Etude de l' effet de l'énergie des ions lourds sur la sensibilité des composants électroniques

Study of the effect of heavy ion energy on the sensitivity of electronic devices

• Auteur / Autrice : Mélanie Raine
• Direction : Arnaud Bournel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 27/09/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et Technologies de l'Information, des Télécommunications et des Systèmes (Orsay, Essonne ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (Arpajon). Direction des application militaires Île-de-France
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Bournel, Jean-Luc Autran, Emmanuel Balanzat, Robert Ecoffet, Philippe Paillet, Vincent Pouget, Robert Reed
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Autran, Emmanuel Balanzat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interactions d'ions lourds

Technologie silicium sur isolant

Mots clés libres

Effets des radiations

Technologie SOI

Effets singuliers

Ions lourds

Simulation

Expériences

Radiation effects

SOI technologies

Single-event effects

Heavy ions

Simulation

Experiments

Résumé

Ce mémoire de thèse traite de l’étude de la sensibilité des composants électroniques avancés en milieu radiatif. Le travail porte sur la modélisation détaillée du dépôt d’énergie induit par un ion lourd dans la matière, et sur l’influence de la prise en compte de cette trace d’ion dans les outils de simulation de la réponse de composants irradiés. Dans ce but, nous avons développé une chaîne de simulation, combinant différents codes de calcul à des échelles variées. Dans une première étape, le code d’interactions particule-matière Geant4 est ainsi utilisé pour modéliser la trace d’ion. Ces traces sont ensuite implémentées dans un code de simulation TCAD, afin d’étudier la réponse de transistors élémentaires à ces dépôts d’énergies détaillés. Cette étape est complétée par des mesures expérimentales. Enfin, l’étude est étendue au niveau circuit, en interfaçant les traces d’ions avec un outil de prédiction des SEE. Ces différentes étapes mettent en évidence la nécessité de prendre en compte la dimension radiale de la trace d’ion à tous les niveaux de simulation, pour modéliser de façon adéquate la réponse de composants avancés sous irradiation par des ions lourds.

This thesis studies the sensitivity of advanced electronic devices in radiative environments. The work deals with the detailed modeling of the deposited energy induced by heavy-ion in matter, and the influence of taking it into account in the tools simulating the response of irradiated devices. To do so, a simulation chain was developed, combining different calculation codes at various scales. In a first step, the particle-matter interaction code Geant4 is used to model the heavy ion track. These tracks are then implemented in a TCAD simulator, in order to study the response of elementary transistors to these detailed energy deposits. This step is completed with experimental measurements. Finally, the study is extended to the circuit level, by interfacing the heavy ion tracks with a SEE prediction tool. These different steps evidence the need for taking into account the radial extension of the ion track to all simulation levels, to adequately model the response of advanced devices under heavy ion irradiations.