Análisis de Tensiones Mecánicas Durante un Proceso de Quemado Por Evento Único

Abstract

Entre los fenómenos que afectan a los dispositivos electrónicos o circuitos integrados que operan en ambientes radioactivos o de partículas cargadas se destacan los conocidos como Efectos de Eventos Únicos (SEE, Single Event Effect), y en particular el conocido como Quemado Por Evento Único (SEB, Single Event Burnout), que se produce por la interacción de ciertos dispositivos semiconductores con una partícula cargada proveniente de la radiación espacial.
Uno de los componentes electrónicos que ha demostrado ser susceptible a este tipo de fenómeno es el transistor de potencia DMOS (Diffusion Metal Oxide Semiconductor), cuando se encuentra en estado de no conducción bloqueando tensiones inversas elevadas.
El mecanismo que lo provoca se atribuye al disparo de transistores bipolares parásitos que se presentan en la estructura DMOS y que provocan la concentración de la corriente en una pequeña región a lo largo de la trayectoria del ión, elevando notoriamente la temperatura dentro del dispositivo. Generalmente, este fenómeno provoca la falla catastrófica del dispositivo.
La caracterización térmica del fenómeno ha sido estudiada anteriormente por otros autores utilizando geometrías aproximadas. Estos autores han postulado como mecanismo de falla al fenómeno de fusión del silicio. Sin embargo, los efectos mecánicos (tensiones) que se producen por las múltiples capas de materiales diferentes que se utilizan en la construcción del transistor y por los gradientes de temperatura que se dan luego del impacto del ión no han sido exploradas. Este trabajo presenta los primeros resultados
relacionados con este tema.
En este trabajo se demuestra que durante el proceso SEB se superan valores de tensiones de falla en el metal de compuerta. La fusión del silicio y del óxido se produce en tiempos superiores a aquellos en los que se superan los criterios de falla en el aluminio.
Otra observación importante es que, a diferencia de lo que se expone en la literatura, no se alcanzan valores de temperatura que superen los puntos de fusión de los componentes metálicos del dispositivo.