Методическое пособие 700

кристалла, необходимая для их реализации приведены в табл. 7.11.

Общая характеристика защитных структур заключается в том, что они фиксируют перегрузку напряжения, закорачивая его до напряжения заземления или питания так, чтобы ток на переходе базаэмиттер ограничивался. Там, где в процессе теста применялись положительный (для заземления) и отрицательный для питания разряды, защитная цепь дублировалась – одна половина на заземление, другая на питание.

Для защиты ИС ЗУ динамического типа от воздействия ЭСР предложено использовать дополнительные «охранные» устройства (табл. 7.11, схема 5). Вокруг всей, включая контактные площадки, ИС, выполненной в монокристаллической подложке р-типа, создается диффузионное кольцо n+-типа. Это кольцо соединяется с фиксированным потенциалами, выполняет функции "коллектора" всех неосновных

носителей заряда, генерируемых в подложке. Входная цепь защиты, кроме традиционных резистора и МДП-транзистора, содержит также паразитный биполярный транзистор с оборванной базой и два включенных в противоположных направлениях диода с общим анодом.

7.5.4. Особенности встроенной защиты БиКМОП ИС

БиКМОП технология объединяет в едином технологическом процессе как МОП-элементы, так и биполярные. Разработка этой технологии редко начинается «с пустого места». Обычно за основу берется какая-либо из существующих КМОП (реже биполярных) технологий и в нее добавляются технологические операции для формирования биполярных (МОП) элементов. Поэтому существует множество разновидностей БиКМОП технологий, от-

личающихся взятой за основу технологией и количеством добавляемых элементов. Если за основу принята технология КМОП, то чаще всего в ИС добавляются n- р-n-транзисторы и диоды, реже р-n-р- транзисторы и диоды Шоттки, еще реже дополнительные МОП-элементы (высоковольтные МОП-транзисторы, МНОПтранзисторы).

Поэтому для БиКМОП ИС могут применяться защитные ячейки, разработанные как для МОП, так и для биполярных ИС. При разработке встроенной защиты для таких микросхем необходимо учитывать, какая технология КМОП или биполярная взята за базовую. Если в выбранной защитной ячейке присутствуют элементы, которые в базовой технологии являются паразитными и в тоже время они имеются в БиКМОП процессе, то необходимо рассмотреть возможность их замены на эквивалентные, что улучшит их пара-

метры и, следовательно, эффективность защитной ячейки.

Конечно, введение в ИС дополнительных элементов, необходимых для создания защитной схемы, в принципе ухудшает некоторые технические характеристики, усложняет производство и может снижать надежность приборов. Поэтому, если бы можно было эффективно устранить опасность повреждения ИС с помощью внешних защитных мероприятий, их следовало бы предпочесть внутренней защите. И даже при наличии внутренней защиты внешняя все же оказывается необходимой.

Контрольные вопросы

1.Какова природа возникновения электростатических зарядов при производстве ППИ?

2.Расскажите о моделях воздействия

ЭСР на ППИ?

3.Какие три категории дефектов ППИ возникают при воздействии ЭСР?

4.Каков порог чувствительности различных типов ППИ?

5.Как влияет ЭСР на ИС с диэлектрической и p-n-изоляцией?

6.Какова величина энергии, необходимой для повреждения ППИ?

7.Какова зависимость количества разрядных импульсов, приводящих к катастрофическим отказам БИС, от напряжения ЭСР?

8.Расскажите о коллективных и индивидуальных мерах защиты от ЭСР.

9.Нарисуйте основные схемы внутренней защиты затворов к МДП-структур от ЭСР.

10.Нарисуйте основные схемы внутренней защиты биполярных линейных ИС

8. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ИС

Полупроводниковые изделия наиболее чувствительны к радиации, и по ним приходится рассчитывать всю радиоэлектронную аппаратуру на радиационную стойкость. Наибольшее применение получили ИС, изготавливаемые из кремния, поэтому и развитие радиационно стойких ИС началось в первую очередь с кремниевых схем. Только ИС из арсенида галлия сравнимы или даже превосходят кремниевые ИС, но разработка и выпуск их в настоящее время значительно ниже, чем кремниевых ИС.

До недавнего времени для создания аппаратуры, в которой требовались радиационно стойкие ИС, использовались толь-

ко биполярные схемы или чрезвычайно дорогие схемы, изготавливаемые с помощью комбинированной технологии. Однако новые технологические методы, методы конструирования и материалы, применяемые в последних поколениях обычных МДП ИС для повышения их рабочих характеристик, увеличили радиационную стойкость этих изделий.

8.1. Источники радиации

Говоря о влиянии радиации на ИС, будем иметь в виду следующие виды излучений – радиацию ядерных взрывов и ядерных (силовых и энергетических) установок; космическое ионизирующее излучение. Временная диаграмма гаммаизлучения при ядерном взрыве обычно содержит начальный пик длительностью в несколько наносекунд, который затем спадает в течение 20 – 30 нс. Благодаря своей