Etude de la sensibilité de technologies CMOS/BULK et CMOS/SOI partiellement désertée très largement sub-microniques dans l'environnement radiatif terrestre

par Gilles Gasiot

Thèse de doctorat en Sciences physiques et de l'ingénieur. Microélectronique

Sous la direction de Pascal Fouillat.

Soutenue en 2004

à Bordeaux 1 .


  • Résumé

    Les phénomènes de dégradation induits par les radiations sont parmi ceux qui contribuent le plus à dininuer la fiabilité d'un composant électronique. Dans l'environnement terrestre, ces radiations sont soit des neutrons atmosphériques soit des particules alpha issues de la radioactivité naturelle. Cette étude porte sur le taux d'aléas logiques (ou Soft Error Rate en anglais, acronyme SER) induits par l'environnement radiatif terrestre sur les technologies à semi-conducteurs très fortement submicroniques. Les technologies analysées sont les technologies "classiques" sur substrat massif (bulk) et silicium sur isolant (Silicon On Insulator : SOI) de générations actuelles et futures. Ce document rassemble à la fois des résultats expérimentaux sur les technologies 250, 180, 130 et 90 nm qui permettent de statuer sur la sensibilité des technologies actuelles et une modélisation basée sur une description simple des technologies et de la cellule élémentaire. Deux logiciels de simulations pour les neutrons et les particules alpha ont ainsi été mis au point et calibrés pour déterminer l'importance relative des paramètres qui influencent la sensibilité des technolgies très fortement intégrées. Cette démarche a permis de comparer la sensibilité de technologies bulk et SOI jusqu'au noeud technologiques 65 nm.

  • Titre traduit

    Sensitivity study of ultra deep sub-micron CMOS/Bulk and CMOS/SOI partially depleted technologies in the terrestrial radiative environment


  • Résumé

    As the dimensions and operating voltages of semiconductor devices are continually reduced to satisfy the increasin demand for higher density and lower, their sensitivity to Soft Error Rates (SER) increases. These non destructive events correspond to a radiation-induced loss of ligical information in a memory cell. In the terrestrial environment, the two major sources of radiations are the atmospheric neutrons and the alpha particles resulting from the natural radioactivty. This study aims at comparing the Soft Error Rates et ground level in Ultra Deep Sub-Micron (UDSM) bulk and commercial Silicon On Insulator (SOI) technologies. Experimental SER tests are perfomed using different irradiation facilities : the Los Alamos neutron source, mono-energic sources of protons and neutrons and radioactive alpha sources, respectively located in the US, Canada and France. Résults are given for SRAMs in the CMOS 250, 180, 130 and 90 nm technological nodes. They are used to state on the robustness difference between bulk and SOI up-to-date technologies. The modelling part relies on the rectangular Parallelepiped simulation methodology. Two probalistic Monte-Carlo codes, for the neutrons and alpha particles, were developed and calibrated to determine the key parameters driven the sensitivity of highly integrated technologies. These tools allow to investigate the influence on SER of the critical charge, the sensitive volume, the bipolar effect in SOI and the multiple bit upset rates. Finally, SER predictions are given for future 65 nm technology nodes and a promisingtechnology architecture (Fully Depleted SOI). Hence, the sensitivty of Bulk and SOI technologies is compared down to the 65 nm technological node.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (iv-173 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Bordeaux. Direction de la Documentation. Bibliothèque Sciences et Techniques.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : FTA 2828
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