1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2017-22-3-238-246621.382.323:544.541Элементы интегральной электроникиSensitivity to Thyristor Effect of CMOS Structure with Deep Insulating N-WellЧувствительность к тиристорному эффекту КМОП-структуры с глубоким изолирующим -карманомПанышев Кирилл Андреевич ПанышевКирилл Андреевич AndreevichPanyshev KirillPanyshev Kirill AndreevichПарменов Юрий Алексеевич ПарменовЮрий Алексеевич AlekseevichParmenov YuriyParmenov Yuriy AlekseevichНациональный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия238246http://ivuz-e.ru/issues/3-_2017/chuvstvitelnost_k_tiristornomu_effektu_kmop_struktury_s_glubokim_izoliruyushchim_karmanom/http://ivuz-e.ru/download/3_2017_1736.pdf

In production of the rad-hard electronic components base it is necessary to pay specific attention to single event effects because of the constantly increasing density of components on a chip. The effect of the embedded deep insulating N-well in 90-nm bulk CMOS structure on resistance to the thyristor effect, caused by the impact of heavy charged particles, has been investigated. The result of this study has to confirm or refute the expediency of using such technology in the memory cell design, which provides the elimination of latchup and has a minimum area. The influence of the deep N-well on the minimum spacing between the source and the well ties, which guarantees the latchup to occur, has been analyzed. It has been found that in case of small spacing between the N- and P-channel transistors of 0.12 μm, the isolation of P-well doesn’t give the expected result in terms of parasitic thyristor structure occurrence, since in this case the current flows near the surface region under STI and depends weakly on the base width of the pnp transistor. It has been shown that in case of the particle striking the source region of the N-channel transistor, the isolation of P-well may have a negative influence on the sensitivity of the bulk CMOS structure to the thyristor effect. In this case the threshold spacing between the source and well ties in the structure with deep well is approximately 0.6 μm lower than in the standard structure. The structure with deep N-well is not recommended for using in the rad-hard electronic components to mitigate the thyristor latchup.

При производстве радиационно стойкой электронной компонентной базы необходимо уделять особое внимание одиночным эффектам ввиду постоянно увеличивающейся плотности элементов на микросхеме. Исследовано влияние внедренного в 90-нм объемную КМОП-структуру глубокого изолирующего n -кармана на устойчивость к тиристорному эффекту, вызванному воздействием тяжелых заряженных частиц. Рассмотрена целесообразность использования такой технологии при разработке конструкции ячейки памяти, которая обеспечивает исключение тиристорного защелкивания и имеет минимальную площадь. Проанализировано влияние глубокого n -кармана на минимальное расстояние от истока транзистора до контакта к карману, при котором защелка гарантированно образуется. Установлено, что при малом расстоянии, равном 0,12 мкм, между n - и p -канальными транзисторами изоляция p -кармана не дает ожидаемого эффекта с точки зрения формирования паразитной тиристорной структуры, поскольку ток в данном случае протекает в приповерхностной области под мелкой щелевой изоляцией и слабо зависит от ширины базы p - n - p -транзистора. Показано, что при попадании частицы в истоковую область n -канального транзистора изоляция p -кармана может оказывать негативное влияние на чувствительность объемной КМОП-структуры к тиристорному эффекту. При этом пороговое расстояние между истоком и контактом к карману в структуре с глубоким карманом примерно на 0,6 мкм ниже, чем в стандартной структуре. Рассмотренную структуру с глубоким n -карманом не рекомендуется использовать в радиационно стойкой электронной компонентной базе для подавления тиристорной защелки.

радиационная стойкостьтяжелые заряженные частицыэффект защелкиглубокий изолирующий n-карман Чумаков А.И. Действие космической радиации на ИС. – М.: Радио и связь, 2004. – 320 с.Таперо К.И., Улимов В.Н., Членов А.М. Радиационные эффекты в кремниевых ин-тегральных схемах космического применения. – М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2014. – 304 с.Dodds N.A. Single event latchup: hardening strategies, triggering mechanisms, and testing considerations: Ph. D., Graduate School of Vanderbilt University, Nashville, TN. – 2012. – 130 p.Muth W. Matrix method for latch-up free demonstration in a triple-well bulk-silicon tech-nology // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 1992. – Vol. 39. – N. 3. – P. 396–400.Investigation of external latchup robustness of dual and triple well designs in 65nm bulk cmos technology / D. Kontos, K. Domanski, R. Gauthier et al. // Proc. of the International Relia-bility Physics Symposium. – 2006. – P. 145–150.Latchup in merged triple well structure / S. Voldman, E. Gebreselasie, M. Zjerak et al. // IEEE International Reliability Physics Symposium. – 2005. – P. 129–136.Elimination of single event latchup in 90nm SRAM technologies / H. Puchner, R. Kapre, S. Sharifzadeh et al. // Proc. of the International Reliability Physics Symposium. – 2006. – P. 721–722.Radiation and reliability characterization of a multiplexer family using a 0.35μm triple-well CMOS technology / A. Wilson, D. Kerwin, T. Richardson et al. // Radiation Effects Data Workshop. – 2011. – P. 1–7.Dinkins C.A. Qualitative characterization of single-event transient and latchup trends in 180 nm CMOS technology // MS Thesis. – Graduate School of Vanderbilt University, Nashville, TN. – 2011. – 102 p.Gasiot G., Giot D., Roche P. Multiple cell upsets as the key contribution to the total SER of 65 nm CMOS SRAMs and its dependence on well engineering //IEEE Transactions on Nucle-ar Science. – 2007. – Vol. 54. – N. 6. – P. 2468–2473.