Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Выбор источников ионизирующих излучений при проведении радиационных испытаний моп и кмоп ис
Несмотря на то, что в условиях космического пространства поглощенная доза определяется потоками высокоэнергетических электронов и протонов, зачастую испытания в лабораторных условиях проводятся с использованием изотопных источников гамма-излучения. или рентгеновских источников. Такая замена радиационных источников главным образом обусловлена относительной дешевизной и простотой технической реализации экспериментов. При этом необходимо определить, во-первых, возможна ли замена при испытаниях электронного и протонного излучения на гамма- или рентгеновское, а во-вторых, если такая замена возможна, то какой из источников (гамма- или рентген) лучше использовать. Как показывает практика, в тех случаях, когда радиационная деградация ПП и ИС определяется ионизационными эффектами, такая замена вполне оправдана. В настоящее время при испытаниях приборов, изготовленных по МОП- или КМОП-технологии, на стойкость к воздействию поглощенной дозы ИИ КП замена облучения электронами и протонами на облучение камма- или рентгеновскими квантами является широко распространенным подходом. Такая же замена осуществляется и для других технологических вариантов, основанных на использовании МДП-структур в качестве активных элементов, например, для МНОП-приборов. В качестве примера на рис. 3.54 [69] представлены дозовые зависимости напряжения на затворе р -канальных транзисторов, входящих в состав КМОП ИС 564ЛН2, а также р-МНОП-транзисторов с толщиной подзатворного SiO2 106,7 нм и толщиной Si3N4 100 нм. Из рис. 3.54 видно, что все экспериментальные точки, полученные с использованием различных видов ионизирующих излучений, в пределах погрешности эксперимента (не более 20 %) укладываются на общую кривую дозовой зависимости изменения напряжения на затворе транзистора при фиксированном рабочем токе стока. Эти результаты говорят о возможности и обоснованности замены при испытаниях изделий данного типа облучения электронами и протонами облучением гамма-квантами с помощью изотопного источника. Аналогичная замена источника ионизирующего излучения при радиационных испытаниях возможна и в тех случаях, когда деградация и отказ вследствие набора поглощенной дозы, определяется эффектами, связанными с полевыми оксидами или скрытыми оксидами в КНИ-структурах. Однако если микросхема изготовлена по биполярной технологии, то такую замену можно осуществить, только убедившись, что отказ ИС действительно вызван именно утечками по полевым оксидам. В противном случае (т.е. когда существенную роль играют структурные повреждения, вносимые при радиационном облучении) эксперименты с использованием изотопных гамма-источников могут привести к значительно завышенным значениям дозы отказа, по сравнению с теми, которые наблюдаются при воздействии электронов и протонов. Это хорошо видно из рис. 3.55 [70], где представлены дозовые зависимости коэффициента передачи по току при воздействии гамма-квантов, электронов и протонов для ИС 249КП1, которая представляет собой два оптоэлектронных ключа.
Рис. 3.54. Изменение напряжения на затворе р -канальных транзисторов, входящих в состав КМОП ИС 564ЛН2 (а), а также р -МНОП-транзисторов с толщиной подзатворного SiO2 106,7 нм и толщиной Si3N4 100 нм (б) в зависимости от поглощенной дозы: ¡ — облучение b-электронами с помощью стронций-итриевого изотопного источника (0,1 рад(Si)/с); ¨, ▲ — облучение электронами с энергией 6,8 МэВ при плотности потока 1,5×109 см–2с–1; D, ▼ —– облучение гамма-квантами (18,5 Р/с); Ñ, ●, ■ — облучение протонами с энергией 100 МэВ; напряжение на затворе р -МОП-транзисторов при облучении –8 В; напряжение на затворе р -МНОПтранзисторов при облучении –5 В [16]
Критерием отказа является снижение коэффициента передачи до значения KI £ 0,5. Таким образом, если дозовая деградация или отказ ПП и ИС происходит вследствие введения в полупроводниковый материал структурных повреждений, или если нет полной уверенности в том, что отказ происходит вследствие ионизационных эффектов, при радиационных испытаниях следует проводить облучение изделий высокоэнергетическими электронами и протонами. Другим важным моментом, который следует рассмотреть, является выбор между гамма- и рентгеновским источником. В ряде случаев наблюдается практически полное совпадения данных полученных при гамма- и рентгеновском облучении (см., например, рис. 3.15 и 3.26). Однако в некоторых случаях испытания, проведенные с использованием гамма- и рентгеновских источников ИИ, дают различные значения дозы отказа (особенно часто это наблюдается в случаях, когда отказ обусловлен накоплением заряда в полевых оксидах или в захороненных оксидах КНИ-структур).
Выбор источника ИИ обычно рекомендуется выбирать с точки зрения наилучшего соответствия реальным условиям по величине выхода заряда [13]. В диапазоне значений напряженности электрического поля, характерном для полевых оксидов и захороненных оксидов в КНИ-структурах при типовых электрических режимах, выход заряда при воздействии гамма-квантов 60Со и рентгеновских квантов может различаться почти в 2 раза [13]. Рис. 3.55. Дозовые зависимости коэффициента передачи по току К I ИС 249КП1 при облучении гамма-квантами источника 60Co (·), электронами с энергией 7 МэВ (■) и протонами с энергией 20,7 МэВ (▲). Электрический режим при облучении: излучающий диод обесточен; коммутируемое напряжение на фотоприемнике U ком.=30 В; сопротивление нагрузки R н=1,2 кОм В случае воздействия гамма-квантов, как уже отмечалось ранее (см. п. 1.3.3), преобладает эффект Комптона, и образующиеся вторичные электроны имеют среднюю энергию порядка 0,8 МэВ, что соответствует диапазону значений энергии электронов, характерному для космического пространства. В этом диапазоне энергий электроны имеют приблизительно одинаковые низкие значения ЛПЭ в кремнии (см. рис. 1.9, б). При малых значениях ЛПЭ будет наблюдаться значительное разделение электронов и дырок, образующихся вследствие ионизации, а также отдельных электронно-дырочных пар. В этом случае будет преобладать механизм родственной рекомбинации, что даст высокие значения выхода заряда. Следовательно, с точки зрения выхода заряда облучение гамма-квантами 60Со хорошо подходит для моделирования дозовых эффектов, вызванных высокоэнергетическими электронами космического пространства. В случае воздействия рентгеновских квантов с энергией 10 кэВ образуются вторичные электроны в основном за счет фотоэффекта (см. п. 1.3.3). Они имеет существенно меньшую энергию (порядка 0,05 МэВ) и существенно большие значения ЛПЭ (см. рис. 1.9, а) сравнимые со значениями ЛПЭ, характерными для протонов космического пространства. При высоких значениях ЛПЭ плотность ионизации будет существенно выше, и будет преобладать механизм колонной рекомбинации, что даст низкие значения выхода заряда. Следовательно, с точки зрения выхода заряда облучение рентгеновскими квантами с энергией 10 кэВ хорошо подходит для моделирования дозовых эффектов, вызванных высокоэнергетическими электронами космического пространства. Следует отметить, что гамма-облучение можно применять для моделирования дозовых эффектов как от электронов, так и от протонов. В последнем случае гамма-облучение даст более консервативную оценку стойкости, т.е. радиационная стойкость испытываемого изделия будет занижена. Кроме того, при использовании рентгеновского излучения могут возникнуть проблемы с дозиметрическим сопровождением и определением доз, поглощенных в чувствительных областях прибора. Это связано с относительно низкой проникающей способностью рентгеновского излучения, в результате чего профиль распределения поглощенной дозы по толщине облучаемого образца будет неоднородным.
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-27; просмотров: 411; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.117.81.240 (0.005 с.) |