Новый подход к моделированию радиационных эффектов низкой интенсивности в биполярных микросхемах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложена модель для объяснения эффектов низкой интенсивности при воздействии ионизирующего излучения в биполярных структурах с учетом подпорогового дефектообразования в высоколегированных кремниевых слоях. Рассмотрены варианты деградации тока базы в биполярном транзисторе с учетом одновременного действия поверхностных радиационных эффектов и структурных повреждений в приповерхностной базовой области. Выявлены условия возникновения эффектов низкой мощности поглощенной дозы в биполярных структурах. Представленные результаты анализа позволяют объяснить большинство наблюдаемых экспериментальных результатов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Чумаков

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” – АО “ЭНПО СПЭЛС”

Автор, ответственный за переписку.
Email: aichum@spels.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Nowlin R.N. et al. Hardness assurance and testing issues for bipolar/BiCMOS devices // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1993. V. 40. No. 6. P. 1686–1691.
  2. Ionizing radiation effects in MOS devices and circuits / Ed. Ma T.-P., Dressendorfer P. V. New York: John Wiley & Sons, 1989. 608 p.
  3. Adell P.C., Boch J. Dose and Dose-Rate Effects in Micro-Electronics: Pushing the Limits to Extreme Conditions //2014 IEEE NSREC. Short Course Notebook “Radiation Environments and Their Effects on Devices From Space to Ground”. Paris, France, 2014. p. II-1–II-102.
  4. Беляков В.В. и др. Методы прогнозирования эффектов полной дозы в элементах современной микроэлектроники //Микроэлектроника. 2003. том 32. № 1. С. 31–46.
  5. Першенков В.С., Скоробогатов П.К., Улимов В.Н. Дозовые эффекты в изделиях современной микроэлектроники: Учебное пособие. М.: НИЯУ МИФИ, 2011. 172 с.
  6. Першенков В.С. Дозовые эффекты в изделиях микроэлектроники при воздействии ионизирующих излучений / В кн.: Радиационная стойкость изделий ЭКБ: Научное издание / под ред. А.И. Чумакова. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. С. 93–130.
  7. Pease R. L. et al. ELDRS in Bipolar Linear Circuits: A Review // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2009. V. 56. No. 4. P. 1686–1691.
  8. Fleetwood D. M. et al. Physical mechanisms contributing to enhanced bipolar gain degradation at low dose rates // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1994. V. 41. No. 6. P. 1871–1883.
  9. Fleetwood D. M. et al. Radiation effects at low electric fields in thermal, SIMOX, and bipolar-base oxides //IEEE Trans. Nucl. Sci. 1996. V. 43. No. 6. P. 2537–2546.
  10. Rashkeev S. N. et al. Physical model for enhanced interface-trap formation at low dose rates // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2002. V. 49. No. 6. P. 2650–2655.
  11. Першенков В.С. и др. Конверсионная модель эффекта низкой интенсивности в биполярных микроэлектронных структурах при воздействии ионизирующего излучения // Микроэлектроника. 2010. Том 39. № 2. С. 102–112.
  12. Чумаков А.И. Действие космической радиации на ИС. М.: Радио и связь, 2004. 320 с.
  13. Вавилов В.С., Киселев В.Н., Мукашев Б.Ф. Дефекты в кремнии и на его поверхности. М.: Наука, 1990. 216 с.
  14. Емцев В.В., Машовец Т.В. Примеси и точечные дефекты в полупроводниках. М.: Радио и связь, 1981. 248 с.
  15. Алешина Л.А. Структура аморфных материалов и природа дефектов в них. Электронное учебное пособие. ПетрГУ, 2016.
  16. Вавилов В.С., Кекелидзе Н.П., Смирнов Л.С. Действие излучений на полупроводники: Учеб. пособие. М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1988. 182 с.
  17. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 1. / Пер. с англ. 2-е изд., переработ. и доп. М.: МИР, 1984. 456 с.
  18. Першенков В.С. и др. Расчет тока поверхностной рекомбинации в биполярных микроэлектронных структурах при воздействии ионизирующего излучения // Микроэлектроника. 2009. Том 38. № 1. С. 21–33.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Формирование подпороговых радиационных дефектов в высоколегированной области эмиттера: 1 – диффузия первичных РД; 2 – создание стабильных РД; 3 – аннигиляция первичных РД; ⚫ – междоузлие; ◯ – вакансия; ⊕ – ядро атома кристаллической решетки.

Скачать (47KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменения усредненной концентрации первичных РД при разных интенсивностях облучения для чувствительной области шириной равной 0.2 мкм.

Скачать (79KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменения профилей распределения первичных РД в момент окончания облучения для разных интенсивностей.

Скачать (80KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Возможные изменения приращения суммарного тока базы при различных соотношениях между его составляющими.

Скачать (84KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Сравнение расчетных и экспериментальных значений изменений тока базы при облучении с разными интенсивностями: а – входной ток операционного усилителя LM108A; б – входной ток компаратора LM111, облучение при T = 90°C [5].

Скачать (185KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024