platform
Monte Carlo simulation of radiation events Topological description Transport in matter: e⁻/h⁺ in semiconductor Transport/collection: transient pulses Electrical simulation: SET propagation SET characteristics/mapping Cross section and rate
SER calculation
Source
Source Drain
Ultra-Thin Buried Oxid e
Base Silicon
Gate
Techology node
Figure 3.13 – Description du fonctionnement multi-niveaux de la plateforme MUSCA SEP3 développée pour la prédiction des SEE. Les traces des protons et des muons simulées avec GEANT4 sont injectées dans le troisième niveau par ordre séquentiel.
des bases de données générées avec GEANT4.
Le quatrième niveau physique correspond au choix du modèle de transport des porteurs de charge du semi-conducteur. A ce niveau, la modélisation peut consi-dérer soit un courant transitoire soit une collection de charges. Les mécanismes de diffusion et de dérive ambipolaire ainsi que les variations d’impédance et l’activa-tion éventuelle de structure parasite sont aussi pris en compte.
Le cinquième et dernier niveau de la plateforme correspond à la modélisation de la propagation du courant transitoire. Si la durée de vie du courant transitoire est supérieure au temps de transition des portes logiques sur le chemin de propagation du courant, ce dernier pourra être interprété comme une valeur erronée et une erreur sera générée.
3.5 Résumé et conclusion du chapitre
Ce chapitre a permis de présenter la méthodologie utilisée pour développer une chaine de simulation permettant d’étudier la morphologie 3D des dépôts d’énergie des protons et des muons. La chaine de simulation est constituée par les codes GEANT4 et MUSCA SEP3. Le premier code a été choisi pour les performances de son algorithme, sa distribution libre et open-source et le fait qu’il soit réguliè-rement mis à jour par une large communauté de scientifiques depuis plus d’une vingtaine années. GEANT4 regroupe un ensemble de classes qui permet à l’utilisa-teur de construire sa propre application Monte-Carlo. Le fonctionnement général de ce code repose sur l’imbrication de plusieurs boucles qui sont gérées par plu-sieurs classes fondamentales. Le run constitue une collection d’événements. Chaque événement regroupe les traces des particules primaires et secondaires. Enfin, la longueur des traces est déterminée par le pas d’interaction. La longueur de ce pas d’interaction est elle-même déterminée à la fois par la nature et l’énergie de la par-ticule impliquée et le type d’interaction entre celle-ci et le matériau du détecteur. Les limites de la précision du calcul du dépôt d’énergie de la physique standard de GEANT4 sont contournées par le développement de modèles physiques spé-cifiques. Les modules microelectronics et Low Energy sont deux modules qui ont été développés pour des applications nécessitant une plus grande précision que le module standard de GEANT4, utilisé classiquement pour des applications en physique de haute-énergie. Ces deux modules ont été utilisés pour simuler les ca-ractéristiques des traces des dépôts d’énergie induit par des protons et des muons sous forme de base de données. La base de donnée protons a été générée avec le microelectronics et celle des muons avec le module Low Energy. Le deuxième code utilisé dans la chaine de simulation est MUSCA SEP3. Ce code, développé par l’ONERA, permet de simuler l’apparition d’un SEE dans un composant grâce à une modélisation multi-niveaux des paramètres physiques de l’environnement dans lequel opère le composant. La combinaison des codes GEANT4 et MUSCA SEP3 a ainsi permis de réaliser les simulations du dépôt d’énergie des protons qui font l’objet du chapitre 4 et les simulations du dépôt d’énergie des muons qui font celui du chapitre 5.
Références
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