Космическое материаловедение. Акишин А.И. - 41 стр.

    Методы исследования радиационных одиночных сбоев в микро-
                               схемах
     В полупроводниковых и диэлектрических элементах микросхем,
под действием одиночных ядер ГКЛ и РПЗ возникают разнообразные по
своей природе ионизационные явления, связанные с треком проникаю-
щего ядра или образованием заряженных продуктов ядерных реакций
в чувствительном объеме полупроводникового элемента, сопровождае-
мых образованием ударных волн различной природы. Как было показа-
но в работах [19,20] эти явления могут существенно уменьшать удель-
ное сопротивление полупроводниковых материалов и изменять харак-
теристики базовых полупроводниковых приборов и интегральных схем,
вызывая, радиационные одиночные сбои (РОС), которые условно мож-
но разделить на четыре типа.
   1. Обратимые и необратимые РОС в цифровых микросхемах опера-
тивной памяти бортовых ЭВМ и радиационные шумы в полупровод-
никовых приборах.
   2. Возникающие эффекты выгорания или электрического пробоя
подзатворного изолятора (SiO2) в силовых транзисторах за счет собира-
ния электронов и дырок из трека тяжелого ядра, вызывающие рост на-
пряженности электрического поля Е в изоляторе и создающие благо-
приятные условия для его электрического пробоя. При этом возникаю-
щие при образовании трека от тяжелых ядер ударные волны также мо-
гут способствовать пробою изоляционного слоя.
   3. Эффекты защелкивания КМОП-микросхем от отдельных ядер в
результате возникновения в структуре критической амплитуды иониза-
ционного тока в цепи питания.
   4. Искажение передаваемой информации за счет ложных световых
импульсов в элементах оптоэлектронных приборов, волоконной и ин-
тегральной оптики, возникающих в результате импульсной радиолю-
минесценции при прохождении одиночных ядер.
   Эффективность образования РОС микросхем в значительной степе-
ни определяется линейной потерей энергии (ЛПЭ) взаимодействующе-
го с материалами микросхем ядра, выраженной в МэВ.см2 мг-1 . Для
тяжелых ядер космических лучей типа железа с энергией 100
МэВ/нуклон и выше ЛПЭ составляет около 30 МэВ.см2 мг-1, для прото-
нов с энергией 20-100 МэВ ЛПЭ около 1-3 МэВ.см2 мг-1. По мере ми-
ниатюризации микросхем критический уровень ЛПЭ, ответственный за
возникновение РОС микросхем, снижается.
   Чувствительность микросхем к РОС определяется эксперименталь-
но в лаборатории путем измерением двух основных характеристик:
зависимости поперечного сечения РОС от ЛПЭ и определения порого-
                                  41