Радиационно-термическая обработка КМОП ИМС при разных мощностях дозы

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

1,

2Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Радиационно-термическая обработка

КМОП ИМС ПРИ РАЗНЫХ МОЩНОСТЯХ ДОЗЫ

Приводятся результаты сравнения радиационно-термической обработки при использовании гамма-излучения с разной мощностью дозы.

Метод радиационно-термической обработки (РТО) позволяет с большой точностью предсказать предельную дозу отказа без проведения длительных испытаний до отказа ИМС. Но вопрос, при какой интенсивности ионизирующего излучения термообработка для восстановления параметров микросхем более длительна, остается открытым.

При низкоинтенсивном облучении в элементах МОП ИМС доминирует заряд в поверхностных состояниях, а при высоких мощностях дозы значительный вклад в изменение пороговых напряжений МОП транзисторов дает объемный заряд оксида кремния [1]. При этом представляет интерес зависимость длительности процесса отжига от интенсивности радиационного воздействия при РТО.

Результаты эксперимента по облучению микросхем флэш-памяти при двух разных мощностях дозы излучения представлены на рис.1.

Рис. 1. Дозовые зависимости минимального напряжения питания МОП ИМС при мощностях дозы 0,1 рад/с (_____) и 52 рад/с (----).

Из рис. 1 следует, что сдвиг порогового напряжения при одинаковой поглощенной дозе (10 крад) больше при радиационном воздействии с меньшей мощностью дозы, что вызвано большим вкладом заряда поверхностных состояний.

После облучения ИМС была проведена термообработка в 2 этапа длительностью 300 часов при температуре 90оС и 460 часов при 110 0С. Кривые отжига представлены на рис.2.

Рис. 2. зависимости минимального напряжения питания МОП ИМС от времени отжига после облучения гамма-лучами с мощностью дозы 0,1 рад/с (_____)
и 52 рад/с (----).

Результаты на рис. 2 показывают, что отжиг исследуемых образцов на первом этапе происходит одинаково для образцов, облученных разными мощностями дозы. Это объясняется отжигом заряда в оксиде кремния. На втором этапе образцы, которые подвергались высокоинтенсивному воздействию, восстанавливаются быстрее, чем те, которые облучались при низкой мощности дозы. это связано с тем, что отжиг поверхностных состояний требует более продолжительного воздействия температуры.

Таким образом, процесс РТО при низкой мощности дозы ионизирующего излучения более длителен, как на этапе облучения, так и на этапе отжига. Однако оценка радиационной стойкости ИМС, предназначенных для использования в условиях воздействия низкоинтенсивного ионизирующего излучения космического пространства, вызывает необходимость применения РТО с облучением при низкой мощности дозы.

Список литературы

1. , //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. с.87-97