Authors: Pablo Caron
Source: theses.fr (ABES) (preprint, 2019-12-09)
Field: Materials Science — Surfaces, Coatings and Films

Étude des évènements singuliers induits par les électrons dans les technologies intégrées Les environnements radiatifs sont critiques pour l’intégrité des systèmes électroniques embarqués. Peuplés de particules plus ou moins énergétiques, ces environnements peuvent provoquer des dysfonctionnements qui, suivant les dommages occasionnés, peuvent être identifiés. Ce manuscrit porte ssentiellement sur les pannes non destructives, et plus particulièrement sur les SEU (Single Event Upset) dont les conséquences sont les basculements indésirables de certains points mémoires. Ce faisant, l’information initialement stockée peut être perdue. La thématique de la sensibilité des mémoires aux événements singuliers a pris naissance dans les années 70. Les premières erreurs observées ont été provoquées par des particules lourdes, associées à des pouvoirs ionisants élevés. Ces dernières, en traversant les dispositifs, engendrent des cascades électroniques particulièrement intenses. Aujourd’hui, les mémoires proposent des nœuds technologiques de l’ordre de la dizaine de nanomètres. Ainsi, sur les décennies qui nous séparent des premières observations des événements singuliers, les cellules mémoires ont vu leurs dimensions secomprimer drastiquement. D’un point de vue sensibilité, cela aurait pu aller dans le bon sens mais c’était sans compter sur la réduction des tensions d’alimentation qui s’est opérée dans le même temps. Ce manuscrit s’inscrit dans cette évolution et tâche d’analyser les conséquences qui ont alors émergées.Le transport des particules est une thématique commune à tant de sujets. Et la sensibilité des mémoires n’y échappe pas. D’autant que la contrition des composants nous impose maintenant une certaine rigueur : il nous revient de réaliser le transport des particules sur des échelles nanométriques. Ainsi, nous avons travaillé sur le développement et l’implémentation de nouveauxmodèles physiques dans un code de transport, GEANT4. Ces travaux nous permettent de suivre les cascades électroniques jusqu’à des énergies très basses, une condition indispensable pour les autres études que nous avons menées.Des électrons aux protons, nous avons investigué l’ensemble des processus physiques potentiellement impliqués dans les déclenchements d’erreur. Plusieurs résultats inédits ont ainsi été obtenus et démontrés : le rôle des interactions Coulombiennes sur les sensibilités mesurés en environnements électrons, et celui, propre aux diffusions élastiques, dans le cas des environnementsprotons. Le comportement des mémoires sous ces deux types d’environnement, les dynamiques qu’ils imposent sur les courbes de sensibilité, nous ont, par la suite, guidés vers une méthode de calibration des paramètres de simulation. Cette dernière étude offre d’ailleurs un moyen de prédiction de la sensibilité des composants pour des environnements auxquels ils n’ont pas ététestés. Enfin, ce manuscrit se conclura sur une dernière étude, plus proche du composant, où l’on regardera les transitoires générés par des faisceaux d’électrons sur un inverseur ultrascale. Electron ; Computer science ; Physics ; Nuclear physics Electron and X-Ray Spectroscopy Techniques ; Semiconductor materials and devices ; Ion-surface interactions and analysis