협대역 고출력 전자기파에 의한 CMOS IC의 전기적 특성 분석 (An Electrical Properties Analysis of CMOS IC by Narrow-Band High-Power Electromagnetic Wave)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 30권 / 9호 / 535 ~ 540페이지
· 저자명 : 박진욱, 허창수, 서창수, 이성우

초록

본 연구는 협대역 전자기파가 CMOS IC에 커플링 될 때 나타나는 CMOS IC의 전기적 특성 변화를 분석하였다. 협대역 전자기 소소는 마그네트론(3kW, 2.45Ghz)이 사용되었다. DUT는 CMOS 계열의 로직소자가 사용되었으며 gate의 출력이 ON일 때 진행하였다. IC의 오동작은 gate의 출력 전압의 변동을 감시하여 확인하였다.
실험결과, 전계가 증가함에 따라 IC의 오동작(self-reset), 고장이 발생하였다. 협대역 전자기파에 의한 IC 내부의 전기적 특성 변화를 확인하기 위해서 정상 IC와 전자기파에 노출된 IC의 pin-to-pin 저항(Vcc-GND, Vcc-Input1, Input1-GND), Input capacitance를 측정하였다. 협대역 전자기파에 노출되지 않은 IC의 pin-to-pin 저항은 8.57MΩ(Vcc-GND), 14.14 MΩ(Vcc-Input1), 18.24 MΩ(Input1-GND), 5pF(Input capacitance)을 나타냈다. 협대역 전자기파에 노출된 IC들도 거의 유사한 값을 나타내었으나, 일부 IC에서 2.5Ω 또는 50MΩ, 71pF의 이상값을 나타냈다. 이는 latch-up에 의해 pn접합이 파괴되어 나타난 것으로 사료된다. 반도체 소자 내부 IC 표면의 손상 정도를 확인하기 위해서 Epoxy molding compound를 제거한 후 광학현미경으로 측정하였다. 공통적으로 선로에서 심한 열화가 나타났다. 이는 전자기파에 의해 선로의 전류밀도가 증가하여 선로를 열화 시킨 것으로 사료된다.
본 연구결과는 IC 보호 및 고출력 전자기파의 영향 분석의 기초 자료로 사용될 것으로 판단된다.

영어초록

The changes in the electrical characteristics of CMOS ICs due to coupling with a narrow-band electromagneticwave were analyzed in this study. A magnetron (3 kW, 2.45 GHz) was used as the narrow-band electromagnetic source.
The DUT was a CMOS logic IC and the gate output was in the ON state. The malfunction of the ICs was confirmed bymonitoring the variation of the gate output voltage. It was observed that malfunction (self-reset) and destruction of the ICsoccurred as the electric field increased. To confirm the variation of electrical characteristics of the ICs due to thenarrow-band electromagnetic wave, the pin-to-pin resistances (Vcc-GND, Vcc-Input1, Input1-GND) and input capacitanceof the ICs were measured. The pin-to-pin resistances and input capacitance of the ICs before exposure to the narrow-bandelectromagnetic waves were 8.57 MΩ (Vcc-GND), 14.14 MΩ (Vcc-Input1), 18.24 MΩ (Input1-GND), and 5 pF (inputcapacitance). The ICs exposed to narrow-band electromagnetic waves showed mostly similar values, but some error valueswere observed, such as 2.5 Ω, 50 MΩ, or 71 pF. This is attributed to the breakdown of the pn junction when latch-upin CMOS occurred. In order to confirm surface damage of the ICs, the epoxy molding compound was removed and thenstudied with an optical microscope. In general, there was severe deterioration in the PCB trace. It is considered that thecurrent density of the trace increased due to the electromagnetic wave, resulting in the deterioration of the trace. Theresults of this study can be applied as basic data for the analysis of the effect of narrow-band high-power electromagneticwaves on ICs.

참고자료

· 없음