4 Сокращения

В настоящем документе применяются следующие сокращения:

ВЭП – высокоэнергетический протон;

ГКЛ – галактические космические лучи;

ЕРПЗ – естественные радиационные пояса Земли;

ИПЭ – изделие полупроводниковой электроники;

КА – космический аппарат;

КП – космическое пространство;

ЛПЭ – линейная передача энергии ;

ОРЭ - одиночный радиационный эффект;

ПИ (ПМИ) – программа (программа-методика) испытаний;

РЭА - радиоэлектронная аппаратура;

СБИС – сверхбольшие интегральные микросхемы;

СКЛ – солнечные космические лучи;

ТЗЧ – тяжелая заряженная частица.

5 Общие положения

5.1 Воздействие одиночных ВЭП и ТЗЧ КП может приводить к возник-новению ОРЭ в СБИС, и как следствие этого, к сбоям в функционировании и катастрофическим отказам РЭА КА.

5.2 ТЗЧ ГКЛ и СКЛ непосредственно вызывают ОРЭ в СБИС (ионизационный механизм возникновения ОРЭ); ВЭП ЕРПЗ, ГКЛ и СКЛ вызывают ОРЭ в СБИС за счет создания вторичных ТЗЧ (продукты ядерных реакций и ядра отдачи), образующихся вследствие упругого и неупругого рассеяния ВЭП на ядрах конструкционных материалов СБИС (ядерный механизм возникновения ОРЭ).

5.3 ОРЭ происходит в том случае, когда электрический заряд, генерированный первичной (ТЗЧ ГКЛ и СКЛ) или вторичной (ТЗЧ от ВЭП ЕРПЗ, ГКЛ и СКЛ) ТЗЧ в элементарной чувствительной области СБИС, превышает некоторую пороговую величину.

5.4 При воздействии одиночных ВЭП и ТЗЧ КП в цифровых СБИС могут наблюдаются ОРЭ различных типов. Типы ОРЭ приведены в приложении А. Методы испытаний цифровых СБИС и обработки результатов данных испытаний, изложенные в разделах 6-9, применяются только в части одиночных сбоев в элементах памяти и регистровых структурах, одиночного эффекта прерывания функционирования, одиночного тиристорного и микродозового эффектов.

5.5 Испытания СБИС на воздействие одиночных ВЭП и ТЗЧ КП проводят раздельно методом прямого облучения испытываемых СБИС на ускорителях протонов и ТЗЧ, соответственно.

5.6 Испытания СБИС на воздействие одиночных ВЭП и ТЗЧ КП разделяют на определительные и контрольные.

5.7 Определительные испытания СБИС на воздействие одиночных ВЭП и ТЗЧ КП проводят с целью получения экспериментальной зависимости сечения ОРЭ определенного типа от энергии протонов в диапазоне со значением нижней границы менее или равным 25 МэВ, значением верхней границы более или равным 400 МэВ и ЛПЭ ТЗЧ со значением нижней границы менее или равным 0,3 МэВ×см²/мг, значением верхней границы более или равным 60 МэВ×см²/мг.

5.8 Контрольные испытания СБИС на воздействие одиночных ВЭП и ТЗЧ КП проводятся с целью установить факт возможности возникновения одиночного эффекта прерывания функционирования, одиночного тиристорного и микродозового эффектов при значении ЛПЭ ТЗЧ, заданном в требованиях, предъявляемых Заказчиком испытаний к СБИС. В случае, если заданное в предъявляемых к СБИС требованиях значение ЛПЭ ТЗЧ составляет более 15 МэВ×см²/мг, испытания на воздействие отдельных ВЭП могут не проводиться, при этом СБИС считается удовлетворяющей тре6ованиям в части одиночных ВЭП при положительных результатах испытаний СБИС на воздействие одиночных ТЗЧ.

5.9 При проведении облучений СБИС на ускорителях протонов и ТЗЧ регистрируют количество ОРЭ определенного типа и интегральные потоки протонов и ТЗЧ, вызвавших эти ОРЭ.

5.10 При проведении облучений СБИС погрешность определения потока протонов и ТЗЧ не должна превышать 20% при потоках более 10⁶ протонов/см² и 10³ ионов/см².

5.11 Неравномерность поля облучения для потоков более 10⁶ протонов/см² и 10³ ионов/см² должна быть не более 30%.

5.12 При проведении облучений СБИС значение ЛПЭ ТЗЧ определяют исходя из типа выбранного иона и его энергии в месте расположения облучаемых образцов СБИС. Энергия для каждого типа иона в месте расположения облучаемых образцов СБИС определяется в процессе аттестации моделирующей установки.

5.13 Энергии ионов на ускорителях ТЗЧ должны удовлетворять условию, что пробег ТЗЧ в активной области СБИС (технологическая поверхность планарных р-п переходов в полупроводниковом кристалле СБИС) с учетом корпуса СБИС и условий транспортировки пучка ТЗЧ должен быть не менее 30 мкм.

5.14 Рекомендуется проводить облучения СБИС с удаленной частью корпуса СБИС, обеспечивая падение ионного пучка непосредственно на активную сторону полупроводникового кристалла. Удаление части корпуса СБИС проводится механически для металлокерамических корпусов СБИС (удаляется крышка корпуса СБИС) и методами локального химического или плазменного травления части корпуса над кристаллом СБИС для пластмассовых корпусов. Лаковое защитное покрытие на поверхности кристалла СБИС (если нанесено) также должно быть удалено методом травления. Облучение СБИС без удаления части корпуса может проводиться только в том случае, если энергия ионов обеспечивает достаточный пробег ионов, при этом расчетным путем исходя из типа иона и его энергии в месте расположения облучаемых образцов СБИС и с учетом изменения энергии иона при прохождении корпуса СБИС должны быть определены ЛПЭ и пробег ионов на поверхности активной стороны полупроводникового кристалла СБИС.

5.15 В процессе облучений СБИС на ускорителях протонов и ТЗЧ должна проводиться дистанционная функциональная диагностика испытываемых СБИС, обеспечивающая полноту регистрации одиночных сбоев в элементах памяти и регистровых структурах, одиночного эффекта прерывания функционирования, одиночного тиристорного и микродозового эффектов во всех функциональных элементах СБИС.

Критерием возникновения одиночного сбоя в элементе памяти и регистровой структуре СБИС является регистрация инверсной информации в данном элементе, которая принудительно восстанавливается после повторной перезаписи в эти же элементы СБИС.

Критерием возникновения одиночного тиристорного эффекта является скачкообразное увеличению величины тока потребления до значений, превышающих критериальный уровень, при частичном или полном нарушении функционирования СБИС.

Критерием возникновения одиночного эффекта прерывания функционирования является факт регистрации потери функционирования изделия, для восстановления которой требуется перезагрузка выполняемой программы или конфигурации.

Критерием возникновения одиночного микродозового эффекта является регистрация катастрофического отказа отдельного транзистора или элемента памяти изделия полупроводниковой электроники.

5.16 Электрическая схема включения СБИС при проведении облучений должна обеспечивать ограничение тока потребления по всем выводам питания СБИС на уровне выше предельно допустимых значений для защиты от катастрофического отказа при возбуждении одиночного тиристорного эффекта, при этом электрические условия возникновения тиристорного эффекта не должны искажаться.

5.17 Электрическая схема включения испытываемых СБИС при проведении облучений и функциональной диагностики, включая электрические потенциалы на выводах, условия ограничения максимальных значений токов, рабочие частоты, условия инициализации, а также температура изделия и другие условия определяются в ПИ( ПМИ).

5.18 При проведении испытаний СБИС на воздействие отдельных ВЭП и ТЗЧ КП на ускорителях заряженных частиц облучение СБИС проводят при комнатной и предельно допустимой повышенной температуре, если иное не установлено Заказчиком испытаний.

5.19 Как правило, облучение СБИС на ускорителях ионов проводится в вакуумной камере при давлении менее 1 мм. рт. ст., при этом от СБИС должен быть обеспечен соответствующий теплоотвод, предотвращающий нагрев кристалла СБИС более чем на 5 градусов.

5.20 Методы проведения испытаний цифровых СБИС на воздействие одиночных ВЭП и ТЗЧ КП изложены в разделах 6-9.

5.21 Испытания СБИС на воздействие одиночных ВЭП и ТЗЧ КП проводят в соответствии с ПИ (ПМИ), а результаты испытаний приводят в протоколах испытаний. ПИ (ПМИ) и протоколы испытаний СБИС оформляются и согласовываются в порядке, установленном Заказчиком.

5.22 Типовая последовательность испытаний цифровых СБИС на ускорителях ВЭП и ТЗЧ осуществляется в соответствии с приложением Б. Структурная схема типового рабочего места для испытаний цифровых СБИС на ускорителях ВЭП и ТЗЧ приведена в приложении В.