Детальная информация

При проектировании радиационно стойких микросхем, в частности микросхем памяти, возникает необходимость учитывать распространение токов, вызванных тяжелой заряженной частицей (ТЗЧ), попавшей в устройство. При уменьшении топологических норм и увеличении плотности упаковки повышается вероятность множественных сбоев, причина которых - диффузионные токи. Анализ данных эффектов представляет собой сложную вычислительную задачу, трудоемкость решения которой возрастает при уменьшении топологических размеров элементов. В работе предложен подход, основанный на использовании возможностей TCAD для моделирования конструктивных областей наноразмерных ИС. Представлена модель в цилиндрических координатах для приборно-технологического моделирования генерации и сбора заряда после воздействия ТЗЧ на МОП-структуру. Описанный подход позволяет оперативно оценить значения диффузионного тока, вызванного ТЗЧ и проходящего через область определенной площади. При применении данного подхода к ячейке памяти можно определить, на каком расстоянии от точки падения ТЗЧ диффузионный ток от частиц превышает граничный ток, при котором происходит радиационно-индуцированный сбой. Это позволяет оценить вероятность возникновения множественных сбоев и скорректировать топологию с учетом данных факторов, а также провести аналитическую оценку сечения сбоя до производства и испытаний микросхемы.

When designing radiation hardened integrated circuits, especially memory chips, it becomes necessary to consider the propagation of currents caused by a heavy charged particle that has stroked the device. A decrease in technological norms and an increase in packing density enhance the likelihood of multiple cells upset caused by diffusion currents. The analysis of these effects is a complex computational problem, the laboriousness of which increases with a decrease in elements feature size. In this work, an approach is presented based on the use of TCAD capabilities for simulating the structural regions of nanoscale ICs. A TCAD model in cylindrical coordinates for simulation of charge generation and collection after the impact of a heavy charged particle on a MOS structure has been proposed. The described technique allows quick estimation of the values of the diffusion current caused by heavy charged particle passing through an n-region of a certain area. Taking this approach to a memory cell it is possible to determine at what distance from the point of the heavy charged particle impact the diffusion current exceeds the boundary current at which the radiation-induced failure in a memory cell occurs. This allows the estimation of multiple cell upsets probability and the adjustment of layout for these factors, as well as an analytical assessment of the upset cross-section before the production and testing of the integrated circuit.