Leiaute diamante par MOSFETS sob os efeitos das radiações ionizantes

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Seixas Júnior, L. E.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: Radiação ionizante; Transistor de efeito de campo de metal-óxido semicondutor; Depambrre
• Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/293

Os circuitos integrados (CIs) e eletrônicos são bastante influenciados pelas radiações ionizantes. Para atender os rigorosos requisitos de operação desses CIs em ambiente espacial, há necessidade da realização de testes de avaliação antes de sua utilização. Atualmente, os projetos de CIs e dos dispositivos semicondutores tolerantes aos efeitos das radiações ionizantes estão crescendo em complexidade, e é de fundamental importância compreender os efeitos sobre os circuitos eletrônicos desde o seu projeto até a sua qualificação. Tais efeitos podem ser do tipo acumulativo que resulta na degradação das características dos seus parâmetros elétricos ao longo do tempo, nomeado de dose total ionizante (Total Ionizing Dose, TID). Outro é aleatório, chamado de efeito de evento único (Single Event Effects, SEE), sendo transitório ou permanente, alterando o funcionamento do CI, pode se tornar destrutivo (latch-up). Há técnicas empregadas no projeto dos dispositivos semicondutores e CIs para aumentar sua robustez aos efeitos das radiações ionizantes, denominadas de Radiation Hardening By Design (RHBD). Entre essas técnicas, o uso de estilos diferenciados de leiautes das estruturas dos dispositivos semicondutores, por exemplo, os transistores de efeito de campo do tipo metal óxido semicondutor (MOSFET) que constituem os CIs, alterando a geometria deste para minimizar as perdas devido às estruturas parasitárias oriundas do seu processo de fabricação. No contexto desta tese, propõe-se um estilo inovador de leiaute para MOSFETs, modificando a forma geométrica convencional da porta (gate) que é retangular para a hexagonal. Conhecido como Diamante MOSFET (DM), apresenta um melhor desempenho elétrico que os convencionais retangulares e ainda pode ser utilizado, alternativamente, como técnica de leiaute para aumentar a tolerância às radiações ionizantes. Neste trabalho, são relatados alguns casos experimentais comparando os leiautes do tipo DM de porta hexagonal com os seus homólogos, nomeados de convencionais MOSFETs (CMs), resultando que o DM com ângulo a igual a 90°, em tecnologia planar Bulk CMOS de 350 nm, mostrou-se mais tolerante às radiações ionizantes. Já que obteve menores variações paramétricas que o seu CM equivalente, tais como: da tensão de limiar VTH (-150 %), da relação gm/IDS (-1.190 %), da inclinação de sublimiar S (-1.130 %) e da corrente de fuga ILEAK em 40 vezes menor. Apontando o DM (a = 90°) como opção para uso em aplicações espaciais, médicas e nucleares.