Расчетно-экспериментальные исследования ТЭ при

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА
ПРИБЛИЖЕНИЙ ДЛЯ ЛАЗЕРНЫХ МЕТОДИК
ИССЛЕДОВАНИЙ ОРЭ
А.И. Чумаков1,2, Д.В. Савченков1,2, А.А. Печенкин1,2,
О.Б. Маврицкий1,2, А.Н. Егоров1,2
1ОАО
«ЭНПО СПЭЛС»
2НИЯУ «МИФИ»
Представлены результаты расчетно-экспериментального моделирования
ионизационной реакции тестовых полупроводниковых структур при
воздействии сфокусированным и локальным лазерным излучением
пикосекундной длительности. Результаты этих исследований необходимы
для обоснования возможности применения лазерного излучения для
моделирования одиночных радиационных эффектов.
2
План выступления
1. Методика локального лазерного воздействия.
2. Сравнение экспериментального измерения и
расчетного моделирования ионизационной
реакции для тестовых тиристорных структур
TESTLU.
3. Проверка адекватности модели прямоугольной
чувствительной области.
4. Проблема влияния нелинейных эффектов на
измерения ионизационной реакции ИС.
5. Заключение.
НИЯУ "МИФИ" -ОАО "ЭНПО СПЭЛС"
3
Соотношение между энергией лазерного излучения и
его эквивалентным значением ЛПЭ
Количество электронно-дырочных пар, сгенерированных
на длине dl лазерным излучением:
Количество электронно-дырочных пар, сгенерированных
на длине dl отдельной ядерной частицей:
4
Определение пороговой энергии ОЭ
Jth(d)
J0
Jth(d) – минимальная (пороговая) энергия импульса ЛИ при которой
происходит ОЭ;
J0
– минимальная
(пороговая)
энергия,
которая
должна
выделиться в чувствительной области, чтобы произошел ОЭ.
5
Определение потерь лазерного излучения на
металлизации
Измерение импульса ионизационнй реакции ИС
Программа физико-топологического моделирования DIODE-2D
способна рассчитать импульс ионизационной реакции UR_max_расчет
при отсутствии потерь (т. е. при Km = 1))
6
Верификация методики локального лазерного
воздействия на примере тестовой тиристорной
структуры TESTLU
TESTLU:
Вид сверху
TESTLU: Вертикальный разрез
7
TESTLU: Сравнение результатов моделирования
ионизационной реакции с экспериментом
λ, нм
1000
900
850
800
Кm
0.86
0.73
1.15
1.84
Оценки
коэффициента
потерь
(истинное
значение = 1)
TESTLU: проверка модели прямоугольной
чувствительной области
8
λ, нм
1000
900
850
800
Непосредственно
Размеры
измеренный размер области,
области, мкм
мкм
13 × 90
13 × 90
16 × 90
11 × 90
20 × 90
λ, нм
1000
900
870
Непосредственно
Размеры
измеренный размер области,
области, мкм
мкм
5.4 × 90
8.7 × 90
8 × 90
13 × 20
9
537РУ6: оценка порогового значения ЛПЭ ТЭ
λ, нм
К,
МэВ·см2/
(мг·нДж)
1000
900
870
403
1589
2431
Jth, нДж Jth, нДж Кm Порог. ЛПЭ Порог. ЛПЭ
(обл. 1) (обл. 2)
ТЭ,
ТЭ,
0.125
0.049
0.045
0.11
0.041
0.035
Порог. ЛПЭ ТЭ на ионах
2.2
2.3
2.7
МэВ·см2/мг
(обл. 1)
МэВ·см2/мг
(обл. 2)
23 ± 7
34 ± 11
41 ± 12
20 ± 6
28 ± 8
32 ± 10
≈20
[В.В. Емельянов, 2011]
10
537РУ6: Выбор энергии излучения и диаметра
лазерного пятна
Воздействие на переход карман-подложка ОЗУ 537РУ6
Увеличение интенсивности ЛИ
приводит к усилению влияния
нелинейных эффектов на
ионизационную реакцию микросхемы.
Признаком
нелинейности
можно
считать неконстантность длительности
импульса ионизационной реакции при
измении энергии.
11
537РУ6: Проблема неоднородности
распределения потерь при использовании
больших диаметров лазерного пятна
Карта распределения амплитуды
импульса ионизационной реакции
Зависимость оценки коэффициента
потерь от диаметра лазерного пятна
12
Фотодиод ФД24-К: Исследование ионизационной
реакции при различных значениях параметров
лазерного излучения (λ, J, D)
Зависимость амплитуды и длительной импульса ИР от энергии, поглощенной
на единице длины
13
Фотодиод ФД24-К: Исследование ионизационной
реакции при различных значениях параметров
лазерного излучения (λ, J, D)
Зависимость амплитуды и длительной импульса ИР от положения пятна на
кристалле
14
Заключение
1.
Результаты экспериментального измерения и численного
моделирования
в
программе
физико-топологического
моделирования DIODE-2D ионизационной реакции в тестовых
структурах с 2-хмикронными проектными нормами дают
адекватные оценки коэффициента потерь лазерного излучения и
пороговых ЛПЭ тиристорного эффекта.
2.
Размеры чувствительных областей в тестовых структурах,
оцененные исходя из модели прямоугольной чувствительной
области, хорошо совпадают с размерами измеренными
непосредственно.
3.
При проведении оценок коэффициента потерь лазерного
излучения по локальной методике необходимо выбирать
параметры лазерного излучения (λ, J, D) с учетом влияния
нелинецных эффектов а также неоднородности распределения
потерь по площади кристалла.
Спасибо за внимание!