Розрахунок показників надійності інтегральних схем, Детальна інформація

Інжекція гарячих носіїв може йти декількома шляхами, у тому числі за рахунок виникнення гарячих електронів у каналі й в об'ємі напівпровідника. Гарячі електрони в каналі — це електрони, що йдуть від джерела до стоку. У режимі насичення в n-канальному МДН-транзисторі створюється велике електричне поле поблизу стоку. Під його впливом електрони при проходженні від джерела до стоку здобувають значну енергію. У результаті розсіювання на атомах ґрат створюється потік електронів з випадковим розподілом швидкостей, що містить визначену частку електронів, здатних перебороти потенційний бар'єр на границі розділу системи кремній-двоокис кремнію і проникнути в підзатворний окисел. Встановлено, що струм гарячих носіїв має експонентну залежність від напруги на затворі.

Електричне поле в окислі протидіє інжекції гарячих електронів, тому гарячі електрони зосереджуються в безпосередній близькості до точки перекриття каналу, розташованого в стоку. При низьких температурах ефект інжекції гарячих електронів значно вище, тому що розсіювання на коливаннях ґрат знижується.

Іншим джерелом гарячих електронів є термогенерація носіїв в об'ємі напівпровідника. Електрони підкладки р-типа прискорюються позитивною напругою на затворі, переміщуючись в межах збідненої області, переборюють потенційний бар'єр на границі розділу системи кремній-двоокис кремнію.

Третім джерелом гарячих електронів може бути ударна іонізація і генерація електронно-діркових пар. Якщо ударна іонізація відбувається в результаті дії електронів у каналі, то в цьому випадку найбільш ймовірна інжекція в окисел дірок, що рухаються по напрямку електричного поля. З іншого боку, електронно-діркові пари генеруються дірковим струмом підкладки і прискорені електрони можуть инжектуватися в окисел так само, як і електрони, що виникають при термогенерації.

При інжекції гарячих електронів у підзатворний окисел у середньому один з 105 інжектованих електронів захоплюється на пастках. Інший потік гарячих електронів досягає затвора і збирається на ньому. У зв'язку з тим, що в основному гарячі електрони виникають біля стоку, найбільш чуттєвою характеристикою до цього механізму відмови є зворотна гілка вольт-амперної характеристики транзистора за рахунок збільшення граничної напруги. Зокрема, у n-канальних МДН-приборах це виявляється у вигляді значного позитивного зрушення зворотної гілки вольт-амперної характеристики.

Одночасно зі зміною граничної напруги під дією гарячих електронів відбувається деградація провідності каналу, що викликається неоднорідним розподілом пасток в окислі, що захопили електрони, чи утворенням нових заряджених станів на поверхні розділу системи кремній-двоокис кремнію.



2. РОЗРАХУНОК ПОКАЗНИКІВ НАДІЙНОСТІ

2.1 Вихідні дані:

- система відбраковочних випробувань по ГОСТ 18725 (з ЕТТ);

- тип корпуса 2121.28-5;

- площина кристала 10 мм2;

- спосіб прикріплення кристала до основи корпуса – клей;

- матеріали термокомпресійних з’єднань – Al;

- кількість термокомпресійних з’єднань – 28.

Для розрахунку інтенсивності відмов елементів кристала задаються:

- степінь інтеграції ІС – ІІІ.

- використовуємий активний елемент – біполярний транзистор;

- вид ізоляції елементів ІС – ДИКЕД;

- температура, для якої розраховується інтенсивність відмов – 300С;

- матеріал для металізації – Al;

=1.4;

=10 В;

- механізми відмов і відносні долі імовірності відмови із-за окремого механізму відмови:

,

,

,

;

;

.