Efeitos da radiação ionizante e técnicas de proteção aplicadas a projetos de dispositivos MOS customizados

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Vaz, Pablo Ilha
• Orientador(a): Wirth, Gilson Inacio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Microeletrônica; Radiação ionizante
• Palavras-chave em Inglês: Enclosed-gate; RHBD; CMOS; TID; SEE; Hardened by design; ELT
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/129819

Os efeitos produzidos pela interação da radiação ionizante com os circuitos integrados podem ser classificados em efeitos de eventos únicos (Single Event Effects - SEE), comumente relacionados a problemas transientes, e efeitos de dose total ionizante (Total Ionization Dose - TID), os quais se originam em decorrência do longo tempo de exposição à radiação ionizante. Com relação à proteção desses circuitos, técnicas, como redundâncias temporais e espaciais, podem ser aplicadas a fim de reduzir a ocorrência de eventos transientes. Por outro lado, efeitos de TID e mesmo alguns SEE específicos, como os que causam degradações permanentes do circuito, podem ser atenuados drasticamente através de técnicas propostas em nível de layout. Nesse contexto, este trabalho analisa os conceitos básicos envolvidos na interação da radiação com o transistor MOS, desvios de suas características elétricas e técnicas de atenuação dos efeitos acumulativos aplicadas em níveis de arquitetura de sistemas, de processo de fabricação e de dispositivo. Contudo, este trabalho realiza uma abordagem mais detalhada de técnicas de tolerância em nível de layout. A tolerância em nível de layout do transistor é o resultado da combinação entre tecnologia escolhida agregada ao uso de anéis de guarda (guard rings) e aplicação de técnicas em nível de dispositivo como, por exemplo, a de geometria fechada (enclosed-gate). Este trabalho explora diferentes topologias de geometria fechada analisando diferentes modelagens e estimativas de razão de aspecto (W⁄L). Além disso, todas as análises e propostas apresentadas ao longo deste trabalho levam em conta o ambiente de projeto comercial, de forma que os dispositivos e técnicas propostas possam ser aplicadas e fabricadas utilizando ferramentas de projeto comerciais, respeitando restrições quando a dimensões e espaçamentos entre estruturas de acordo com requisitos comerciais de litografia. Os resultados obtidos corroboram o fato de que ao custo de área é possível que se obtenha um dispositivo mais tolerante à radiação e, neste caso, técnicas de mais alto nível ainda podem ser aplicadas de forma a atingir uma maior eficiência de proteção.