Регистрация карт ионизационной реакции в кмоп ис при локальном пикосекундном лазерном облучении со стороны активного слоя и со стороны подложки




Скачать 61.32 Kb.
Дата08.06.2016
Размер61.32 Kb.

УДК 535(06)+004(06)

А.В. Гордиенко, А.Н. Егоров, О.Б. Маврицкий,
А.А. Печенкин, Д.В. СавченкоВ

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Регистрация карт ионизационной реакции
в КМОП ИС ПРИ локальном пикосекундном лазерном облучении со стороны активного
слоя и со стороны подложки

В работе представлены результаты, полученные методом регистрации сигнала электрической реакции в цепи питания микросхемы на возбуждение сфокусированным пучком лазерного излучения с длительностью импульсов пикосекундного диапазона. Проведено сравнение изображений ИС в видимом и ближнем ИК диапазонах и карт ионизационной реакции, полученных в режиме сканирования при облучении ИС со стороны активного слоя и со стороны подложки. Обсуждаются особенности применения этого метода для анализа сбоев и отказов, их локализации и выявления причин возникновения.
Одним из путей решения проблемы повышения радиационной стойкости аппаратуры авиакосмического применения является развитие лазерных методов [1] оценки чувствительности электронных приборов к локальным радиационным эффектам от воздействия отдельных ядерных частиц (ОЯЧ). В [2] был представлен обзор имитационных установок, основанных на использовании сфокусированного излучения первой (1064 нм) и второй (532 нм) гармоник твердотельных неодимовых лазеров пикосекундной длительности. В данной работе приведены результаты моделирования эффектов от воздействия ОЯЧ, представленные в виде карт ионизационной реакции в КМОП ИС, полученных при локальном пикосекундном лазерном облучении со стороны активного слоя и со стороны подложки. Все измерения проводились на установке «ПИКО-4», отличительной особенностью которой является наличие перестройки длины волны в диапазоне 700…1000 нм.

Электрический сигнал отклика, возникающий при попадании сфокусированного лазерного излучения в активную область микросхемы, регистрируемый в процессе сканирования поверхности кристалла ИС, удобно отображать в виде карт различных параметров реакции кристалла, сопоставляя их с топологией микросхемы (или снимками, полученными с помощью оптического микроскопа) [3, 4].

Традиционно для получения карт реакции используется метод облучения микросхемы со стороны активного слоя. Однако, с появлением СБИС с большим количеством слоев металлизации, а так же ИС с перевернутым кристаллом («flip-chip») этот метод во многих случаях стал неприменим. Для преодоления этих ограничений в работах [2, 3] был предложен метод облучения со стороны подложки. При таком подходе, лазерный пучок направляется на тыльную сторону микросхемы и достигает активной области, пройдя через толщину подложки. Понятно, что для обеспечения параметров облучения, сравнимых со случаем облучения со стороны активного слоя, необходимо тщательно учитывать поглощение и показатель преломления в подложке при прохождении границ воздух-кремний, кремний-воздух и кремний-металл (или кремний-оксид металла). Для корректной фокусировки излучения в плоскости активного слоя со стороны подложки установка была дооснащена вторым каналом наблюдения с видеокамерой ближнего ИК диапазона. Эксперименты показали, что начиная с определенной толщины подложки (менее 600 мкм) четкость изображения, регистрируемого камерой, практически не зависит от толщины подложки.

В работе представлены снимки изображений, полученных с тыльной стороны кристалла ИС, примеры карт ионизационной реакции при облучении с обеих сторон и обсуждение наблюдаемых различий.

Полученные результаты демонстрируют применимость экспериментальной методики получения карт ионизационной реакции для моделирования эффектов от воздействия ОЯЧ при облучении микросхемы со стороны активной области и со стороны подложки. Для конкретных исследуемых образцов определена оптимальная длина волны и толщина подложки, что позволило провести сравнительный анализ результатов обоих методов. Наличие перестраиваемой длины волны и широкий энергетический диапазон позволяют надеяться, что характеристики установки «ПИКО-4» достаточно универсальны и позволят разработать методы тестирования для оценки качества и надежности широкого круга ИС.
Список литературы

1. Чумаков А.И., Егоров А.Н., Маврицкий О.Б., Яненко А.В. Возможности использования локального лазерного излучения для моделирования эффектов от воздействия отдельных ядерных частиц в ИС. Микроэлектроника. 2004. Т.33. №2. С.128–133.

2. Егоров А.Н., Маврицкий О.Б., Чумаков А.И. и др. Лазерные имитаторы «ПИКО» для испытаний электронной компонентной базы на стойкость к воздействию отдельных ядерных частиц. Спецтехника и связь. 2011. №4–5. С.8–13.

3. Lewis D., Pouget V., Beauchêne T., et. al. Front side and backside OBIT mappings applied to single event transient testing. Microelectronics Reliability. 2001. V.41(9-10). P.1471-1476.

4. Lewis D, Pouget V, Beaudoin F, et. al. Backside Laser Testing of ICS for SET Sensitivity Evaluation. Proc of NSREC 2001. Vancouver, 2001.

П.Ю. ГОНЧАРОВ, В.Д. КАРПОВЦЕВА, Б.А. КУЗЯКОВ



Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ СВЯЗИ
ИК ДИАПАЗОНА

Рассматриваются вопросы оптимизации атмосферных беспроводных оптических линий телекоммуникации ИК диапазона. Показано, что лазерный пучок на длине волны 10,6 мкм может распространяться в свободной атмосфере с малыми потерями энергии на расстояния, превышающие несколько километров.
В наше время интенсивно разрабатываются и широко применяются [1, 2] атмосферные беспроводные оптические линии телекоммуникации (АОЛТ). Ряд атмосферных лазерных систем, в диапазоне λ = 0,7 - 1,6 мкм, выпускаются малыми сериями. Общая схема АОЛС включает: источник лазерного излучения с модулятором, на который поступает информационный сигнал; модуль передающей антенны; атмосферный канал; модуль приёмной антенны; модуль фотоприёмного устройства на основе быстродействующего PIN фотодиода или APD с предусилителем и системой обработки сигнала. Доступность АОЛС непосредственно связана с величиной поступающей лазерной мощности на приёмник Pr и отношением сигнал/шум SNp. Величину Pr можно оценить по следующему выражению:

β(r) , (1)

где σ – коэффициент пропускания атмосферы, Pt – мощность передатчика, τt – потери мощности в передатчике, τr – потери мощности в приёмнике,


R – расстояние между передатчиком и приёмником, , , Dt – диаметр антенны передатчика, Dr – диаметр антенны приёмника, β(r) – коэффициент смещения центра пучка от центра антенны приёмника.

В формулу (1) входит коэффициент σ, определяющий величину ослабления (затухания) лазерного излучения в атмосфере Земли и зависящий от ряда её факторов. Такими факторами являются селективное молекулярное поглощение и рассеяние, а также селективное рассеяние на частицах (аэрозолях). Коэффициент β(r) зависит от уровня турбулентности атмосферы. Данная формула позволяет оценить основные параметры АОЛС и провести моделирование. Среди известных разнообразных методов совершенствования АОЛС, рассмотрим влияние длины волны излучения и профиля лазерного пучка. При оптимизации АОЛС, рядом преимуществ обладает излучение с λ=10,6 мкм. Современные СО2-лазеры волноводного [3] и щелевого типов обеспечивают требуемые уровни мощности. Поглощение излучения СО2-лазера в приземной атмосфере вызывается, в основном, водяным паром и углекислым газом, а также частицами аэрозоля. В условиях спокойной атмосферы, величина коэффициента передачи оказалась несколько выше, чем при ветре и составила в среднем 0,77, коэффициент ослабления изменялся в пределах 0,7 - 0,77 дБ/км (при λ=10,6 мкм). В отдельных опытах коэффициент передачи достигал величины k=0,84. При этом абсолютная влажность и температуры воздуха были равны для них


4,4 г/м3 и +10C , соответственно. В таблице 1 приведены коэффициенты ослабления излучения CO2-лазера на трассе длиной 760 м [4] в зависимости от абсолютной влажности  воздуха авл и других параметрах атмосферы.
Таблица 1. Коэффициенты ослабления излучения CO2-лазера

Твоздуха , 0С

1

0

8

9

α вл , г/м3

4,2

4,5

6,7

7,1

δ, дБ/км

1,3

1,6

2,0

2,2

Каждая из приведенных величин является результатом усреднения по 10 - 20 опытам. Представленная здесь совокупность экспериментальных данных показывает, что коллимированный лазерный пучок на волне


10,6 мкм может распространяться в свободной атмосфере с малыми потерями энергии на расстояния, превышающие несколько километров.
Список литературы

1. Милютин Е.Р. Атмосферные оптические линии связи в России. Вестник связи. 2008. №2. С.89−90.

2. Павлов Н.М. Коэффициент готовности атмосферного канала АОЛП и методы его определения. Фотон-Экспресс. 2006. №6. С.78−90.

3. Жаботинский М.Е., Григорьянц В.В., Кузяков Б.А., Рябова Л.А. Волноводный газовый лазер. Авторское свидетельство №713465. Бюллетень Изобретений. М., 1981. № 41.



4. Gbur G., Wolf S. Spreading of partially coherent beams in random media. J. Opt. Soc. Am. A. 2002. V.19. P.1592-1598.




База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница