Сравнительный анализ методов испытаний микроэлектроники на стойкость к воздействию общей дозы

Авторы
Виноградова Е.В.
Организации
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
Сессия
Космическое приборостроение и эксперимент
Форма представления
Устный
Место работы научного руководителя
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
Научный руководитель
Крылов В.П.
Текст тезисов
Существует ряд методов квалификационных испытаний, которые описывают испытания на стойкость микроэлектроники к воздействию общей дозы. К ним относятся: MIL-STD-883, метод испытаний (TM) 1019, используемый в США, и его европейский аналог – базовая спецификация ESA / SCC (BS) № 22900. Не смотря на существующие различия между этими двумя методами испытаний, оба необходимы для обеспечения оценки влияния общей дозы на микроэлектронику. Метод испытаний (TM) 1019 версии 7 (MIL-STD-883) разделен на два этапа. Первый этап метода испытаний представляет собой тест на сбой из-за вызванного излучением накопления заряда в оксидной ловушке в n- и p-канальных транзисторах с оксидным затвором или транзисторах с паразитной оксидной областью. Захваченный положительный заряд в этих оксидах приводит к смещению порогового напряжения n-канального затвора и оксидных транзисторов с паразитной областью в сторону режима истощения. Большие сдвиги порогового напряжения приводят к чрезмерному протеканию тока утечки от стока к истоку n-канальных транзисторов с оксидным затвором, а также могут вызвать утечку между транзисторами. Этот этап испытания требует облучения при температуре 24 ± 6°C до требуемого уровня общей дозы при мощности дозы от 50 до 300 рад (Си)/с с использованием источника гамма-излучения кобальт-60 с последующим электрическим испытанием при комнатной температуре (24 ± 6°C). Облучение и электрические испытания проводятся при температуре (24 ± 6 °C). Время от окончания облучения до начала электрических испытаний не должно превышать 1 часа, а начало следующего уровня облучения должно происходить в течение 2 часов после окончания предыдущего облучения.
В некоторых случаях требуется второй этап (испытание на отклик) TM 1019. Второй этап состоит из дополнительного облучения, равного 50% от требуемой дозы, с последующим 168-часовым отжигом при 100°C при наихудшем режиме смещения. Дополнительное облучение требуется из-за неопределенности в выявлении наихудшего режима смещения для использования во время облучения и отжига. После 1-недельного отжига устройства следует снова испытать при комнатной температуре. В настоящее время это испытание применяется только к МОП-подобным технологиям, которые могут демонстрировать зависящие от времени эффекты (TDE), например, отжиг захваченных дырок и накопление межфазных ловушек в течение длительного периода времени. Устройство, предназначенное для космического применения, должно проходить оба этапа испытаний метода TM 1019.
BS 22900 имеет такую же схему испытаний, что и TM 1019. Однако есть несколько важных отличий. Во время первого этапа процедуры испытания облучения, указанные в BS 22900, выполняются в диапазоне окон мощности дозы, то есть либо от 1 до 10 рад (SiO) / с, либо от 0,01 до 0,1 рад (SiO) / с при температуре 20±10°C. Оба метода испытаний позволяют проводить испытания при значении мощности дозы, характерном для условий эксплуатации, если это согласовано заказчиком. Во время второго этапа процедуры испытаний дополнительное облучение не требуется, только смещенные отжиги. За 24-часовым отжигом при комнатной температуре, следует 168-часовой отжиг при 100 ° С. Причина, по которой дополнительная доза не требуется в рамках второго этапа BS 22900, заключается в том, что BS 22900 стремится точно установить наихудший режим во время испытания. Электрические испытания проводятся до и после облучения при комнатной / повышенной температуре и после отжига при комнатной температуре.
Схемы испытаний TM 1019 и BS 22900 определяют процедуры испытаний для МОП устройств, которые обеспечивают существенное понимание поведения устройства в космических средах с низкой мощностью дозы.