 МэВ и
При изготовлении диэлектрика подзатворного оксида структуры МДП на основе диоксида кремния (М=SiO2) константы радиационной генерации электронно-дырочных пар в нем принимают равными
С целью удешевления испытаний эквивалентную поглощенную дозу гамма-рентгеновского излучения ИЯР или рентгеновского излучения ЭФУ со спектром RS опеределяют с использованием соотношенияIn order to reduce the cost of testing, the equivalent absorbed dose of gamma-ray radiation of INR or X-ray radiation of EFUs with RS spectrum is determined using the ratio
Для учета конструктивных особенностей транзисторной структуры МОП/КНД, для оценки величины LETTH от ТЗЧ в структурах МДП с толщиной подзатворного оксида tox≥40 нм используют соотношениеTo take into account the design features of the MOS / KND transistor structure, to estimate the LET TH value from the SLC in MIS structures with a gate oxide thickness t ox ≥40 nm, use the ratio
Для повышения достоверности определения величины
которое в дальнейшем используют для определения величин RDEF и эквивалентной дозы DR(γ-кв.RS-экв.-(M)) моделирующего SEE источника гамма-рентгеновского излучения БИС технологии КМОП/КНД аналогичной технологии и конструктива.which is then used to determine the RDEF values and the equivalent dose D R (γ-sq. RS-eq .- (M)) of the SEE simulating gamma-ray source of the BIS CMOS / LPC technology of a similar technology and design.
На Фиг.1. показан сбор заряда в n-кармане р-канального транзистора структуры МОП от: а) тяжелых ионов (ТЗЧ) и b) падающих протонов высоких энергий [4].In figure 1. charge collection is shown in the n-pocket of the p-channel transistor of the MOS structure from: a) heavy ions (TLC) and b) incident high-energy protons [4].
На Фиг.2 схематически представлена процедура оценки интенсивности SEE [4]:Figure 2 schematically shows the procedure for assessing the intensity of SEE [4]:
(1) - Измеренные поперечные сечения SEE;(1) - Measured cross sections of SEE;
(2) - Спектр линейных потерь энергии ТЗЧ;(2) - The spectrum of linear energy loss TZCh;
(3) - Интенсивность сбоев БИС;(3) - LSI failure rate;
(4) - Чувствительный объем транзистора структуры МОП.(4) - The sensitive volume of the transistor of the MOS structure.
На Фиг.3 представлена типичная зависимость поперечного сечения SEE от LET для различных ТЗЧ. По оси Y: Поперечное сечение SEE (частиц/см2); по оси X: LET (МэВ·см2/мг).Figure 3 presents a typical dependence of the cross-section of the SEE from LET for various TZZ. Y axis: Cross section of SEE (particles / cm 2 ); X-axis: LET (MeV · cm 2 / mg).
На Фиг.4 показан интегральный спектр LET для орбиты космического аппарата высотой 400 км. По оси Y: флюенс частиц (частиц/(м2·стеррад·сек); по оси X: LET (МэВ·см2/мг).Figure 4 shows the integrated LET spectrum for the orbit of a spacecraft with a height of 400 km. Y axis: fluence of particles (particles / (m 2 · sterrad · s); X axis: LET (MeV · cm 2 / mg).
На Фиг.5 представлена исходная структура чувствительного объема транзистора МДП для расчета LET в модели «критического заряда» [7].Figure 5 presents the initial structure of the sensitive volume of the MOS transistor for calculating the LET in the "critical charge" model [7].
На Фиг.6 приведено поперечное сечение структуры КМОП/КНС.Figure 6 shows the cross section of the CMOS / SSC structure.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
В способе испытаний полупроводниковых БИС технологии КМОП/КНД на стойкость к эффектам единичных сбоев от воздействия ТЗЧ космического пространства облучение ограниченной выборки БИС производят гамма-нейтронным излучением ИЯР со средней энергией 1,0-3,0 МэВ или импульсным рентгеновским излучением ЭФУ с эквивалентной дозой, вызывающей равную с ТЗЧ генерацию радиационно-индуцированного заряда Qt в чувствительном объеме БИС.In the method for testing semiconductor LSI CMOS / KND technology for resistance to the effects of single failures due to the effects of space-frequency TCDs, a limited sample of LSIs is irradiated with gamma-neutron radiation of INR with an average energy of 1.0-3.0 MeV or pulsed X-ray radiation of an equivalent dose dose-generating device, causing the generation of a radiation-induced charge Q t in the sensitive volume of the LSI equal to that of the TZZ.
Для определения эквивалентной дозы DR(γ-кв.RS-экв.-(M)) и стойкости к воздействию ТЗЧ с величиной порогового значения LETH в диапазоне от единиц до сотни МэВ·см2/мг используют значение коэффициента относительной эффективности RDEF воздействия полной поглощенной дозы рентгеновского или гамма-излучения по отношению к величине LETTH с использованием соотношения (1) ((ПА.24 Приложение «A»). При этом сохраняется равенство радиационно-индуцированного заряда Qt в чувствительном объеме БИС при воздействии как излучения МУ, так и линейных потерь энергии LET.To determine the equivalent dose D R (γ-sq. RS-equiv .- (M)) and resistance to TZZ with a threshold value of TH TH in the range from units to hundreds of MeV · cm 2 / mg, the value of the coefficient of relative efficiency RDEF of exposure is used the total absorbed dose of x-ray or gamma radiation in relation to the LET TH value using the relation (1) ((PA.24 Appendix “A”). At the same time, the radiation-induced charge Q t remains equal in the sensitive LSI volume when exposed as MU radiation and linear energy losses LET.
С целью учета кинетики накопления и релаксации заряда радиационно-индуцированных носителей в электрическом поле величину коэффициента
Для учета конструктивных особенностей транзисторной структуры МОП/КНД, для оценки величины фактора дозового накопления
Оценки величины LETTH от ТЗЧ в структурах МДП с толщиной подзатворного оксида tox≥40 нм используют соотношение (6).Estimates of the LET TH value from TZZ in MIS structures with a gate oxide thickness t ox ≥40 nm use relation (6).
При изготовлении диэлектрика подзатворного оксида структуры МДП на основе диоксида кремния (М=SiO2) константы радиационной генерации электронно-дырочных пар в нем принимают равными
С целью удешевления испытаний эквивалентную поглощенную дозу гамма-рентгеновского излучения ИЯР или рентгеновского излучения ЭФУ со спектром RS определяют с использованием соотношения (5).In order to reduce the cost of testing, the equivalent absorbed dose of gamma-ray radiation from INR or X-ray radiation from an EFU with RS spectrum is determined using relation (5).
Существующие тенденции разработки и изготовления БИС (т.е. сокращение размеров приборов, потребляемой мощности, увеличение линейного разрешения, увеличение объема памяти и быстродействия) могут только увеличить чувствительность к эффектам SEE. Это легко можно увидеть, если представить прибор простым конденсатором (C), в который проникает ионизирующая частица, создающая нестационарный заряд Qt, в результате чего изменяется напряжение в нагрузке (т.е. логическое состояние). Эффект SEE наблюдается, если LET>Qcrit - величины «критического заряда». При уменьшении активной области такого прибора, ее емкость также уменьшается и тот же самый заряд способствует появлению эффектов SEE. Прибор по толщине в основном остается неизмененным, подвергаются изменениям только длина и ширина прибора. Если будем рассматривать транзисторную структуру МДП в виде чипа квадратной конфигурации L×L, то критический заряд, достаточный для изменения логического состояния такого прибора, будет пропорционален квадрату размера L. Модель «критического заряда» [7] пригодна для анализа SEE для интегральных микросхем ряда технологий (включая NMOS, CMOS/объемный, CMOS/SOS, i2L, GaAs, ECL, CMOS/SOI, биполярный VHSIC). Этот критический заряд приводит непосредственно к переключению из состояния логической «1» в состояние логического «0» или изменению логического состояния (конверсии), но он может быть меньше, чем полный радиационно-индуцированный заряд Qt из-за длины трека ТЗЧ в чувствительном объеме структуры МДП, который используется в модели «хорды» s (Фиг.5). Хорда минимальна при нормальном падении ТЗЧ на лицевую или инверсную поверхность чипа структуры МДП и принимает максимальное значение smax, когда является пространственной диагональю чипа в виде параллелепипеда (Фиг.5). Существенно то, что Qcrit является разницей между зарядом Qt в узле и минимальным зарядом, необходимым для усиления и последующей конверсии. Для учета конструктивных особенностей транзисторной структуры МОП/КНД, для оценки величины LETTH от ТЗЧ в структурах МДП с толщиной подзатворного оксида tox≤40 нм используют соотношение (6) [6, 7].Existing trends in the design and manufacture of LSIs (i.e., reducing the size of devices, power consumption, increasing linear resolution, increasing memory and speed) can only increase sensitivity to SEE effects. This can be easily seen if you imagine the device as a simple capacitor (C), into which an ionizing particle penetrates, creating an unsteady charge Q t , as a result of which the voltage in the load changes (i.e., the logical state). The SEE effect is observed if LET> Q crit is the value of the “critical charge”. With a decrease in the active region of such a device, its capacity also decreases and the same charge contributes to the appearance of SEE effects. The thickness of the device basically remains unchanged, only the length and width of the device undergo changes. If we consider the transistor structure of an MIS in the form of a chip of a square configuration L × L, then the critical charge sufficient to change the logical state of such an instrument will be proportional to the square of size L. The “critical charge” model [7] is suitable for SEE analysis for integrated circuits of a number of technologies (including NMOS, CMOS / surround, CMOS / SOS, i 2 L, GaAs, ECL, CMOS / SOI, bipolar VHSIC). This critical charge directly leads to a switch from a logical “1” state to a logical “0” state or a change in a logical state (conversion), but it can be less than the total radiation-induced charge Q t due to the length of the SLC track in a sensitive volume the TIR structure, which is used in the model of the "chord" s (Figure 5). The chord is minimal with the normal incidence of the TCD on the front or inverse surface of the chip of the MIS structure and takes the maximum value s max when it is the spatial diagonal of the chip in the form of a parallelepiped (Figure 5). It is significant that Q crit is the difference between the charge Q t at the site and the minimum charge necessary for amplification and subsequent conversion. To take into account the structural features of the MOS / KND transistor structure, to estimate the LET TH value from the SLC in MIS structures with a gate oxide thickness t ox ≤40 nm, relation (6) is used [6, 7].
Для повышения достоверности определения величины
Пример реализации способа.An example implementation of the method.
Ниже анализируется чувствительность БИС технологии КМОП/КНД к возможности появления SEE с использованием предложенной выше процедуры. Основные параметры транзисторных структур МДП в составе БИС, анализируемые ниже, приведены на Фиг.6 и в табл.ПА.2 и табл.ПА.3 Приложения «A». В табл.ПА.2 приведены размеры чувствительных областей транзисторов МДП в составе БИС технологии КМОП/КНД, принятые для расчета чувствительности к SEE и эффектам полной поглощенной дозы (TID) от воздействия гамма-рентгеновских квантов ИЯР и рентгеновского излучения ЭФУ. В табл.ПА.3 приведены размеры толщин основных слоев гетероструктуры МДП. В табл.ПА.4 Приложения «A» приведены свойства чистых полупроводниковых материалов и диэлектриков, применяемых в структурах МДП при температуре 27°C.Below, we analyze the sensitivity of the CMOS / KND LIS technology to the possibility of SEE using the procedure proposed above. The main parameters of the MOS transistor structures as part of the LSI, which are analyzed below, are shown in Fig. 6 and in Table PA.2 and Table PA.3 of Appendix “A”. Table PA.2 shows the sizes of the sensitive areas of MOS transistors as part of the CMOS / KND LIS technology adopted to calculate the sensitivity to SEE and the effects of the total absorbed dose (TID) from the effects of gamma-ray quanta of INR and X-ray radiation of an electron-phase diffraction device. Table PA.3 shows the thicknesses of the main layers of the MIS heterostructure. Table PA.4 of Appendix “A” shows the properties of pure semiconductor materials and dielectrics used in MIS structures at a temperature of 27 ° C.
Вместо облучения полупроводниковых БИС технологии КМОП/КНД электронным, протонным излучением или потоком ТЗЧ для моделирования SEE ограниченную выборку БИС облучают импульсным гамма-нейтронным ионизирующим излучением ИЯР или импульсным рентгеновским излучением ЭФУ с эквивалентной дозой, вызывающей равную с ТЗЧ генерацию радиационно-индуцированного заряда Qt в чувствительном объеме БИС. Средняя энергия гамма-нейтронного излучения ИЯР или рентгеновского излучения ЭФУ выбирается 1,0-3,0 МэВ.Instead of irradiating the CMOS / KND semiconductor LSI technology with electronic, proton radiation, or an SJ stream to simulate SEE, a limited sample of LSIs is irradiated with pulsed gamma-neutron ionizing radiation of the INR or pulsed X-ray radiation of an EFU with an equivalent dose that causes generation of radiation-induced charge equal to the SJ in Q t sensitive LSI volume. The average energy of gamma-neutron radiation from the INR or X-ray radiation of an EFI is selected to be 1.0-3.0 MeV.
Для определения эквивалентной дозы DR(γ-кв.RS-экв.-(M)) излучений ИЯР или ЭФУ, вызывающей равную с линейными потерями энергии LETH для ТЗЧ величину радиационно-генерированного заряда Qt в диапазоне LETH от единиц до сотни МэВ·см2/мг используют значение коэффициента относительной эффективности RDEF дозы рентгеновского или гамма-излучения по отношению к величине LETTH из соотношения (1) ((ПА.24) Приложение «A»).To determine the equivalent dose D R (γ-sq. RS-equiv .- (M)) of radiations of INR or EFU, which causes the radiation-generated charge Q t in the LE TH range from units to hundreds equal to linear energy loss LE TH for the TLC MeV · cm 2 / mg use the value of the coefficient of relative efficiency RDEF of the dose of x-ray or gamma radiation in relation to the value of LET TH from the ratio (1) ((PA.24) Appendix "A").
При этом сохраняется равенство радиационно-индуцированного заряда Qt в чувствительном объеме БИС при воздействии как излучения МУ, так и линейных потерь энергии LET.In this case, the equality of the radiation-induced charge Q t in the sensitive LSI volume is maintained under the influence of both the radiation of the ME and linear energy losses LET.
Принимают следующие значения констант: ρ=2,33 г·см-3 для Si;
Для учета кинетики накопления и релаксации заряда радиационно-индуцированных носителей в электрическом поле величину коэффициента
При изготовлении диэлектрика подзатворного оксида структуры МДП на основе диоксида кремния (М=SiO2) константы радиационной генерации в нем электронно-дырочных пар принимают равными
Величину RDEF вычисляют с использованием соотношения (1) (или (ПА.24) Приложение «А»). Данные расчетов, для рентгеновского излучения ЭФУ с энергией квантов 10 кэВ, ТЗЧ с
С целью удешевления испытаний эквивалентную поглощенную дозу гамма-рентгеновского излучения ИЯР или рентгеновского излучения ЭФУ со спектром RS определяют с использованием соотношения (5).In order to reduce the cost of testing, the equivalent absorbed dose of gamma-ray radiation from INR or X-ray radiation from an EFU with RS spectrum is determined using relation (5).
Для учета конструктивных особенностей транзисторной структуры МОП/КНД, для оценки величины LETTH от ТЗЧ в структурах МДП с толщиной подзатворного оксида tox≤40 нм используют соотношение (6).To take into account the design features of the MOS / KND transistor structure, to estimate the LETTH value from the SLC in MIS structures with a gate oxide thickness t ox ≤40 nm, relation (6) is used.
Результаты оценки чувствительности структур МДП к эффектам SEE сведены в табл.2. Индексом «1)» в отмечены значения LETTH, которые свидетельствуют о чувствительности структур МДП данного класса мощности к SEE от ТЗЧ. Индексом «2)» отмечены структуры МОП, не требующие анализа на чувствительность к SEE. Это означает, что транзисторы малой мощности подвержены эффектам SEE от ТЗЧ только под определенным углом падения ТЗЧ. Индексом «3)» отмечена возможность тотальной ионизации транзисторных структур независимо от величины LETTH. Критерии оценки чувствительность приборов к действию факторов КП приняты из табл.3.The results of assessing the sensitivity of MDP structures to SEE effects are summarized in Table 2. The index “1)” in indicates the values of LET TH , which indicate the sensitivity of the TIR structures of this power class to SEE from TZCh. The “2)” index indicates MOS structures that do not require analysis of sensitivity to SEE. This means that low-power transistors are prone to SEZ effects from the current transformer only at a certain angle of incidence of the current transformer. Index “3)” indicates the possibility of total ionization of transistor structures, regardless of the value of LET TH . Criteria for assessing the sensitivity of devices to the action of KP factors are taken from Table 3.
Аппроксимируя зависимость на Фиг.3 поперечного сечения
Для этого используют то обстоятельство, что поперечное сечение A, чувствительного объема (ЧО) структур МДП мощности «L» и «M» по данным табл.ПА.2 Приложения «A» равно поперечному сечению σSEE(LETTY) для для SEE на Фиг.3, т.е. At=L×B=σSEE(LETTH). Обратная величина сечения σSEE(LETTH) позволяет оценить величину критического потока частиц, для которого только одна частица с вероятностью 1 попадает в ЧО структуры МДП. С использованием данных табл.ПА.2 L=17,5 мкм=1,75-10-3 и B=3,0 мкм=3,0·10-4 см оценка величины сечения дает значение σSEE(LETTH)=5,25·10-7 см2, а величина критического потока частиц равна φcrit=1,9·106 част.см-2.To do this, use the fact that the cross-section A, sensitive volume (BH) of the TIR structures of power “L” and “M” according to Table PA.2 of Appendix “A” is equal to the cross-section σ SEE (LET TY ) for for SEE on Figure 3, i.e. A t = L × B = σ SEE (LET TH ). The reciprocal cross section σ SEE (LET TH ) allows us to estimate the critical particle flux, for which only one particle with
Используя значения LETTH из табл.2 и подставляя их значения в (5) для smax=28,4 мкм и соответствующих значений RDEF из табл.1 получают с учетом критериев табл.3 значения эквивалентных доз DR(γ-кв.1 МэВ-экв.-(Si)), которые сведены в табл.4. Величина
С целью повышения достоверности определения интегральной величины констант
Таким образом, результаты исследований радиационной стойкости к воздействию гамма-рентгеновского излучения ИЯР и ЭФУ могут быть использованы для определения стойкости к SEE от ТЗЧ с применением соответствующих коэффициентов RDEF. Поэтому предложенный способ, предполагающий только облучение гамма-рентгеновским излучением ИЯР или ЭФУ, позволяет существенно снизить стоимость испытаний, уменьшить их объем и повысить достоверность результатов испытаний.Thus, the results of studies of radiation resistance to the effects of gamma-ray radiation of INR and EFU can be used to determine the resistance to SEE from TZZ using the appropriate RDEF coefficients. Therefore, the proposed method, which involves only irradiation with gamma-ray radiation of INR or EFU, can significantly reduce the cost of the tests, reduce their volume and increase the reliability of the test results.
Установлена зависимость эквивалентной дозы гамма-рентгеновского излучения ИЯР или ЭФУ по критерию эквивалентности радиационно-индуцированного критического заряда Qc с величиной
Величина эквивалентной дозы гамма-рентгеновского излучения ИЯР или ЭФУ приведена к энергии квантов Еγ, X-Ray=1 МэВ - экв., что позволяет использовать МУ с произвольным спектром FS ИИ.The value of the equivalent dose of gamma-ray radiation from INR or EFU is reduced to the energy of quanta E γ, X-Ray = 1 MeV - equiv., Which allows the use of MU with an arbitrary spectrum of FS II.
ПРИЛОЖЕНИЕ «A»: ОЦЕНКА ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ ИСТОЧНИКА ИМПУЛЬСНОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭФФЕКТОВ ЕДИНИЧНОГО СБОЯ (SEE) ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЗЧ (ИОНОВ) КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВАAPPENDIX A: EVALUATION OF AN EQUIVALENT DOSE OF A SOURCE OF PULSED IONIZING RADIATION FOR MODELING THE EFFECTS OF A SINGLE FAULT (SEE) FROM THE INFLUENCE OF THE SPACE (IONS) OF SPACE
При воздействии радиационно-индуцированного заряда в треке ТЗЧ (иона) излучения КП в активной структуре МДП формируется «нить» распределенного электрического заряда, который формирует в нагрузке импульс, приводящий к появлению SEE. Из-за достаточно редкого явления взаимодействия ТЗЧ со структурой МДП прибор генерирует такие импульсы в «счетном» режиме, т.е. импульс тока в нагрузке генерируется при попадании каждой ТЗЧ в чувствительный объем (Фиг.1). При воздействии импульса гамма-рентгеновского излучения МУ такой «счетчик» работает в интегральном режиме в отличие от счетного режима в случае воздействия ионов и протонов. Поэтому длительность электрического импульса будет определяться длительностью самого воздействия от источника ИИ (в диапазоне от десятков наносекунд до десятков микросекунд и миллисекунд для ИЯР). Если энергия частицы равна Е (МэВ), а энергия образования одной электронно-дырочной пары (ehp) в данном материале равна wehp(MЭB), то полное число генерируемых излучением пар равноUnder the influence of a radiation-induced charge in the SQ (ion) track of the KP radiation, a “filament” of a distributed electric charge is formed in the active MIS structure, which forms a pulse in the load, which leads to the appearance of SEE. Due to the rather rare phenomenon of the interaction between the TZZh and the MIS structure, the device generates such pulses in the “counting” mode, i.e. a current pulse in the load is generated when each SLC falls into the sensitive volume (Figure 1). Under the influence of a pulse of gamma-x-ray radiation MU such a "counter" operates in the integral mode, in contrast to the counting mode in the case of exposure to ions and protons. Therefore, the duration of the electric pulse will be determined by the duration of the exposure from the AI source (in the range from tens of nanoseconds to tens of microseconds and milliseconds for INR). If the particle energy is equal to E (MeV), and the energy of formation of one electron-hole pair (ehp) in this material is equal to w ehp (MEB), then the total number of pairs generated by radiation is
Для линейных потерь энергии частиц LETL можно записать:For linear particle energy loss LET L, we can write:
где: LET - массовые потери энергии ТЗЧ; ρ - плотность материала M, тогда полные потери энергии на длине хорды выделенного чувствительного объема (ЧО) структуры МДП составятwhere: LET - mass loss of energy TZCh; ρ is the density of the material M, then the total energy loss along the chord length of the allocated sensitive volume (PR) of the MIS structure will be
Здесь длина максимальной хорды smax структуры МДП дается в см.Here, the length of the maximum chord s max of the MIS structure is given in cm.
Для более корректной оценки генерации зарядов необходимо располагать данными о постоянной генерации
Первое состоит в оценке величины константы
где:
- вариации толщин оксидных пленок в подзатворном узле структуры МДП от 20 до 800 нм;- variations in the thickness of oxide films in the gate node of the MIS structure from 20 to 800 nm;
- вариации напряженности электрического поля в оксиде от 0,01 до 6 МВ·см-1;- variations in the electric field in the oxide from 0.01 to 6 MV · cm -1 ;
- величины поглощенных доз в оксиде, не вызывающих искажения электрического поля от 0,5 до 1 крад(SiO2).- the values of the absorbed doses in the oxide, not causing distortion of the electric field from 0.5 to 1 krad (SiO 2 ).
Экстраполяция данных в (ПА.4) позволила получить в [6] значение
Вторым этапом является оценка фактора дозового накопления
Величина tox в (ПА.6) - в нм.The value of t ox in (PA.6) is in nm.
При определении доли нерекомбинированного радиационно-индуцированного заряда используют соотношение [6]When determining the fraction of non-recombinant radiation-induced charge, use the ratio [6]
Величина напряженности электрического поля в (ПА.7) приведена в единицах [MB·см-1].The magnitude of the electric field in (PA.7) is given in units of [MB · cm -1 ].
Для нуклидного источника Bde эта величина равна [6]For a nuclide source B de this value is [6]
Транзисторы МДП бывают со встроенным р-n-переходом (JFET) и с полевым затвором (MOSFET). Первые имеют толщину диэлектрической пленки порядка 20-760 нм, вторые 500-700 нм. Облучение первых происходит при напряженности электрического поля «затвор-исток» EGS~1,25МВ·см-1, причем сток (D), исток (S) и подложка (Substrate) бывают подсоединены к точке «нулевого» потенциала. Облученные в той же конфигурации транзисторы MOSFET имели напряженность электрического поля порядка EGS~0,1÷0,5 MB·см-1. Удовлетворительная корреляция наблюдается при облучении структур МОП источниками ИИ при фиксированной напряженности электрического поля. В [6] предложена связь полной интегральной дозы двух источников ИИ в видеMOS transistors come with an integrated pn junction (JFET) and a field shutter (MOSFET). The former have a dielectric film thickness of the order of 20-760 nm, the latter 500-700 nm. The former are irradiated at a gate-source electric field strength E GS ~ 1.25 MV · cm -1 , with drain (D), source (S) and substrate (Substrate) being connected to the point of “zero” potential. MOSFET transistors irradiated in the same configuration had an electric field strength of the order of E GS ~ 0.1 ÷ 0.5 MB · cm -1 . A satisfactory correlation is observed when the MOS structures are irradiated with AI sources at a fixed electric field strength. In [6], the relationship of the total integral dose of two sources of AI in the form of
Значения
При средней энергии гамма-квантов ИИ 1 МэВ постоянная генерации ehp равна для Si и SiO2 [5]At an average energy of gamma quanta of
При эквивалентной ионизации полного объема МОП-структуры от гамма-рентгеновского излучения ИИ и локального объема от ионов КП можно рассчитать эквивалентную дозу гамма-рентгеновского излучения DR, обеспечивающую такую же ионизацию, как и критическая плотность потока ионовWith equivalent ionization of the total volume of the MOS structure from the gamma-ray radiation of AI and the local volume from the ions of the KP, we can calculate the equivalent dose of gamma-ray radiation D R providing the same ionization as the critical density of the ion flux
Здесь «RS» спектр (Radiation Spectrum) МУ, а «M» - материал, в котором поглощается энергия ИИ (M∝Si или M∝SiO2). Равенство (ПА. 12) также представляют в видеHere, the “RS” spectrum (Radiation Spectrum) is MU, and “M” is the material in which the energy of AI (M∝Si or M∝SiO 2 ) is absorbed. Equality (PA. 12) is also presented as
где: PR, I - мощность поглощенной дозы соответствующих источников ИИ;
где: E - энергия ТЗЧ; mЧ - масса ТЗЧ; smax - максимальная длина хорды в чувствительном объеме вдоль трека первичной частицы. При изотропном распределении частиц в пространстве время пролета будет варьироваться в зависимости от длины хорды, которая изменяется от толщины приборного слоя tПС при нормальном падении частиц до значения smax при практически продольном распространении частиц в тонком слое. Дозу DI из (ПА.12) определяют соотношениемwhere: E - energy TZCh; m H - mass TZCh; s max - the maximum length of the chord in the sensitive volume along the track of the primary particle. With an isotropic distribution of particles in space, the flight time will vary depending on the length of the chord, which varies from the thickness of the instrument layer t PS at normal particle incidence to s max with practically longitudinal particle propagation in a thin layer. The dose D I from (PA.12) is determined by the ratio
Величина эквивалентной мощности дозы равна отношению (ПА.16) к (ПА.14)The equivalent dose rate is equal to the ratio (PA.16) to (PA.14)
Согласование полной поглощенной дозы импульсного ИИ DR(γ-кв.RS-(M)) в структуре МДП от МУ со спектром RS с эквивалентной дозой от воздействия ТЗЧ DI(γ-кв.1 МэВ-экв.-(M)) из (ПА.12) производят с использованием соотношения (ПА.9) [6]Coordination of the total absorbed dose of pulsed AI D R (γ-square RS- (M)) in the MIS structure from MU with the RS spectrum with the equivalent dose from the effects of TZZh D I (γ-square 1 MeV-eq. (M)) from (PA.12) is produced using the ratio (PA.9) [6]
Величину константы
где: ρC - плотность критического заряда; ν=a×b×c=A×tПС - объем ЧО; A=a×b - площадь поверхности ЧО; tПС=с=smin - толщина приборного слоя (Фиг.5). Величину QC принимают с учетом (ПА2), (ПА.3) равной [7]where: ρ C is the critical charge density; ν = a × b × c = A × t PS - the volume of HO; A = a × b is the surface area of the HO; t PS = s = s min - the thickness of the instrument layer (Figure 5). The value of Q C is taken into account (PA2), (PA.3) equal to [7]
где s - соответствует длине пространственной хорды при падении единичной ТЗЧ под произвольными углами к лицевой (инверсной) поверхности чипа структуры (Фиг.5). Величину поглощенной дозы от одной ТЗЧ принимают приведенной к всему объему ЧО при произвольном значении длины хорды s и равной:where s - corresponds to the length of the spatial chord when a single TZZh falls at arbitrary angles to the front (inverse) surface of the chip structure (Figure 5). The value of the absorbed dose from one TZC is taken reduced to the entire volume of the HO for an arbitrary value of the chord length s and equal to:
Подставляя (ПА.2) и (ПА.3) в (ПА.21), получаютSubstituting (PA.2) and (PA.3) in (PA.21), get
а величину константы
Аналогичное равенство можно записать для мощности дозы P1(γ-экв.RS-(M)).A similar equality can be written for the dose rate P 1 (γ-equiv. RS- (M)).
В (ПА.17) принимают
В таблице ПА.2 приведены размеры чувствительных областей структур МДП в составе БИС технологии КМОП/КНД, принятые для расчета чувствительности к SEE и эффектам TID воздействии гамма-квантов МУ и рентгеновского излучения ЭФУ. При известных значениях параметров структур МДП и геометрических параметров по данным табл.ПА.2 проводят коррекцию результатов облучения на одном источнике на условия облучения на другом и вводят на основании (ПА.9) понятие коэффициента относительной эффективности, КОЭ (RDEF)Table PA.2 shows the sizes of the sensitive regions of the MIS structures as part of the CMOS / KND LIS technology adopted for calculating sensitivity to SEE and TID effects by gamma-ray quanta of MUs and X-ray radiation of EPCs. Given the known values of the parameters of the MIS structures and geometric parameters according to the data in Table PA.2, the results of irradiation at one source are corrected for the conditions of irradiation at another and the concept of relative efficiency coefficient, COE (RDEF) is introduced on the basis of (PA.9)
в единицах
В табл.ПА.3 приведены размеры толщин основных слоев гетероструктуры МДП.Table PA.3 shows the thicknesses of the main layers of the MIS heterostructure.
Для определения
Во внимание при расчетах принимают:In the calculations take:
- геометрические параметры «островков» p- и n-канальных МОП-структур для оценки радиационной чувствительности к эффектам SEE;- geometric parameters of the “islands” of p- and n-channel MOS structures for assessing radiation sensitivity to SEE effects;
- геометрические параметры МОП-структур (включая p-карман для n-канального МОП-транзистора) для расчета чувствительности к TID;- geometric parameters of MOS structures (including p-pocket for an n-channel MOS transistor) for calculating sensitivity to TID;
- угловые размеры прямоугольных чувствительных областей для оценки вероятности реализации «худшего случая»;- angular dimensions of rectangular sensitive areas to assess the likelihood of the implementation of the "worst case";
- в качестве порогового значения LETTH принималось 28 МэВ см2/г;- as a threshold value of LET TH , 28 MeV cm 2 / g was taken;
- для расчета критического заряда QCRIT=QC используют соотношение, представленное Robinson et al. [7] для ИМС ряда технологий (включая NMOS, CMOS/объемный, CMOS/SOS, i2L, GaAs, ECL, CMOS/SOI биполярный VHSIC):- to calculate the critical charge Q CRIT = Q C use the ratio presented by Robinson et al. [7] for IMS of a number of technologies (including NMOS, CMOS / surround, CMOS / SOS, i 2 L, GaAs, ECL, CMOS / SOI bipolar VHSIC):
где: q=1,60022·10-19 Кл/е - элементарный заряд; С - емкость обедненного слоя в структуре МДП; L - латеральный размер структуры МДП, [мкм];where: q = 1,60022 · 10 -19 C / e is the elementary charge; C is the capacity of the depleted layer in the TIR structure; L is the lateral size of the MDP structure, [μm];
- для расчета порогового значения LETTH используют соотношение, связывающее энергию частицы, поглощенной в обедненном слое Edept и энергию образования электронно-дырочной пары wehp [8]- to calculate the threshold value of LET TH , a relation is used that relates the energy of a particle absorbed in the depletion layer E dept and the energy of formation of an electron-hole pair w ehp [8]
где a значения wehp для ряда элементов приведены в табл.ПА.4, где также представлены свойства чистого германия, кремния, арсенида галлия, диоксида кремния, нитрила кремния и диоксида алюминия при температуре 27°C.where a values of w ehp for a number of elements are given in Table PA.4, which also presents the properties of pure germanium, silicon, gallium arsenide, silicon dioxide, silicon nitrile, and aluminum dioxide at a temperature of 27 ° C.
Используя эти данные, можно произвести в первом приближении расчет LETT, минимально необходимой для создания SEE.Using these data, it is possible, as a first approximation, to calculate the LET T , which is the minimum necessary to create an SEE.
- для расчета максимальной длины хорды
- размерности величин:- dimensions of quantities:
- q=1,6022·10-19 Кл=1,6022·10-7 nКл;- q = 1.6022 · 10 -19 Cl = 1.6022 · 10 -7 nC;
- ρ=2,33 г·см3;- ρ = 2.33 g · cm 3 ;
- wehp=3,6 эВ=3,6·10-6 МэВ.- w ehp = 3.6 eV = 3.6 · 10 -6 MeV.
Минимальное значение LETTH будет соответствовать случаю, для которого сбой может быть рассчитан из соотношения:The minimum value of LET TH will correspond to the case for which the failure can be calculated from the ratio:
Тогда равенство (ПА.14) с учетом (ПА.11) и (ПА.13) можно записать в виде:Then equality (PA.14) taking into account (PA.11) and (PA.13) can be written in the form:
илиor
илиor
ЛитератураLiterature
1. Заитов Ф.А., Литвинова Н.М., Савицкая В.Г., Средин В.Г. Радиационная стойкость в оптоэлектронике. - М.: Воениздат, 1987, с.272.1. Zaitov F.A., Litvinova N.M., Savitskaya V.G., Sredin V.G. Radiation resistance in optoelectronics. - M .: Military Publishing House, 1987, p.272.
2. Martin Denton, European Organization for Nuclear Research. CERN Training, April 10-12, 2000 "Radiation effects on electronic componente and circuits for LHC", Radiation Effects on Electronic Component and Circuits, First course: Radiation Effects on Electronic Component; Second course: Radiation Effect on Electronics Circuits, CERN-EP-ATE/CEA Sacaly DAPHNIA, Internet.2. Martin Denton, European Organization for Nuclear Research. CERN Training, April 10-12, 2000 "Radiation effects on electronic componente and circuits for LHC", Radiation Effects on Electronic Component and Circuits, First course: Radiation Effects on Electronic Component; Second course: Radiation Effect on Electronics Circuits, CERN-EP-ATE / CEA Sacaly DAPHNIA, Internet.
3. Titus L., Johnson G.H., Schrimpf R.D., Galloway K.F. Single event burnout of power bipolar junction transistors // IEEE Transactions on Nuclear Science, 1991. - Vol.NS-38. - No.6. - pp.1315-1322, 1991.3. Titus L., Johnson G.H., Schrimpf R. D., Galloway K.F. Single event burnout of power bipolar junction transistors // IEEE Transactions on Nuclear Science, 1991 .-- Vol. NS-38. - No.6. - pp. 1315-1322, 1991.
4. Edmonds L.D., Barnes C.E., Scheick L.Z. Space Radiation Effects in Microelectronics. JPC Publikation 00-06 // Passadena, California: Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, National Aeronautics and Space Administration, May 2000.4. Edmonds L.D., Barnes C.E., Scheick L.Z. Space Radiation Effects in Microelectronics. JPC Publikation 00-06 // Passadena, California: Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, National Aeronautics and Space Administration, May 2000.
5. Артемов А.Д., Данилин Ю.И., Курышов A.B., Соболев С.А., Фролов А.С. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру, 1989 - Вып.4, с.50-56.5. Artemov A.D., Danilin Yu.I., Kuryshov A.B., Sobolev S.A., Frolov A.S. // Questions of atomic science and technology. Ser. Physics of Radiation Exposure to Radio-Electronic Equipment, 1989 -
6. Dozier С.М., Brown D.B. The Use of Low Energy X-Ray for Device Testing - a Comparison With Co-60 Radiation // IEEE Transactions on Nuclear Science, 1975.-. V.NS-30. - No.6. - pp.4382-4387.6. Dozier S.M., Brown D.B. The Use of Low Energy X-Ray for Device Testing - a Comparison With Co-60 Radiation // IEEE Transactions on Nuclear Science, 1975.-. V.NS-30. - No.6. - pp. 4382-4387.
7. Robinson P., Lee W., Aguero R., Gabriel S. Anomalies due to single event upsets // Journal of Spacecraft of Spacecraft and Rockets, Mar-Apr 1994. - Vol.31. - No.2. - pp.166-171.7. Robinson P., Lee W., Aguero R., Gabriel S. Anomalies due to single event upsets // Journal of Spacecraft of Spacecraft and Rockets, Mar-Apr 1994. - Vol.31. - No.2. - pp. 166-171.
8. LaBel, K. Single event effects specification // radhome. gsfc.nasa.gov/radhome/papers/seespec.htm, 1993. Last updated: Dr. Holbert's EEE460 Course. January 18, 2006.8. LaBel, K. Single event effects specification // radhome. gsfc.nasa.gov/radhome/papers/seespec.htm, 1993. Last updated: Dr. Holbert's EEE460 Course. January 18, 2006.
Claims (7)
в единицах
где ρ - плотность облучаемого полупроводникового материала, г·см-3;
in units
where ρ is the density of the irradiated semiconductor material, g · cm -3 ;
для энергии рентгеновских квантов EX-Ray=0,01-0,3 МэВ и
для энергии гамма-рентгеновских квантов ядерного реактора или ЭФУ ЕЯР,Х-Ray=1…6 МэВ.2. 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
for the energy of x-ray quanta E X-Ray = 0.01-0.3 MeV and
for the energy of gamma-ray quanta of a nuclear reactor or EFU E NR, X-Ray = 1 ... 6 MeV.
где tox в нм, для энергии рентгеновских квантов EX-Ray=0,01-0,3 МэВ и
для энергии гамма-ренттеновских квантов ядерного реактора или ЭФУ с энергией ЕЯР,Х-Ray=1…6 МэВ.3. 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
where t ox in nm, for the energy of x-ray quanta E X-Ray = 0.01-0.3 MeV and
for the energy of gamma-X-ray quanta of a nuclear reactor or EFI with an energy of E NR, X-Ray = 1 ... 6 MeV.
которое в дальнейшем используют для определения величин RDEF и эквивалентной дозы DR(γ-кв.RS-экв.-(М)) моделирующего эффекты единичного сбоя (SEE) источника гамма-рентгеновского излучения БИС технологии КМОП/КНД аналогичной технологии и конструктива. 7. The method according to claim 1 or 6, characterized in that to increase the reliability of determining the value
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 the gamma-ray radiation source of the BIS CMOS / LPC technology of a similar technology and design.
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 RU2011141984A (en) | 2013-04-27 |
RU2495446C2 true 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 (5)
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 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
RU2082178C1 (en) * | 1995-03-21 | 1997-06-20 | Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" | Method for selecting plates with radiation-resistant mos integrated circuits |
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 |
RU2254587C1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-06-20 | Московский инженерно-физический институт (государственный университет) | Method of selecting integral microcircuits for radiation stability and reliability |
US7081635B2 (en) * | 2003-04-23 | 2006-07-25 | Texas Instruments Incorporated | High activity, spatially distributed radiation source for accurately simulating semiconductor device radiation environments |
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 |
-
2011
- 2011-10-17 RU RU2011141984/28A patent/RU2495446C2/en active
Patent Citations (9)
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 |
US7081635B2 (en) * | 2003-04-23 | 2006-07-25 | 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 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Артемов А.Д. и др. Вопросы атомной науки и техники// Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 1089, вып.4, стр.50-56. * |
Cited By (5)
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011141984A (en) | 2013-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Autran et al. | Soft Errors: from particles to circuits | |
Sierawski et al. | Effects of scaling on muon-induced soft errors | |
Huhtinen et al. | Computational method to estimate Single Event Upset rates in an accelerator environment | |
Sexton | Destructive single-event effects in semiconductor devices and ICs | |
RU2495446C2 (en) | Method to test semiconductor cmos/soi of lsi technology for resistance to effects of single failures from impact of heavy charged particles of space | |
Nakamura | Terrestrial neutron-induced soft errors in advanced memory devices | |
RU2657327C1 (en) | Method for evaluating of the digital electronics elements stability to the effects of failures from the single particles influence | |
Reed et al. | Single-event effects ground testing and on-orbit rate prediction methods: the past, present, and future | |
RU2578053C1 (en) | Method for evaluating resistance of digital electronic equipment to ionising radiation (versions) | |
Garcı et al. | SEU measurements and simulations in a mixed field environment | |
Liao et al. | Measurement and mechanism investigation of negative and positive muon-induced upsets in 65-nm bulk SRAMs | |
Gasiot et al. | SEU sensitivity of bulk and SOI technologies to 14-MeV neutrons | |
Zebrev et al. | Microdose induced drain leakage effects in power trench MOSFETs: Experiment and modeling | |
Lambert et al. | Neutron-induced SEU in SRAMs: Simulations with n-Si and nO interactions | |
Han et al. | Single event hard error due to terrestrial radiation | |
Abouzeid et al. | On-chip total ionizing dose digital monitor in fully depleted SOI technologies | |
Ohshima et al. | Radiation Resistance of Semiconductors | |
Clemens | Energy deposition mechanisms for proton-and neutron-induced single event upsets in modern electronic devices | |
Lauenstein | Single-event gate rupture in power mosfets: A new radiation hardness assurance approach | |
Alía et al. | Single Event Effect cross section calibration and application to quasi-monoenergetic and spallation facilities | |
Haran et al. | Charge yield and track structure effects on total ionizing dose measurements | |
Peng et al. | Terrestrial neutron induced failure rate measurement of SiC MOSFETs using China spallation neutron source | |
Wender | Neutron-induced failures in semiconductor devices | |
Amir et al. | Effects of high energy neutrons and resulting secondary charged particles on the operation of MOSFETs | |
Malagón et al. | Single Event Upsets characterization of 65 nm CMOS 6T and 8T SRAM cells for ground level environment |
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 |