Несомненно, однако, что создание радиационно-стойких микросхем является комплексной задачей, решаемой схемотехническими, конструктивными и технологическими путями. В качестве примеров схемотехнических методов можно привести фототоковую компенсацию изменении параметров ИМС в процессе воздействия на нее импульса проникающей радиации большой мощности. Генерация избыточных носителей заряда приводит к возникновению первичного фототока iф1 через коллекторный переход интегрального транзистора. Если транзистор включен, то за счет эффектов умножения в области объемного заряда происходит усиление первичного фототока, которое может привести к возникновению недопустимо большого вторичного фототока. На рис.10 приведены схемы компенсации первичного фототока iФ1 в коллекторной нагрузке и база-эмиттерной компенсации вторичного фототока iФ2. В первом случае компенсирующий элемент (обведен штриховой линией), представляющий собой переход база-коллектор транзистора, включен параллельно коллекторной нагрузке и шунтирует iФ1 возникающий в транзисторе. Во втором случае (рис. 10 б) для компенсации вторичного фототока используют включение дополнительного перехода база-коллектор между базой и эмиттером транзистора. При этом первичный фототок iФ1 почти полностью выходит во внешнюю цепь транзистора, поэтому iФ2 снижается до очень малых величин. Эффективный метод повышения радиационной стойкости ИМС заключайся в применении схемы Дарлингтона, в которой обеспечивается очень малое сопротивление в цепи базы выходного транзистора за счет использования транзисторов в режиме насыщения. Этот метод дает наилучшие результаты для логических микросхем (рис. 11). Для повышения радиационной стойкости ИМС к импульсному воздействию радиации применяются также балансные и дифференциальные схемы включения компенсирующих транзисторов.
|
|
|
Рис. 10. Схема компенсации первичного фототока в коллекторной нагрузке (а) и база-эмиттерной компенсации вторичного фототока (б) |
|
|
|
|
|
Рис. 11. Схема Дарлингтона с фототоковой компенсацией |
Эффективность компенсации может быть значительно увеличена комбинированием указанных способов. Интересен также метод отключения ИС на время воздействия импульса проникающей радиации. Перечисленные методы применимы для случая импульсного воздействия излучений. Для повышения стойкости ИМС к непрерывному воздействию проникающей радиации большую эффективность дают технологические и конструктивные методы, которые включают в себя:
Поскольку наиболее существенные изменения при облучении ИМС испытывают параметры полупроводниковых элементов, основное внимание при разработке ИМС с повышенной радиационной стойкостью уделяется прежде всего повышению радиационной стойкости этих элементов. Дополнительным методом, применяемым в последнее время, является ионное легирование, обеспечивающее минимальные размеры активных элементов микросхем, в сочетании с локальным легированием золотом. Для обеспечения радиационной стойкой электрической изоляции между элементами микросхемы в настоящее время наиболее перспективным является применение изолирующей пленки SiO2 и поликристаллической кремниевой подложки. Для создания радиационно-стойких межэлементных соединений рекомендуется применять металлы с малым атомным номером, что уменьшает поглощение в них энергии излучений, например, алюминий вместо золота. Проблема повышения радиационной стойкости пассивирующих диэлектрических пленок чрезвычайно сложна. По-видимому, оптимальным решением является применение диэлектрических пленочных систем А12О3-SiO2, Si3N4 - SiO2 и моно слоев SiON Si3N4Al2O3. Определенное значение для повышения радиационной стойкости микросхем имеет также и оптимизация конструктивных решений их компоновки. В некоторых случаях можно рекомендовать осуществление параметрической компенсации влияния проникающей радиации.
Взаимодействие между частицами и атомами мишени
Влияние излучений на полупроводниковые приборы и ИС
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
