UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Capítulo 2
2.5.5. Errores Graves: Single Hard Error (SHE) [Duf92]
Este fenómeno acontece cuando una partícula altamente ionizante atraviesa la puerta de un
transistor y crea tantas cargas que produce un cambio instantáneo de la tensión umbral, tema que
será desarrollado en el capítulo 3. Esto puede impedir la conmutación del transistor o bien el
incremento de la corriente de fuga de éste.
2.5.6. Errores Graves: Single Event Rupture (SER) y Soft Gate Breakdown (SGB)
Este fenómeno acontece en condensadores integrados sometidos a una gran diferencia de
tensión cuando son irradiados con partículas altamente ionizantes. El fenómeno de este tipo más
conocido es la ruptura de puerta (Single Event Gate Rupture, SEGR) [Dar93, Bre93, All94,
Whe94], que tiene lugar en transistores MOSFET cuyas puertas son muy finas (alta escala de
integración) o bien en aquellos que están sometidos a muy altas tensiones (transistores de
potencia). En ambos casos, el campo eléctrico en el interior del dieléctrico es muy elevado. Una
partícula altamente ionizante atraviesa el dieléctrico creando un plasma de portadores que
convierte al óxido en muy conductor (Fig. 2.11). La descarga que se produce a continuación
destruye el óxido del semiconductor con lo que el transistor es inutilizado.
Fig. 2.11: Al atravesar una partícula ionizante la puerta de
un transistor MOS, crea una nube de partículas libres que
cortocircuitan la puerta y el canal. Esta corriente carboniza
el transistor.
Fig. 2.12: Microfotografia de un condensador interno en un
amplificador operacional OP27 tras el paso de una partícula
altamente ionizante.
A pesar de que este efecto se describió inicialmente en transistores de efecto campo, el
fenómeno puede ser extrapolado a los condensadores internos de los circuitos integrados. Fig.
2.12 muestra el aspecto de un condensador que se encontraba en el interior de un amplificador
operacional OP-27 tras ser irradiado con protones de alta energía [Lum00]. Como se ve, el paso
de una partícula cargada produjo la perforación del condensador.
Por otra parte, éste no es el único fenómeno que puede provocar la destrucción de un
condensador. Otro mecanismo que la produce se denomina ruptura lenta de puerta (Soft Gate
Breakdown, SGB) y está relacionado con el envejecimiento acelerado de los componentes
irradiados. En el interior del dieléctrico de un transistor existe una gran cantidad de defectos
puntuales. Por agitación térmica, estos defectos se mueven y puede darse el caso de que los
30