Особенности формирования сбоев в СБИС при воздействии импульсного ионизирующего излучения

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведен анализ возникновения сбоев в сверхбольших интегральных схемах (СБИС) при воздействии импульсного ионизирующего излучения различной природы. Воздействие гамма- или электронных импульсов приводит к сбоям из-за объемной ионизации полупроводниковых структур, которые в СБИС проявляются, в первую очередь, за счет эффектов просадки питания. Проанализированы особенности возникновения сбоев за счет нестационарного тиристорного эффекта и в случае нескольких возможных конкурирующих процессов. Нестационарные поверхностные радиационные эффекты и эффекты быстрого отжига радиационных дефектов могут приводить, в основном, к кратковременным параметрическим отказам, которые в значительной степени зависят от интенсивности излучения. Рассмотрены особенности формирования одиночных сбоев при воздействии импульсных пучков нейтронов, протонов или ионов.

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. Larin F. Radiation Effects in Semiconductor Devices. N.Y.: John Wiley and Sons. 1968. 287 p.
  2. Агаханян Т.М., Аствацатурьян Е.Р., Скоробогатов П.К. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах. М.: Энергоатомиздат. 1989. 256 с.
  3. Ionizing radiation effects in MOS devices and circuits / Ed. Ma T.-P., Dressendorfer P. V. New York: John Wiley & Sons, 1989. 608 p.
  4. Чумаков А.И. Радиационные эффекты в интегральных схемах. М.: Техносфера. 2024. 384 с.
  5. Massengil T.L., Diehl S.E. Transient Radiation Upset Simulation of CMOS Memory Circuits//IEEE Trans. on Nucl. Sci. 1984. V. 31. N6. P.1337–1343.
  6. Чумаков А.И. Моделирование эффекта «просадки» питания в ИС при воздействии импульса ионизирующего излучения //Микроэлектроника. 2006. Т.35. №3. С.184–190.
  7. Чумаков А.И. и др. Механизмы возникновения нестабильных тиристорных эффектов в КМОП ИС // Микроэлектроника. 2019. Т. 48. № 4. С. 295–299.
  8. Согоян А.В. и др. Исследование влияния амплитудно-временных характеристик импульсного воздействия на уровни отказов современных СБИС // Науч.-тех. сб. “Стойкость 2022”. 2022, с. 155–158.
  9. Чумаков А.И., Гонтарь В.В. Прогнозирование уровней отказов и сбоев ИС при воздействии ионизирующего излучения с произвольной формой импульса// Микроэлектроника. 2004. Т. 33. № 2. С. 134–141.
  10. Shvetsov-Shilovskiy I.I., et. al. Nonstable latchups in CMOS ICs under pulsed laser irradiation // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2020. V. 67. N. 7. P. 1540–1546.
  11. Wrobel T.F., Evans D.C. Rapid annealing in advanced bipolar microcircuits // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1982. V. 29. № 6. P. 1721–1726.
  12. Сливин А.Ф. и др. Сооружение станций для прикладных исследований на ускорительном комплексе NICA // Письма в журнал «Физика элементарных частиц и атомного ядра». 2022. Т. 19. № 5. С. 421–425.
  13. Филатов Г.А. и др. Каналы и станции для прикладных исследований ускорительного комплекса NICA // Письма в журнал «Физика элементарных частиц и атомного ядра». 2023. Т. 20. № 4. С. 812–818.
  14. Чумаков А.И., Бобровский Д.В., Соловьев С.А. Влияние импульсного характера излучения на параметры чувствительности интегральных схем к одиночным радиационным эффектам // Безопасность информационных технологий. 2024. Т. 31, № 4. С. 141–152.
  15. Бобровский Д.В. и др. Особенности проявления одиночных радиационных эффектов в ИС при воздействии импульсных пучков ионов // ВАНТ. Серия «Физика радиационного воздействия на РЭА». 2024. № 3, с. 11–15.
  16. Чумаков А.И. и др. Моделирование сбоев в ИС при импульсном нейтронном воздействии. Часть 3. Область средних интенсивностей // ВАНТ. Серия: Физика радиационного воздействия на РЭА». 2023. № 1. С. 10–15.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расчетные нормированные зависимости мощности поглощенной дозы для возникновения сбоев при разных инерционностях внешних цепей (RC). τi определено из уровней сигнала 0.7Umx и 0.25Umx (а) и – 0.5Umx 0.18Umx (б). Символы численный расчет, кривые аппроксимации с использованием τi

Скачать (27KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Типовое изменение УБР в ДОЗУ в зависимости от длительности импульса: 1 – просадка питания, 2 – потеря информации в ячейки памяти, 3 – суммарная аппроксимирующая зависимость вида (1)

Скачать (21KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменения количества отказавших ячеек в функции времени после облучения импульсом электронов:  – тест поле “0”, • – тест поле “1” [4]

Скачать (24KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изменение уровня дозовой стойкости от длительности импульса ИИ

Скачать (22KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение количество сбоев от флюенса при импульсном облучении ионами: а – неон; б – ксенон

Скачать (25KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025