Повышение срока функционирования МОП ИМС методом принудительного отключения питания

В. С. АНАШИН1, А. С. КУЗНЕЦОВ2, В. Д. ПОПОВ2

1,

2Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ПовышениЕ срока функционирования

МОП ИМС методом принудительного отключения питания

Приводится метод увеличения времени функционирования ИМС под воздействием ионизирующего излучения.

В основе метода принудительного переключения режима (ППР) заложен принцип релаксации заряда в МОП-структуре, накопленного в электрическом режиме, при постоянном радиационном облучении без электрического режима. Такой вид релаксации заряда называют так же радиационно-стимулированным отжигом (РСО). В [1] было показано, что термический отжиг может увеличить предельную дозу отказа МОП ИМС путем термического выброса заряда из дефекта не только с малой энергии активации, но и с более высокой. Но такой процесс довольно длителен по времени. к тому же использование повышенной температуры на борту космического аппарата нецелесообразно. РСО создается естественными условиями на борту космического аппарата, а именно ионизирующим излучением (ИИ). При приложенном внешнем напряжении под воздействием ИИ процесс образования объемного заряда в пленке оксида кремния идет достаточно быстро [2]. Когда приложенный потенциал становится равным нулю, наблюдается релаксация заряда. Модель накопления и релаксации заряда при положительном напряжении на затворе проиллюстрирована на рис.1.

(а) (б) (в)

Рис. 1. Зонные диаграммы МОП структуры.

а) в электрическом режиме, в начале облучения; б) в электрическом режиме при насыщении заряда; в) без электрического режима, при облучении.

Таким образом, не доводя МОП ИМС до отказа при функционировании путем чередования активного и пассивного режимов их работы можно продлить время работы всей резервированной системы (рис.2).

а) б)

Рис. 2. Режим работы системы с «холодным» резервом:

а) при доведении до отказа, б) при чередовании пассивного и активного режимов

Показателем близости ИМС к отказу является минимальное напряжение питания Umin, при котором сохраняется функционирование. Данные эксперимента для устройства из двух МОП ИМС, представленные в таблице №1, позволяют сделать вывод о существенном увеличении срока службы устройства при принудительном переключении режима.

шаг экспер.	Режим ИМС	Проверка	Umin, В
№1	№2	D, рад	№1	№2
1	актив.	пасс.	774	1,77	1,45
2	пасс.	актив.	2322	1,75	1,80
3	актив.	пасс.	3096	1,9	1,74
4	пасс.	актив.	3870	1,87	2,1
5	актив.	пасс.	4644	2,5	2,05
6	пасс.	актив.	5418	2,47	2,38

Список литературы

1., , Нечитайло радиационных отказов ИМС флэш-памяти. //Влияние внешних воздействующих факторов на элементную базу аппаратуры авиационной и космической техники. Тезисы докладов.- Королев: ИПКРМП 2003г., с.37-38

2. , , Шальнов радиационные эффекты в элементах интегральных микросхем. М.: “Энергоатомиздат”, 1988.–87-97 с.