На характеристики защелкивания в ИМС (интегральных микросхем), особенно с эпитаксиальной подложкой, существенное влияние оказывает топология слоя металлизации. В частности, потенциалы на шинах металлизации могут приводить к включению паразитных МДП (металл-диэлектрик- полупроводник) - структур, влиять на приповерхностное распределение концентраций неравновесных носителей, полей и т.д., следовательно и на параметры защелкивания. По-видимому, этими эффектами обусловлены возникновения «окон» защелкивания при облучении КМДП ИМС К564ЛН1 и К564ТР2 структур [1-3].
Для анализа возникновения «окон» необходимо рассматривать микросхему как единое целое, а не как совокупность изолированных структур. Появление «окон» защелкивания в большинстве случаев связывают с уменьшением напряжения на включенных паразитных структурах ниже удерживающего уровня вследствие падения напряжения на шинах металлизации при протекании ионизационного тока.
Возможность включения паразитных 4-слойных структур определяется электрическим режимом и, прежде всего, напряжением и внутренним сопротивлением источника питания Rип. В соответствии с условиями защелкивания структура может находиться в низкоимпедансном состоянии только в том случае, если Uип > Uуд, в связи с чем при отключении питания эффект защелкивания исчезает. Объектами испытания являются следующие: КМДП ИС серии 564ЛН2, 564ЛЕ5, 564ЛН1, 564ПУ4, 1526ЛН1, 1526ИЕ10 [2]. При возрастании температуры в последних двух ИМС не наблюдается «защелкивания» (25‒200 °С). КМДП ИМС 564ЛН» представляют собой логические элементы «НЕ», в ходе которых были соединены с выводом «общий». Контролировались наличие радиационного защелкивания и величина импульса тока по цепи питания от температуры [4].
Облучение лазерным излучением проводилось «сверху», для чего была снята крышка ИМС Исследуемая ИС размещена в контактирующем устройстве, обеспечивающем контакт данной стороны корпуса ИС с нагревательным элементом (в диапазоне 25-125 °C), позволяющим проводить облучения с поверхностной стороны кристалла. Контроль температуры осуществляется на поверхности нагревательного элемента посредством термопары. Исследования показали, что образование «окон» имеет место, когда напряжение питания по величине близко к удерживающему напряжению. Так для ИМС серии 564ЛН1 и 564ТР2 «окно» наблюдалось между 8,2 V при комнатной температуре. При возрастании температуры до 350 К «окно» наблюдалось между 6,5 V и 8,9 V, как показано на рис. 1.
Ширина его возрастала, и «окно» исчезло при повышении напряжения питания. Это объясняется тем, что для уменьшения напряжения на структуре ниже удерживающего значения при больших Uип требуется большая мощность поглощенной дозы, как показано на рис. 2.
Эти примеры свидетельствуют о том, что проведение анализа ИМС должно осуществляться в целом, так как защелкивание микросхемы не сводится к суперпозиции защелкивания отдельных паразитных структур [3].
Рис. 1. Зависимость напряжения питания от величины поглощенной дозы в ИМС
(--- 564ЛН1), (--- 564ТР2), при разных температурах (1,4-350; 2,3-300 К)
Рис. 2. Зависимость напряжения от порогов мощности дозы облучения в логических
ИС при 300 К (1 - К564ЛН1; 2 - К564ЛН2;
3 - К564ЛЕ5)
В качестве дестабилизирующего воздействия использован лазер с длиной волны 1,06‒1,08 мкм, t = 10...15 нс, диаметр пучка d = 10 мм, мощность дозы (Р) Si/с = 1012.
Таким образом, эффект защелкивания в ИМС нельзя полностью свести к традиционному изучению локальных паразитных 4-слойных структур, поэтому требуется разработка более общего подхода к решению данной проблемы [4-5].
Список литературы
- Аствацатурян Е.Р., Никифоров А.Ю., Раткин А.А. Защелкивание в ИМС // Зарубежная электронная техника. - 1989. - Вып. 10 - С. 47-55.
- Vander R.H. Effects of Shadows on Photocorrent compechsated integrated circits //1Ebb Trans. - 973. - Vol. 3-21, №6, 1.
- Агаханян Т.М., Аствацатурян Б.Р., Скоробогатов П.К. Радиационные эффекты в ИМС. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 242 с.
- Гадоев С.М. Исследование паразитных эффектов в КМДП ИМС при работе в широком диапазоне температур // Вестник ТГНУ. - Душанбе: Сино-2005. - Вып. 4. - С. 49.
- Гадоев С.М. Имитации защелкивания лазерным облучением // Вестник ТГНУ. - Душанбе, Сино-2006. - Вып. 4. - С. 102-106.