С. И. БОРОШКО
НИИ системных исследований РАН, Москва
ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ПОДЛОЖКИ
НА СТОЙКОСТЬ КНИ СБИС
В статье описан один из возможных способов повышения стойкости КНИ СБИС к ионизирующему излучению.
Одним из факторов, влияющих на стойкость КНИ СБИС к ионизирующему излучению, является значение потенциала подложки.
При прохождении высокоэнергетической частицы сквозь КНИ СБИС, в подложке образуется большое количество электронно-дырочных пар, которые оказывают влияние на функционирование схемы [1]. Высокоэнергетические частицы могут создать положительный заряд в захороненном окисле КНИ СБИС (или в сапфировой подложке для КНС СБИС) [2].
В N-канальных транзисторах под воздействием положительного заряда снижается пороговое напряжение. Эффект снижения порогового напряжения N-канального транзистора наблюдается и при воздействии на КНИ СБИС g-излучением [3]. Это вызывает снижение напряжения пробоя сток-истока (Vds) N-канального транзистора, что в свою очередь приводит к росту статического тока потребления КНИ СБИС и к функциональным сбоям.
Для предотвращения этого желательно устанавливать определенный потенциал подложки КНИ СБИС.
Проведенные предварительные исследования и [3] показывают, что стойкость частично-обедненных (ЧО) N-канальных транзисторов к ионизирующему излучению возрастает при отрицательном потенциале подложки, а стойкость ЧО P-канальных транзисторов – при положительном потенциале подложки. Этот эффект более ярко проявляется в ЧО транзисторах с плавающим «телом» (ПТ). Для ЧО транзисторов с контактом к «телу» (КТ) этот эффект менее значителен.
Учитывая, что ЧО P-канальные транзисторы менее подвержены влиянию кинк-эффекта и связанного с ним снижения напряжения Vds под воздействием ионизирующего излучения, представляется возможным установить значение потенциала подложки КНИ СБИС в диапазоне [‑5;0] В.
Для этого разработчики КНИ СБИС должны предусмотреть такую возможность при выборе корпуса и способа разварки. (Корпус должен иметь металлизированное посадочное гнездо, связанное с «общей шиной», либо выведенное на отдельную «ножку», а при корпусировании СБИС использовать проводящий клей.)
Проведенные предварительные исследования для семейства КНИ СБИС, разработанного в НИИСИ РАН, показали, что при привязке потенциала подложки к «земле», стойкость к ионизирующему излучению возрастает. В вышеназванном семействе КНИ СБИС использовались ЧО транзисторы с ПТ в ядре с КТ в ячейках входа/выхода. Напряжение питания ядра 2,5 В, ячеек входа/выхода 3,3 В. Подложка – P-типа.
При проектировании КНИ СБИС разработчикам следует обращать внимание на значение потенциала подложки, оказывающего существенное влияние на стойкость КНИ СБИС к ионизирующему излучению.
Список литературы
1. Y. Yamaguchi, Y. Inoue, “SOI DRAM: ItsFeatures and Possibility”, SOI Conf. Dig., 122-
2. B. L.Buchanan, D. A.Neamen, W. M.Shedd, “SOS Device Radiation Effects and Hardening”, IEEE Trans. Elec. Dev., 25(8), 959-
3. , и др., “Зарядовая стойкость субмикронных интегральных КМОП-транзисторов на КНИ структурах.”,М.: ВАНТ,2004
