Impacto da radiação ionizante e temperatura no desempenho de PMOSFETS com diferentes leiautes - Grandesi, Guilherme Inácio (2024)
Dispositivos eletrônicos expostos à radiação ionizante podem ser danificados, alterando suas características e, consequentemente, parâmetros elétricos. Diante deste problema, o desenvolvimento e a caracterização de dispositivos eletrônicos resistentes à radiação e sua validação como mais resistentes aos efeitos da radiação ionizante requer pessoal qualificado e com conhecimento específico dos mecanismos físicos que atuam no dispositivo quando exposto à radiação. Para estudar o comportamento de um determinado dispositivo nestas condições é necessário caracterizá-lo adequadamente e obter informações sobre os danos causados por determinada dose de radiação e tipo de radiação ionizante. A forma pela qual o leiaute dos transistores é concebido nos circuitos integrados pode produzir diferentes comportamentos quando submetidos à radiação. Assim, foi realizado um estudo para verificar os efeitos da radiação em transistores de geometria retangular convencional e de geometria fechada (ELT). Acerca dos dispositivos sob teste, que serão chamados ao longo do texto de DUT (Device Under Test), o grupo de projetos do CTI (Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, em Campinas) forneceu dois circuitos integrados (CI PPTLEXT06SOID40) cada um com 5 Transistores PMOSFET de Potência, PPT, modelo PHVE da tecnologia XFAB XT06 0,6 µm SOI-CMOS, sendo dois deles ELT e três retangulares convencionais. A comparação desses dois diferentes leiautes é importante uma vez que dispositivos ELT são considerados mais tolerante aos efeitos da radiação ionizante, e incorporar uma análise de como os dispositivos reagem aos efeitos de temperatura é enriquecedor já que é conhecido que a temperatura altera os estados de cargas aprisionadas no dispositivo, havendo sinergia com os defeitos causados pela radiação no que diz respeito a cargas aprisionadas em regiões sensíveis do transistor. Este projeto de pesquisa é de interesse do mais importante projeto Nacional nesta área de pesquisa, CITAR – Circuitos Integrados Tolerantes à Radiação, financiado pela FINEP, o qual consta com a FEI sendo uma das instituições executoras. A caracterização do dispositivo foi realizada no Laboratório de Efeitos da Radiação Ionizante (LERI) no Centro Universitário FEI, quanto a tolerância de efeitos acumulativos de radiação ionizante (TID – Total Ionizing Dose) e quanto aos efeitos de temperatura. Ao longo do trabalho, os DUTs foram submetidos a uma dose de radiação acumulada total de 600 krad(Si) de raios X de 10 keV de energia, e posteriormente testados num ensaio de temperaturas partindo de -50 ºC a +70 ºC. Nestas análises foram avaliadas as curvas características de ID X VG, bem como demais parâmetros eletrônicos que podem ser extraídos a partir delas. Por meio desta pesquisa foi possível constatar que, embora os dispositivos tenham respondido de maneira similar sob a influência da TID, a análise em função da temperatura revelou uma robustez notável do leiaute fechado ELT, especialmente quanto à insensibilidade à polarização durante a radiação