Моделирование дозовых и одиночных радиационных эффектов в кремниевых микро- и наноэлектронных структурах для целей проектирования и прогнозирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, доктор технических наук Зебрев, Геннадий Иванович

• Зебрев, Геннадий Иванович
• доктор технических наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор технических наук Зебрев, Геннадий Иванович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИБОРОВ КИИ ТЕХНОЛОГИИ

1.1. постановка задачи

1.2. модель полностью обедненного КНИ МОПТ

1.2.1. Электростатика полностью обедненного КНИ МОПТ

1.2.2. Пороговое напряжение полностью обедненного КНИ МОПТ

1.2.3. Включение с нижним затвором

1.2.4. Влияние смещения на подложке на пороговое напряжение основного канала

1.3. вольтамперная характеристика (вах) кни МОПТ

1.3.1. Надпороговый режим работы ПО КНИ транзистора

1.3.2. Моделирование подпороговой характеристики ПО КНИ МОПТ 19 1.3.4. Результаты расчетов

1.4. моделирование транзистора с двойным затвором (ДМОПТ)

1.4.1. Электростатика ДМОПТ при симметричном включении

1.4.2. Диффузионный и дрейфовый ток в канале

1.4.3. Уравнение непрерывности для плотности тока в канале

1.4.4. Распределение плотности электронов вдоль канала

1.4.5. Время пролета электрона через длину канала

1.5. вольтамперная характеристика (ВАХ) ДМОПТ

1.5.1. Два способа описания ВАХ ДМОПТ

1.5.2. Эффекты насыщения скорости

1.5.3. Баллистический транспорт носителей в канале

1.6. выводы

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА РАДИАЦИОШЮ-ИИДУЦИРС)ВАННЫХ ТОКОВ УТЕЧКИ В ТРАНЗИСТОРАХ КМОП ТЕХНОЛОГИИ «КРЕМНИЙ-НА-ИЗОЛЯТОРЕ»

2.1. постановка задачи

2.2. Физическая механизмы радиационно-индуцированных токов утечки в МОП транзисторах

2.2.1. Перенос и захват зарядов

2.2.2. Процессы релаксации захваченного заряда

2.2.3. Выход заряда в сильных полях

2.2.4. Радиационно-индуцированные токи утечки

2.3. технология «кремний на изоляторе» (КНИ)

2.3.1. Особенности КНИ технологий

2.3.2. Изоляция типа LOCOS и STI

2.3.3. Диэлектрическая изоляция мелкими канавками (STI)

2.4. многоуровневый поход к моделированию радиационно-индуцированных токов утечки

2.4.1 .Физическая модель радиационно-индуцированных токов утечки

2.4.2. Результаты моделирования

2.4.3. Ток утечки после воздействия импульса ИИ

2.5. экстракция параметров для SPICE моделирования токов утечки

2.6. дозовые эффекты в наноэлектронных приборах 2.6.1. Мшфодозовые эффекты

2.6.2 Характеристики high-K диэлектриков и стойкость к микродозовым эффектам

2.7. выводы

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ АНОМАЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ В ПРИБОРАХ БИПОЛЯРНОЙ И КМОП ТЕХНОЛОГИИ

3.1. постановка задачи

3.2. Особенности эффекта низкой интенсивности

3.3. Физическая модель усиления деградации при низкой интенсивности

3.4. результаты расчетов зависимости выхода зарядов от мощности доз, температуры облучения и электрического поля

3.5. Моделирование конкуренции усиления выхода заряда и отжига при повышении температуры облучения и сравнение с экспериментом

3.5.1. Модель с одним типом дефекта

3.5.2. Модель с двумя типами рекомбинационных центров

3.6. Оптимизация процедуры испытаний

3.7. Эффекты низкой интенсивности в приборах МОП-технологий

3.7.1. Эффекты Е1ЛЖБ в МОП дозиметрах

3.7.2. Совместное описание эффекта временного логарифмического отжига и эффекта усиления выхода заряда при низкой интенсивности

3.7.3. Учет влияния эффектов низкой интенсивности на токи утечки в МОПтранзлсторах

3.8. ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЯЧЕЕК ПАМЯТИПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СБОЕВ ТЯЖЕЛЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ И ПРОТОНОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

4.1. постановка задачи

4.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДИНОЧНЫХ СБОЕВ 78 4.2.1 Моделирование импульса ионизационного импульса тока, вызванного прохождением ТЗЧ

4.2.2. Физика переключения в ячейке статической памяти

4.2.3. Зависимость критического заряда ячейки статической памяти от ее схемотехнических параметров

4.2.4. Зависимость критического заряда ячейки статической памяти от дозы предварительного облучения

4.3. паразитный биполярный эффект в КНИ КМОП ИМС

4.3.1. Физическое моделирование паразитного биполярного эффекта

4.3.2. Схемотехническое моделирование паразитного биполярного эффекта

4.3.3. Биполярный эффект и сбоеустойчивость ячейки памяти

4.3.4. Экспериментальное исследование биполярного эффекта в КНИ

4.4. методы повышения сбоеустойчивости статической памяти

4.4.1. Повышение сбоеустойчивости стандартной ячейки памяти

4.4.2. Учет особенностей технологии на этапе проектирования

4.5. перспективы развития наноразмерных радиационно-стойких КНИ КМОП технологий

4.6. ВЫВОДЫ

ГЛАВА 5. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ИНТЕНСИВНОСТИ ОДИНОЧНЫХ СБОЕВ ОТ ТЯЖЕЛЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ И ПРОТОНОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

5. 1. постановка задачи •

5.2. основные концепции и физические приближения модели 96 5.2.1. основные приближения

5.2.2. Линейная передача энергии (ЛПЭ)

5.2.3. Чувствительный объем

5.2.4. Критическая энергия и критический заряд

5.2.5. Вероятность сбоя как стохастическая величина и функция чувствительности

5.2.6. Распределение длин хорд

5.2.7. Усреднение по ЛПЭ спектру

5.3. Общий метод вычисления частоты отказов 1 о

5.3.1. Общая формула

5.3.2. Области оптимальных сбоев

5.4. СВЯЗЬ С предыдущими работами 104 5.4.1. Подход Брэдфода

5.4.2. Подход Пикеля

5.4.3. Подход Адамса

5.4.4. Подход Питерсена (Figure-of-Merit approximation)

5.4.5. Метод эффективного потока (Effective Flux Approximation)

5.5. феноменологический подход к расчету интенсивности сбоев

5.5.1. Метод расчета скорости сбоев, основанный на сечении

5.5.2. Расчет сечения с помощью усреднения по длинам хорд

5.5.3. Расчет интенсивности с помощью усреднения по углам

5.5.4. Экспериментальные аспекты

5.6. программный комплекс «ОСОТ» для прогнозирования скорости одиночных сбоев в условиях космического пространства

5.7. выводы

ГЛАВА 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФЕКТОВ ИОНИЗАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕЙТРОНОВ НА ЭЛЕМЕНТЫ КМОП ТЕХНОЛОГИЙ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ИНТЕГРАЦИИ

6.1. постановка задачи

6.2. Механизмы ядерных взаимодействий из

6.2.1. Неупругие взаимодействия

6.2.2. Упругие взаимодействия

6.2.3. Интенсивность нейтронно-индуцированных ядерных взаимодействий

6.2.4. Нейтронно-индуцированная ионизация

6.2.5. Эффективное значение флюенса вторичных частиц 11 б

6.3. Микродозиметрический аспект ионизации в чувствительных микрообъемах

6.3.1. Чувствительный объем

6.3.2. Оценка критического заряда по току утечки

6.3.3. Приближение малых объемов

6.3.4. Приближение больших объемов

6.4. Вероятности и сечения отказов

6.4.1. Сечение отказов при единичных событиях

6.4.2. Учет распределения вторичных частиц по ЛПЭ

6.5. Обратимые сбои от нейтронов и протонов

6.5.1. Корреляции между протонными и нейтронными сбоями

6.5.2. Оценка сечения насыщения отказов от нейтронных реакций

6.5.3. Расчет интенсивности нейтронно-индуцированных ядерных реакций в приближении большого чувствительного объема

6.6. выводы

ГЛАВА 7. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННО

ИНДУЦИРОВАННОЙ ЗАЩЕЛКИ В КМОП МИКРОСХЕМАХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОДИНОЧНЫХ ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ ИЛИ ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

7.1. постановка задачи

7.2. моделирование защелки от отдельной частицы

7.2.1. Двухтранзисторная эквивалентная схема паразитной тиристорной структуры

7.2.2. Моделирование зависимости критического заряда от параметров эквивалентной схемы

7.3. моделирование защелки от импульсного ионизирующего излучения

7.3.1. Эквивалентная схема для моделирования глобальных ионизационных эффектов

7.3.2. Моделирование импульсного воздействия с учетом эффекта просадки

7.4. моделирование эффекта окон

7.5. методы борьбы с защелкой

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование дозовых и одиночных радиационных эффектов в кремниевых микро- и наноэлектронных структурах для целей проектирования и прогнозирования»

Актуальность темы диссертации. Современная микроэлектроника является наиболее быстроразвивающейея отраслью промышленности и лежит в основе информационных технологий, автоматизации и средств управления, космических и оборонных систем. Разработка перспективных приборов наноэлектроники (понимаемой здесь как микроэлектроника с проектными нормами менее 100 нм) и обеспечение надежного функционирования уже существующих микроэлектронных компонентов и интегральных микросхем (ИМС) является необходимым элементом инновационного развития и обеспечения стратегической безопасности государства. Основу современной микроэлектронной индустрии составляет КМОП технология, доминирующая в цифровой технике и биполярная технология, остающаяся основной в аналоговых схемах. Широкое использование этих технологий в промышленности (атомные электростанции), космических и военных системах, работающих в условиях внешних ионизирующих излучений (ИИ), делает актуальными задачи моделирования деградации их характеристик и нарушений работоспособности под воздействием постоянного и импульсного ИИ и одиночных частиц высокоэнергетического космического излучения.

Можно выделить несколько фундаментальных задач радиационной стойкости, характерных для современных микроэлектронных технологий:

• радиационно-индуцированные токи утечки в приборах КМОП технологий;

• аномальные эффекты низкой интенсивности в приборах биполярной технологии;

• одиночные радиационные эффекты обратимого и необратимого характера, связанные с воздействием высокоэнергетических частиц космического пространства;

• эффекты радиационно-индуцированной защелки (паразитного тиристорного эффекта), являющиеся одной из главных проблем обеспечения стойкости современных КМОП технологий.

Моделированию этих эффектов посвящен основной материал предлагаемой диссертации. В силу сложности объекта моделирование носит многоуровневый характер и должно базироваться, по крайней мере, на физическом и схемотехническом уровне описания. Физический уровень моделирования описывает процессы деградации в материалах, структурах и приборах, поставляя выходные данные, которые могут использоваться как входные параметры для схемотехнического моделирования, в т.ч. с использованием стандартных систем автоматического проектирования.

Моделирование радиационных эффектов неотделимо от развития методов физического моделирования работы приборов и от всестороннего и комплексного исследования процессов их функционирования с целью развития методов предсказания радиационной стойкости и проектирования перспективных радиационно-стойких микроэлектронных компонентов, что, с практической точки зрения, является одной из самых актуальных задач современных нанотехнологий.

Обеспечение радиационной стойкости микро(нано)электронных компонентов и систем, применяемых в космосе, бортовой авионике летательных аппаратов, системах вооружений, ядерной энергетике, физике высоких энергий, является много дисциплинарной областью, объединяющей в себе проблемы материаловедения, схемотехники, технологии, проектирования интегральных микросхем, испытаний и методов прогнозирования. Ключевым элементом, объединяющим исследования в различных областях применения, является моделирование. Проблема моделирования процессов деградации в элементах микроэлектроники, с необходимостью носит комплексный, многоуровневый характер. Это обусловлено тем, что процессы деградации затрагивают как процессы в материалах и в приборных структурах, требующих описания как на физическом уровне, так и на уровне схемных элементов, описываемых методами схемотехнического моделирования. Поэтому, моделирование процессов деградации параметров микроэлектронных компонентов (в частности, транзисторов) трудно отделить от моделирования работы схемы в целом. Понимание механизмов и развитие совместных моделей процессов деградации и работы микроэлектронных компонентов является необходимым условием с одной стороны проектирования перспективной радиационно-стойкой элементной базы, а с другой - создания методик прогнозирования надежности существующих микроэлектронных систем в условиях воздействия внешних дестабилизирующих (в общем случае, неравновесных) факторов. Развитие технологии, а именно, - переход субмикронным (с < 0.5 мкм) и наноразмерным (< 0.1 мкм = ЮОнм) проектным нормам, - приводит к тому, что значимость разных механизмов деградации существенно меняется.

Например, в современных транзисторах (даже не изготовленными по радиационно-стойкой технологии) с толщиной подзатворного окисла несколько нанометров, практически не происходит заметного накопления заряда и поверхностных состояний даже при облучении с дозами ~1 Мрд. Надпороговая вольтамперная характеристика (ВАХ) таких транзисторов практически не изменяется при таких дозах, а основной эффект дозовой деградации выражается в резком увеличении (на несколько порядков) подпороговых токов утечки. Радиа-ционно-индуцированные токи утечки почти полностью вызываются зарядом, захваченным в толстых слоях окислов боковой и донной изоляции современных МОП транзисторов объемной и КМОП технологии. Аналогично, дозовая деградация компонентов биполярной технологии, также обусловлены процессами генерации, переносы и накопления радиационного заряда в толстых (0.5. 1 мкм) полевых окислах, перекрывающих переход эмиттер-база.

Вторым типом эффектов, роль которых резко возрастает для миниатюрных приборов в ИМС высокой степени интеграции, являются одиночные радиационные эффекты (ОРЭ), вызванные воздействием отдельных ТЗЧ, протонов или нейтронов космического или иного происхождения. Это обусловлено тем, что с уменьшением напряжения питания и емкостей, помехоустойчивость цифровых и аналогово-цифровых элементов к воздействию внешних импульсных помех, в том числе и от отдельных частиц, вообще говоря, снижается.

Ситуация осложняется тем, что многие физические механизмы процессов деградации остаются до сих пор до конца невыясненными, а интерпретации экспериментальных данных -противоречивыми. В кандидатской диссертации автором было поставлены и решены несколько задач [1]:

• Моделирование радиационно-индуцированного накопления, туннельного и радиационно-стимулированного отжига заряда в подзатворном окисле.

• Разработана кинетическая модель накопления и туннельной релаксации радиационно-индуцированных положительно заряженных дефектов в окисле дает возможность рассчитывать процессы накопления и отжига заряда в окисле и на границе раздела Si-SiC>2 при любом временном профиле мощности дозы.

• Параметры, полученные из экспериментов в лабораторных условиях, проведенных с мощностью дозы, обеспечивающей приемлемую продолжительность испытаний (например, ~200 pafl(SiCb)/c), могут быть использованы для прогнозирования радиационного отклика

МОП приборов в космическом окружении с малыми мощностями дозы ионизирующего излучения (<10"3 рад (Si02)/c).

• Проблема выяснения доминирующего механизма влияния ПС на крутизну МОП транзисторов.

• Моделирование влияния неравновесных горячих носителей на деградацию характеристик и срок службы МОП транзисторов.

• Моделирование ВАХ короткоканальных МОП транзисторов с последовательным учетом влияния зависимости подвижности от величины тянущего электрического поля при аналитическом решении уравнения непрерывности тока в канале.

• Изучены теоретически взаимосвязанные проблемы экранирования и микроскопической подвижности носителей в канапе за счет рассеяния на заряженных дефектах и шероховатостях границы раздела SÍ-SÍO2.

• Результаты, полученные в кандидатской диссертации соискателя, отражены в публикациях [2, 3, 4, 5, 6,7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15,16, 17,18, 19, 20 21,22, 23, 24, 25, 26, 27,28, 29]. Вместе с тем, в этой области остается ряд нерешенных крупных комплексных проблем, к главным из которых являются:

• Проблема физического и схемотехнического моделирования радиационно-индуцированных токов утечки и, связанных с ними механизмов накопления и отжига захваченного заряда в толстых слоях краевой изоляции.

• Проблема выяснения качественного механизма и количественного моделирования аномального эффекта низкой интенсивности (ELDRS) в ИМС биполярной технологии.

• Проблема схемотехнического расчета параметров чувствительности цифровых ИМС к воздействию отдельных частиц и связанная с ней проблему расчета интенсивности одиночных сбоев в реальных условиях космического пространства, основываясь на результатах наземных испытаний.

• Проблема компактного моделирования работы современных транзисторов КНИ технологий и перспективных транзисторов с двойным затвором.

Цель диссертации заключается в разработке методов физического и схемотехнического моделирования работы приборов и устройств современных КМОП и биполярных технологий для описания поведения их характеристик в условиях воздействия ИИ разной мощности дозы для различных температур и электрических режимов, с последующим использованием результатов моделирования в разработке методик прогнозирования их радиационной стойкости и проектирования перспективной радиационно-стойкой элементной базы.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

• Развитие предложенной автором усовершенствованной физической модели МОП транзистора на случай КНИ технологий с полностью и частично обедненным телом, с двойным затвором, а также на случай баллистического переноса носителей в канале, характерного для перспективных наноэлектронных технологий.

• « Моделирование процессов радиационно-индуцированного накопления и релаксации захваченного заряда в подзатворных окислах и толстых слоях боковой и донной изоляции STI и LOCOS типа современных МОП транзисторов КНИ и объемных технологий и его релаксации в ходе облучения и отжига как функции дозы, мощности дозы, температуры и электрического режима.

Разработка физических и схемотехнических методов расчета радш индуцированных краевых и донных токов утечки, обусловленных захваченным заггг- ~ онно толстых слоях краевой изоляции, которые являются основным механизмом деградассг-^--^. временных МОП транзисторах с ультратонкими подзатворными окислами (2. 10 нмГ^> В °0~

•=5дом в

Развитие физической количественной модели аномального эффекта низкой ности (т.н. Enhanced Low Dose Rate Sensitivity, ELDRS) в толстых полевых окислах енсив" образом, приборов биполярной технологии) и метода прогнозирования этого эффым

• Развитие методов физических и схемотехнических расчетов одиночных Р^зщг^-^ ных эффектов (ОРЭ), вызванных воздействием одиночных частиц (протонов, нейтрк^—^ ацион желых заряженных частиц (ТЗЧ)) и приводящих как обратимым сбоям (переюхг^-^00' ТЯ~ ячейки памяти), так и к необратимым отказам типа защелки (паразитный тиристо-т--^^/*101111™ эффекту, вызванный отдельной частицеи). ^

• Разработка методов и программы расчета интенсивности сбоев в цифровых памяти под воздействием космического излучения (протоны, ТЗЧ) с учетом спекх^-^-.^ Рентах ческих частиц и параметров чувствительности ИМС, полученных в ходе наземные-- Косми"

Испытании.

Методы проведенных исследований. При разработке предложенных в диссерь-^^-^ делей использовались методы и подходы физики приборов, полупроводников и М°~ ков, физические и схемотехнические методы моделирования, численные методы ^^^ ^лектри-параметров, интегрирования и решения дифференциальных уравнений. "гракции

Научная новизна диссертации заключается в многоуровневом подходе к модел^-^^ радиационных эффектов в элементах и ИМС, начиная от физического моделиро^ цессов материалах, приборах и приборных структурах с передачей информации ZCrx^g- Я рования схемных эффектов на схемотехническом уровне. При этом были получе^з^^. Модели" щие новые научные результаты: следую

1. Предложенная ранее диффузионно-дрейфовая компактная модель МОП Tjp^^ основанная на явном решении уравнения непрерывности тока в канале и способна» ЗИстоРа> й- « 1. ^Диным и непрерывным образом описьшать в аналитической форме вольтамперные хар^^-^

ВАХ) транзистора во всех режимах его работы, обобщена для современных ггс>-с=г<^^)ИСТИКИ

Оопов со временных технологий «кремний-на-изоляторе» (КНИ) с полным и частичным об^дт^ также перспективных приборов объемной интеграции (транзисторы с двойные ^ ием' а Модель позволяет описывать переход от случая диффузного переноса к случаю ского (бесстолкновительного) переноса, специфичного для транзисторов с нанот-»—ИЧе" длинами каналов. '

2. Разработана количественная модель радиационно-индуцированных кр^^^ bix TOKOR утечки из-за накопления зарядов в толстых слоях боковой изоляции STI типа, основным дозовым эффектом деградации в современных ИМС высокой степени:

-*=»-ЕТхеграции

Впервые показано, что ограничение накопления заряда и токов утечки с увелгг*^-^

Нием толщины окисла осуществляется за счет зарядовой нейтрализации дефектов p^^jj индуцированными электронами, известный как RICN эффект. Предложена остт^ аЧионноопте "^-^Ванная на физическои модели процедура получения SPICE параметров паразитных транзите-*,

-*-°ров эквивалентной схемы для автоматизированного расчета токов утечки с помощью егч^

САПР. °*Ременных

3. Впервые разработана количественная модель аномального эффекта низкой интенсивности. Показано, что этот эффект связан эффекты низкой интенсивности определяются не конкретными механизмами деградации приборов (которые могут быть разными для разных технологий), а эффективностью выхода (разделения) радиационно-индуцированного заряда в толстых слоях изоляции. Наличие или отсутствие таких эффектов определяется температурой, толщиной слоя изоляции и величиной электрического поля в окисле вне зависимости от технологии.

4. Исследованы стохастические эффекты энерговыделения, накопления зарядов в окисле, а также сбоев связанные с неоднородным характером ионизации от воздействия отдельных частиц (протонов и ТЗЧ космического излучения, а также вторичных атмосферных нейтронов).

5. Разработаны методы схемотехнического расчета параметров чувствительности статических ячеек памяти КМОП технологии по отношению к воздействию одиночных ТЗЧ и импульсного облучения.

6. Разработаны общие физико-математические подходы к расчету скорости сбоев от отдельных ионизирующих частиц в реальных условиях космического пространства.

7. Исследованы схемотехнические методы моделирования радиационно-индуцированной защелки от воздействия отдельной частицы космического пространства. Предложен количественный подход к моделированию окон защелки при воздействии импульсного ионизирующего излучения.

Практическая значимость диссертации заключается в следующем:

1. Физическая модель радиационно-индуцированных краевых и донных токов утечки МОП транзисторов объемной и КНИ технологии, позволяет проводить детальные расчеты токов утечки, что позволило использовать модель в процессе оптимизации технологических параметров при проектировании радиационно-стойких элементов ИМС. Предложенная процедура определения SPICE параметров эквивалентных паразитных транзисторов позволяет передавать рассчитанные по физической модели константы для использования в стандартных системах схемотехнического проектирования типа SPECTRE CADENCE®.

2. Разработанная физическая модель аномального эффекта низкой интенсивности (ELDRS) в приборах биполярной технологии дает возможность установления количественной эквивалентности между длительным низкоинтенсивным облучением и кратковременного облучения с высокой мощностью дозы в условиях повышенной температуры. Это открывает перспективы создания методики прогнозирования поведения параметров биполярных ИМС в условиях длительного низкоинтенсивного облучения космического пространства, основываясь на результатах лабораторных испытаний, что является одной из важнейших задач обеспечения радиационной стойкости и длительного срока жизни микроэлектронных систем бортовой аппаратуры космических аппаратов.

3. Установленные механизмы и разработанные модели деградации позволяют сформулировать практические рекомендации для проведения ускоренных испытаний с целью адекватного прогнозирования долговременной радиационной стойкости и надежности элементов биполярных и КМОП технологий.

4. Разработанные методы расчета интенсивности одиночных сбоев, методики испытаний и обработки экспериментальных данных, а также соответствующие компьютерные программы, легли в основу программного комплекса ОСОТ, который предполагается основным расчетным средством для создаваемого под эгидой НИИКП и Роскосмоса испытательного центра на базе ускорителя ИТЭФ РАН для проведения испытаний изделий полупроводниковой электроники (ИПЭ) на воздействие одиночных протонов и ТЗЧ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Развитие разработанной автором ранее диффузионно-дрейфовая физическая модель МОП транзисторов на случай современных КНИ технологий полностью и частично обедненного типа, баллистического переноса и перспективных конфигураций объемной интеграции типа транзистора с двойным затвором.

2. Модель накопления и релаксации (отжига) радиационно-индуцированного заряда в толстых окислах боковой изоляции типа STI и дозовых зависимостей краевых и донных токов утечки.

3. Метод определения параметров SPICE параметров паразитных эквивалентных транзисторов для расчета радиационно-индуцированных токов утечки на схемном уровне с помощью схемотехнических САПР.

4. Количественная модель аномального эффекта низкой интенсивности в биполярных приборах. Вывод о том, этот эффект определяются не конкретными механизмами деградации приборов (которые могут быть разными для разных технологий), а эффективностью выхода (разделения) радиационно-индуцированного заряда в толстых слоях изоляции.

5. Модель совместного учета эффектов усиление выхода радиационного заряда и туннельного отжига захваченного заряда при снижении интенсивности ИИ, которая позволила объяснить слабовыраженный характер либо отсутствие зависимости от мощности дозы токов утечки.

6. Метод расчета интенсивности сбоев в элементах памяти изделий полупроводниковой электроники, от космического пространства с учетом ЛПЭ спектров космических ТЗЧ солнечного и галактического происхождения для различных орбит и защит космических аппаратов.

7. Методы схемотехнического моделирования радиационно-индуцированной защелки в КМОП микросхемах при воздействии одиночных тяжелых ионов или импульсного излучения, позволяющие описать эффект «окон» защелки при импульсном облучении как следствие просадки локального напряжения на шинах питания.

Личный вклад соискателя. Все результаты теоретические результаты, модели, методы расчетов и интерпретации экспериментальных данных, приведенные в диссертации, получены и предложены лично соискателем. Компьютерные коды и расчеты разрабатывались и выполнялись совместно с учениками и аспирантами соискателя. Экспериментальные результаты, приведенные в диссертации, выполнены специалистами в сотрудничестве с НИИ приборов, СПЭЛС, НИИ системных исследований РАН, НИИ космического приборостроения, ИТЭФ. Вклад остальных соавторов связан с обсуждением результатов и выполнением экспериментов.

Связь работы с крупными научными программами и темами

Работа проводилась в Московском инженерно-физическом институте (Национальном исследовательском ядерном университете) в рамках следующих государственных отраслевых и научно-исследовательских работ:

1) программы Международного научно-технического центра (проекты 1003 и 0451);

2) федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» в рамках подпрограммы «Перспективная элементная база микроэлектроники».

3) создание испытательного стенда на базе ускорителя ИТЭФ для испытаний микроэлектронных компонентов на воздействие одиночных частиц (протонов и тяжелых заряженных частиц), проводимых под эгидой Роскосмоса.

4) Разработка радиационно-стойких ИМС по технологии «кремний-на-изоляторе» с проектной нормой 0.5 и 0.35 мкм, проводимых в НИИСИ РАН в рамках отраслевой НИР «Аналитика».

5) Создание методики парирования аномальной работы передатчиков бортовой аппаратуры служебного канала управления спутника связи ЯМАЛ-100.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертации докладывались на ежегодных Научных сессиях МИФИ (1999-2008); ежегодных всероссийских конференциях "Радиационная стойкость" (Лыткарино); Всероссийской конференции «Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях» (ММПСН-2008 и 2009); Международных конференциях в Молдове (1997, 2002), Румынии (1998); Международной конференции "International Conference on Micro- and Nanoelectronics" (ICMNE, 2001-2002, 2005, 2007), среди них 2 устных доклада; Европейской конференции по микроэлектронике MIEL (2000, 2002, 2004, 2006, 2008) (1 устный доклад); ежегодных американских конференциях ШЕЕ NSREC (1996, 2000-2002); ежегодных Европейских конференциях RADECS (1995, 1999, 2001-2003, 2005,2006, 2008, 2009).

Опубликованные результаты. По теме диссертации опубликовано 16 статей в российских научно-технических журналах, сертифицированных ВАК; 6 статей в международных журналах; 19 статей в рецензируемых научно-технических сборниках трудов международных конференций (Proceedings SPIE, MIEL, RADECS); ~ 20 тезисов докладов в сборниках российских научных конференций; главы в двух книгах (в т.ч. международного издательства); одна монография (286 стр.). Общее количество опубликованных материалов составляет более 200 страниц (не считая монографии соискателя).

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 155 страниц. Диссертация содержит 72 рисунка. Список литературы содержит 179 наименований.

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Зебрев, Геннадий Иванович

7.6. Выводы

Представлены результаты расчетов критического заряда радиационно-индуцированной защелки от параметров микросхемы и окружающей среды при воздействии одиночных тяжелых ионов и импульсного излучения. Показано, что учет эффекта просадки напряжения при импульсном облучении позволяет объяснить экспериментальные особенности появления окон защелки при разных температурах. к

Заключение

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие основные выво

ДЫ1 Разработанная диффузионно-дрейфовая модель КНИ МОП транзисторов с частичным и полным обеднением, способная единым и непрерывным образом описывать в компактной аналитической форме вольтамперные характеристики транзистора во всех режимах его работы может быть использована для моделирования токов утечки облученных приборов. В обобщенном виде модель может быть обобщена на случай наноразмерных приборов с баллистическим переносом носителей в канале, а также на случай перспективнь.с конфигураций с двойным затвором, обеспечивающих предельные характеристики приборов КМОП техноло

ГИЙ7 Разработанная комплексная модель радиационно-индуцированных токов утечки, обусловленных захваченным зарядом в толстых слоях краевой изоляции, позволяет с высокой точностью проводить расчеты ВАХ облученных транзисторов КНИ и объемных технологий, а также дозовых зависимостей при разных условиях облучения. Продемонстрировано, что учет процессов радиационно-стимулированного отжига, связанного с процессом компенсации положительного заряда в окисле радиационно-индуцированными электронами из зоны проводимости 8Ю2 , является критически важным для адекватного моделирования. Расчетным образом показано, что краевой контакт между телом КНИ транзистора и землей может блокировать краевую утечку и существенно повысить радиационную стойкость ИС, что нашло подтверждение на эксперименте. ПокГано что развитая количественная модель аномального эффекта низкои интенсивности (ШЛЮ) в толстых слоях полевых окислов биполярных транзисторов хорошо описывает широкий круг экспериментальных данных и может служить основой для расчетно-экспериментальной методики прогнозирования деградации биполярных приборов в условиях низкоинтенсивных ИИ космического пространства, что является одной из ключевых задач обеспечения радиационной стойкости.

4 Показано что характеризация одиночных радиационных эффектов является комплексной многоуровневой задачей, основанной на схемотехнических расчетах и эксперимен-^ьнь* методов определения параметров чувствительности ИС. Использование схемотехнических методов расчетов позволило систематическим образом определять влияние топо-лоп ческих физических и технологических факторов на характеристики чувствительности. Был сделан'вывод, что заземление тела КНИ транзисторов должно приводить к существенному Сличению порогового значения ЛПЭ ячейки КМОП статической памяти, что было подтверждено экспериментально.

5 Предложенный общий математический метод расчета интенсивности сбоев при возлействии ТЗЧ и протонов космического пространства лег в основу комплекса программ ОСОТ разработанный в рамках создания испытательного центра для характеризации параметров чувствительности микроэлектронных компонентов на воздействие отдельных частиц, создаваемого на базе ускорителя ИТЭФ под эгидой НИИКП.

Г Разработанные вычислительные методы расчетов сечении воздействия нейтронов на компоненты КМОП технологий могут служить базой для оценки интенсивности необрати-ГьГ скатастрофических) отказов в полях нейтронных излучений, а именно в установках адерной энергетики, бортовой авионики, а также в военных приложениях.

Результаты расчетов критического заряда радиационно-индуцированной защелки при воздействии отдельных ионизирующих частиц позволяют выявить влияние различных технологических и схемотехнических факторов на параметры чувствительности ИМС. Показано, что учет эффекта просадки напряжения при импульсном облучении позволяет объяснить экспериментальные особенности появления окон защелки при воздействии импульсного излучения при разных температурах.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Зебрев, Геннадий Иванович, 2009 год

1. Усейнов Р. Г., Зебрев Г. И. Флуктуационная теория поверхностных состояний в МОП структурах для объемного распределения окисного заряда // ФТП. 1986. - Т. 20. - №11. - С. 2002-2007.

2. Зебрев Г. И., Усейнов Р. Г. Простая модель вольтамперных характеристик МОП транзистора // ФТП. 1990. - Т. 24. - №5. - С.777-781.

3. Зебрев Г. И. Вольтамперная характеристика МОП транзистора с учетом зависимости подвижности от продольного электрического поля // ФТП. 1992. - Т. 26. -№1. - С. 8388.

4. Зебрев Г. И. Статическое экранирование в инверсионном слое // ФТП. 1992. - Т.26. -№9.-С. 1550-1555.

5. Зебрев Г. И. Эффективная подвижность при рассеянии на шероховатостях границы раздела в инверсионном слое // ФТП. 1990. - Т. 24. - С. 908-912.

6. Усейнов Р. Г., Зебрев Г. И. Простой метод определения плотности поверхностных состояний по температурным измерениям В АХ МОП транзисторов // ФТП. 1990. -Т. 24. -№4. - С. 752-754.

7. Зебрев Г. И. Кинетика накопления и туннельного отжига радиационно-индуцированного заряда в окисле МОП структур // Вопросы атомной науки и техники. 1994. - №1-2. - С. 34-36.

8. The use of conversion model for CMOS 1С prediction in space environments / I. N. Shvezov-Shilovsky, V. V. Belyakov, V. V. Emelianov, V. S. Pershenkov, M. Y. Popov, G. I. Zebrev // IEEE Trans. onNucl. Sci. 1996. -V. 43. - P. 3182-3188.

9. Прогнозирование дозовых эффектов в элементах МОП технологий при воздействии низкоинтенсивного ионизирующего излучения космического пространства / В. В. Беляков, Г. И. Зебрев, В. С. Першенков, С. В. Черепко // Инженерная физика. 1999. - №2. — С. 40-45.

10. И. Емельянов В. В., Усейнов Р. Г., Зебрев Г. И. Корреляция радиационных эффектов в МОП транзисторах и логических интегральных схемах // Микроэлектроника. 19951 - №5. -С.85.

11. Метод прогнозирования работоспособности МОП интегральных схем на высоких частотах при воздействии космического излучения / Зебрев Г.И., Шведов-Шиловский И.Н., Ломакин С.С., Першенков B.C., Петров С.Г. // ВАНТ. В. 1-2. - 2001.

12. Zebrev G. I., Lomakin S. S. Temperature response of irradiated MOSFETs // 23rd International Conference on Microelectronics (MIEL) Proceedings Nis. — Yugoslavia. - 2002. - P. 413-415.

13. Reversible positive charge annealing in MOS transistors/ V. V. Emelianov, G. I. Zebrev, R. G. Useinov, V. V. Belyakov, V. S. Pershenkov // IEEE Trans, on Nucl. Sci. 1996. - V.43. - P. 805 - 809.

14. Radiation induced behavior in MOS devices / V. V. Emelianov, G. I. Zebrev, О. V. Meshurov,

15. A. V. Sogoyan, R. G. Useinov // Fundamental aspects of ultrathin dielectrics on Si-based devices // ed. by E.Garfunkel. Kluwer Academic Publishers. -1998. - P. 391-396.

16. Ломакин С.С., Зебрев Г.И. Изменение спектра поверхностных состояний в МОП-транзисторах под воздействием горячих носителей и ионизирующего излучения // ВАНТ.-В. 1-2.-2002.

17. Зебрев Г. И., Ломакин С. С. Влияние горячих носителей и ионизирующего излучения на спектр поверхностных состояний в МОП транзисторах // Приборы и техника эксперимента. 2000. - №6. - С. 92-96.

18. Моделирование радиационных эффектов в элементах интегральных схем/ С.В. Авдеев,

19. B.В. Беляков, Г.И. Зебрев, B.C. Першенков, А.В. Согоян // Инженерная физика. №2.2002.-С. 14-24.

20. Накопление и отжиг поверхностных состояний при воздействии низкоинтенсивных излучений космического пространства с учетом высокочастотных переключений на затворе/ Г.И. Зебрев, B.C. Першенков, И.С. Морозов, И.Н. Швецов-Шиловский / ВАНТ. В. 4.2003.

21. Использование инфракрасного излучения для моделирования эффекта низкой интенсивности в биполярных «-¿»-«-транзисторах/ А.Ю. Башин, Г.И. Зебрев, B.C. Першенков, Д.Ю. Павлов // ВАНТ. В. 1-2. - 2004.

22. Методы прогнозирования эффектов полной дозы в элементах современной микроэлектроники / В.В. Беляков, Г.И. Зебрев, B.C. Першенков // Микроэлектроника. 2003. -Т.32. - №1. - С.31-46.

23. Y.Cheng, М.-С. Jeng, Z. Liu, J. Huang, К. Chen, P.K. Ко, and С. Ни, IEEE Trans. Electron

24. Devices, 44, P. 277-287 (1997).

25. Зи С. Физика полупроводниковых приборов/ пер с англ. под ред. Р. А. Суриса. -тт.1-2. -М.: Мир, 1984.

26. Tsividis Y. P., Operation and Modeling of the MOS Transistors N.-Y.: McGraw-Hill, 1987.

27. Zebrev G.I. Gorbunov M.S. Diffusion-Drift Model of Fully Depleted SOI MOSFET // MIEL 2006 Proceedings. 2006. - P.545-548.

28. Zebrev G.I., Gorbunov M.S. Compact Physical Modeling of Fully Depleted SOI MOSFET // Proceedings SPIE.- K. A. Valiev, A. A. Orlikovsky, (Eds.).- 2006.- V. 6260, DOLlO.l 117/12.683544. 620601P (8 pages)

29. Зебрев Г.И. Физические основы кремниевой наноэлектроники Библиотека ядерногоуниверситета. МИФИ. - 2008. - 286 с.

30. Zebrev G.I. Physical Modeling of Double-Gate Transistor // 24th International Conference on Microelectronics (MIEL) Proceed. 2004. - V. 1 - P. 303-306.

31. J. B. Kuo, Shih-Chia Lin, Low-Voltage SOI CMOS VLSI Devices and Circuits, N. Y. : John Wiley & Sons,-2001.

32. Semiconductor Industry Association (SIA), The International Technology Roadmap for Semiconductors, 2005. Available online at www.itrs.net/ntrs/publntrs.nsf

33. Nanoscale CMOS,/ H.-S.P. Wong, D J. Frank, P. Solomon, C. Wann and J. Welser // Proc. IEEE. -V. 87. -P. 537 569. - 1999.

34. Likharev K. Sub-20-nm Electron Devices, In Advanced Semiconductor and Organic Nano-Techniques (Part I), H. Morkoc (Ed.), 2003, Elsevier Science (USA)

35. S. Datta, Electronic Transport in Mesoscopic Systems, (N.-Y.: Cambridge University Press.1995.

36. S. Datta, Nanoscale device modeling: the Green's function method // Superlattices and Microstructures. V. 28. -2000. - P. 253-278.

37. Luryi S. Quantum capacitance devices / Appl. Phys. Letters. -V. 52. P. 501. - 1988.

38. Андо Т., Фаулер А., Стерн Ф., Электронные свойства двумерных систем. М.: Мир, 1985. -511 е.

39. Tornber К. К. Relation of drift velocity to low-field and high-field saturation velocity // J.Appl.Phys. 1980. - V.51. -P.2127.

40. Beenakker C. W.J. and van Houten H. Quantum transport in semiconductor Nanostructure // Solid State Physics. V.44. - P. 1-228. - 1991. - cond-mat/0412664 vl 23 Dec 2004

41. Natori К. Ballistic metal-oxide-semiconductor field effect transistor // J. Appl. Phys. -V. 76. -P. 4879-4890. -1994.

42. Nanoscale silicon MOSFETs: a theoretical study/V. A. Sverdlov, T. J. Walls, К. K. Likharev IEEE Trans, on Electr. Devices. V. 50. - No.9. -2003.- P. 1926-1932.

43. Effective Boundary Conditions for Carriers in Ultrathin SOI Channels / V. Sverdlov, X. Oriols,and K. Likharev // IEEE Trans. Nanotechnol. V.2. - P. 59-63. - 2003.

44. Gamiz F.and Fischetti M. V. Monte carlo simulation of double-gate silicon-on-insulator inversion layers: The role of the volume inversion // J. Appl. Phys. V.89. - P. 5478-5487. -2001.

45. Iwata H. Self-consistent calculations of inversion-layer mobility in highly doped silicon-on-insulator metal-oxide-semiconductor field-effect transistors // J. Appl. Phys. -V. 90. P. 866870. -2001.

46. Phonon-assisted ballistic to diffusive crossover in silicon nanowire transistors /М. J. Gilbert, R. Akis, andD. K. Ferry/J. Appl. Phys. -V. 98- P. 094303. 2005.

47. BSIMSOI Modeling Tools for IC-CAP. Available online at http://www-device. EECS. Berkeley .EDU/~bsimsoi/

48. Zebrev G.I. Nonequilibrium Diagrammatic Technique for Nanoscale Devices // Proceedings

49. SPEE. 2006. - V. 6260, D01:10.1117/12.683544. - 62601M (9 p.)

50. Zebrev G.I. Graphene Nanoelectronics: Electrostatics and Kinetics // Proceedings SPIE. —2008.- V. 7025. P. 70250M - 70250M-9.

51. Zebrev G.I. Electrostatics and Diffusion-Drift Transport in Graphene Field Effect Transistors. -26th International Conference on Microelectronics (MIEL 2008) Proceedings. 2008.1. P. 159-162.

52. Hughes H. L., Benedetto J. M. Radiation Effects and Hardening of MOS Technology: Devices and Circuits // IEEE Trans. Nucl. Sei. V. 53. - No. 3. - P. 500-521. - 2003.

53. Barnaby H. J. Total-Ionizing-Dose Effects in Modern CMOS Technologies // IEEE Trans. Nucl.

54. Sei. -V.53. -No.6. P. 3103-3121. - 2006.

55. Ionizing Radiation Effects in MOS devices and Circuits/ ed. by T.-P. Ma and P.V.Dressendorfer. N.-Y.: Wiley, 1989.

56. Fleetwood D. M. Radiation-induced charge neutralization and interface-trap buildup in metal-oxide-semiconductor devices // J. Appl. Phys. V.67. -No.l - 1990.

57. Turowsky M., Schrimpf R. D., Raman A. Nonuniform Total-Dose-Induced Charge Distribution in Shallow-Trench Isolation Oxides // IEEE Trans, on Nuclear Science. V. 51. - No. 6. - P. 3166-3171.-2004.

58. Сраур Дж. P., Макгэррити Дж. M. Воздействие излучения на микроэлектронные устройства в космосе // ТИИЭР, т.76, №11, сс.44-74, 1988.

59. Dose-Rate Sensitivity of Modern nMOSFETs / S. C. Witczak, R. C. Lacoe, J. V. Osborn, J. M. Hutson // IEEE Trans. Nucl. Sci. V. 52. - No. 6. - P. 2602-2608. - 2006.

60. A High Performance 0.18pm CMOS Technology Designed for Manufacturability / C. Perello, M. Hendriks, L. Deferm, G. Badenes // Proceeding of the 27th European Solid-State Device Research Conference, P. 404-407, September 1997.

61. Johnston A. H. Radiation Effects in Advanced Microelectronics Technologies // IEEE Trans. Nucl. Sci. V. 45 - No. 3. - P. 1339-1354. -1998.

62. Challenges in Hardening Technologies Using Shallow-Trench Isolation / M. R. Shaneyfelt, R. S. Flores, B. L. Draper, P. E. Dodd // IEEE Trans. Nucl. Sci. V. 45. - No. 6. - P. 2584-2592. -1998.

63. Поверхностные радиационные эффекты в интегральных схемах/ Г. И. Зебрев, А. Ю. Никифоров, В. С. Першенков, А. В. Согоян, А. И. Чумаков в кн., Модель космоса: Научно-информационное издание: В 2 т. / Под ред. М.И. Панасюка, JI.C. Новикова. 2007.

64. Zebrev G.I., Gorbunov M.S., Osipenko P.N. Multi-scale Modeling of Low Dose-Rate Total dose Effects in Advanced Microelectronics // 26th International Conference on Microelectronics (MIEL 2008) Proceedings. P. 591 - 594.

65. Горбунов M. С., Зебрев Г. И. Моделирование радиационно-индуцированных краевых токов утечки в элементах КМОП технологий // Научно-технический сборник «Стойкость-2006», в.9,2006.

66. Zebrev G.I., Gorbunov M.S. Modeling of Radiation-Induced Leakage and Low Dose-Rate Effects in Thick Edge Isolation of Modem MOSFETs // IEEE Transactions on Nucl. Sci. 2009. - V.56. - №4. - 7 pages.

67. Апробация методики радиационных испытаний интегральных схем на моделирующих установках в режиме вывода электронного пучка / В. С. Фигуров, B.C. Байков, Е.В. Ту-лисов, В.В. Шелковников // ВАНТ. 2005. - В. 3-4. - С.54-55.

68. Hardness Assurance Test Issues for High Dose Rate Environments /J.R. Schwank, F.W. Sexton, M. R. Shaneyfelt, D. M. Fleetwood // // IEEE Transactions on Nucl. Sci. V. 54. - No. 4(2). -2007. - P.1042-1048.

69. Горбунов M. С., Зебрев Г. И. Моделирование токов утечки в транзисторах субмикронных КМОП технологий при импульсном воздействии // сборник научных трудов Научной сессии МИФИ-2007. Т.1. - С.59-60.

70. Normand P., Dimitrakis P. Parasitic memory effects in shallow-trench-isolated nanocrystal memory devices // Solid-State Electronics. -V. 51. P. 125-136. - 2007.

71. Shen-Li Chen, US Patent #5,838,164, Nov.17. 1998.

72. Virtuoso® Spectre® Circuit Simulator Components and Device Models Manual. Cadence Design Systems. - 2004.

73. Sanchez Esqueda I., Barnaby H. J. Two-Dimensional Methodology for Modeling Radiation-Induced Off-State Leakage in CMOS Technologies // IEEE Trans. Nucl. Sei. V. 52. - No.6. -P. 2259-2264. - 2005.

74. Physical Modeling and Circuit Simulation of Hardness of SOI Transistors and Circuits for

75. Space Applications / G. I. Zebrev, В. V. Vasilegin, A. V. Sogoyan, V. E. Shunkov, V. S. Per-shenkov, P. N. Osipenko, A. Y. Nikiforov, A. V. Khakhaev, M. S. Gorbunov, E. A. Gagarin, RADECS-2006 Proceedings, 2006.

76. Total Ionizing Dose Effects on Triple-Gate FETs / P. Paillet, M. Gaillardin, V. Ferlet-Cavrois, et al. //IEEE Trans, on Nucl. Sei. V. 53. - No.6 - P. 3158-3165. - 2006.

77. Heavy ion induced single hard errors on submicronic memories for space applications / M. La-brunee, Garnier,, R. Ecoffet, C. Dufour, P. T. Carriere, J. Beacour // IEEE Trans, on Nucl. Sei. V.39. No.6. - P. 1693-1697. - 1992.

78. Radiation Induced Leakage Due to Stochastic Charge Trapping in Isolation Layers of Nanoscale MOSFETs / G.I. Zebrev, M.S. Gorbunov, V.S. Pershenkov // Proceedings SPIE. -2008.- V. 7025. P. 702517-702517-8.

79. Comparative analysis of radiation hardness for Si02 and High-K insulators / R. G. Useinov, G. I. Zebrev et al. // report presented at Conference "Defects in Advanced High-K Dielectrics", St. Petersburg. Russia. - 2005.

80. Response of Advanced Bipolar Processes to Ionizing Radiation / R. D. Schrimpf, R. L. Pease, R. N. Nowlin, E. W. Enlow, W. E. Combs // IEEE Trans. Nucl. Sei. V. 38. - P. 1342-1351.1991.

81. Зебрев Г. И. Моделирование эффекта низкой интенсивности в толстых изолирующих слоях современных интегральных схем // Микроэлектроника. 2006. - Т. 35. - №3. - С. 209-216.

82. Zebrev G.I., Pavlov D.Y., Pershenkov V.S. et al. Radiation Response of Bipolar Transistors at Various Irradiation Temperatures and Electric Biases // IEEE Transactions on Nucl. Sei. -V.53. №4. - P. 1981-1987. - 2006.

83. Зебрев Г.И. Моделирование эффекта низкой интенсивности в толстых окислах интегральных структур // ВАНТ. В. 1-2. - 2005.

84. Trends in the total-dose response of modern bipolar transistors / R. D. Schnmpf, R. L. Pease, R. N. Nowlin, E. W. Enlow, W. E. Combs // IEEE Trans. Nucl. Sei. V.39. - P. 2026-2035.1992.

85. Enhanced Damage in Linear Bipolar Integrated Circuits at Low Dose Rate / С. I. Lee, B. G. Rax, A. H. Johnston // IEEE Trans. Nucl. Sei.- V. 42,- P. 1650-1659. -1995.

86. Hardness assurance testing of bipolar junction transistors at elevated irradiation temperatures / S. C. Witczak et al. // IEEE Trans. Nucl. Sei. V.44.- P.1989. - 1997.

87. First observations of enhanced low dose rate sensitivity (ELDRS) in space / L. Titus, W. E. Combs, T. Turflinger, J.F. Krieg, H. J. Tausch, D. B. Brown, R.L. Pease, A. B.Campbell // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1998. - V. 45. - P. 2673.

88. Романенко A.A., Влияние ионизирующего излучения низкой интенсивности на биполярные изделия электронной техники // ВАНТ. В. 4. - 2002.

89. Physical model for enhanced interface -trap formation at low dose rates / S. C. Witczak, R.D. Schrimpf, S. N. Rashkeev, S.T. Pantelides, C. R. Cirba, D.M. Fleetwood, A. Michez // IEEE Trans. Nucl. Sei., V.49. - P. 2650-2655. - 2002.

90. Kim S J. et al. Enhanced Low Dose Rate Sensitivity (ELDRS) Observed in RADFET Sensor /RADECS 2003 Proceedings. P.669-671. - 2003.

91. Radiation effects at low electric fields in thermal, SIMOX, and bipolar-base oxides / D. M. Fleetwood, L. C. Riewe, J. R. Schwank, S. C. Witczak, and R. D. Schrimpf// IEEE Trans. Nucl. Sei. V.43. - P. 2537-2546. - 1996.

92. Hughes R. C. Hole mobility and transport in thin SiÜ2 films // Appl. Phys. Letters, V. 26. -P.436. 1975

93. Use of MOS structures for the investigation of low-dose-rate effects in bipolar transistors /1. N. Shvetzov-Shilovsky, A. V. Shalnov, V. S. Pershenkov, V. V. Belyakov // IEEE Trans. Nucl. Sei. V.42. - P. 1660-1666. - 1995.

94. Mechanisms for radiation dose-rate sensitivity of bipolar transistors / S. C. Witczak, M. R. Shaneyfelt, J. R. Schwank, R. L. Pease, T. R. Mattson, H. P. Hjalmarson, С. H. Hembree, A.H. Edwards//IEEE Trans. Nucl. Sei. V.50.-No.6.-P. 1901-1909.-2003.

95. Mott N. F., Davis E. A. Electron Processes in Non -Crystalline Materials, Oxford University Press, 1979.

96. ELDRS in Bipolar Linear Circuits: a Review/ R.L. Pease, R.D. Schrimpf, D.M. Fleetwood // RADECS-2008 Proceedings. 2008.

97. Boesch H.E, Bendetto J. M. The relationship between Co-60 and 10-keV x-ray damage in MOS devices // IEEE Trans. Nucl. Sei. V.33. - P. 1318-1323. - 1986.

98. Ridley В. K. Quantum processes in semiconductors, Clarendon Press Oxford. 1982.

99. Hughes R. C. Time resolved hole transport in a-Si02 //Phys. Rev. V. B15. - P. 2012-2020. -1977

100. Hardness assurance testing of bipolar junction transistors at elevated irradiation temperatures / S. C. Witczak et al. // IEEE Trans. Nucl. Sei. V.44. - P.1989. - 1997.

101. Kim S J. et al., Enhanced Low Dose Rate Sensitivity (ELDRS) Observed in RADFET Sensor, // RADECS-2003 Proceedings. P.669-671.-2003.

102. Dose-Rate Sensitivity of Modern nMOSFETs / S. C. Witczak, R. C. Lacoe, J. V. Osbora, J. M. Hutson // IEEE Trans. Nucl. Sei. -V. 52. No. 6. - P. 2602-2608. - 2006.

103. Physical Modeling and Circuit Simulation of Hardness of SOI Transistors and Circuits for Space Applications / G. I. Zebrev, M.S. Gorbunov, V.E. Shunkov. RADECS Proceed. - 2006.

104. Massengill L. W. SEU Modeling and Prediction Techniques // IEEE NSREC Short Course. -1993.

105. Dodd P.E. Physics-Based Simulation of Single-Event Effects // IEEE Trans, on Device and Mater, reliability. V. 5. - No. 3. - P. 343-357. - 2005

106. Исследование влияния схемотехнических параметров статической КМОП-ячейки памяти на стойкость к воздействию одиночных частиц ионизирующих излучешп'1/ Е.А. Гагарин, В.Е. Шунков, Г.И. Зебрев. Труды Научной сессии МИФИ. - Т.1. -2006. - С. 73-74.

107. SEU Resistance in Advanced SOI-SRAMs Fabricated by Commercial Technology Using a Rad-Hard Circuit Design // K. Hirose, H. Saito, Y. Kuroda, S. Ishii, Y. Fukuoka and D. Taka-hashi // IEEE Trans. Nucl. Sei. V. 49. - No. 6 - P.2965-68. - 2002.

108. Hirose K., Saito H. Analysis of Body-Tie Effects on SEU Resistance of Advanced FD-SOI SRAMs Through Mixed-Mode 3-D Simulations // IEEE Trans, on Nucl. Sei. V. 51. - No. 6. -2004.

109. Walsh D.S., Dodd P.E. Investigation of body-tie effects on ion beam induced charge collection in SOI FETs using Sandia nuclear microprobe // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Research. -B181 P. 305-331.-2001.

110. Production and Propagation of Single-Event Transients in High-Speed Digital Logic ICs / P.E. Dodd, M. R. Shaneyfelt, J. A. Felix and J R. Schwank // IEEE Trans, on Nucl. Sei V. 51, No. 6.-2004.

111. Parasitic bipolar effect in modern SOI CMOS technologies / G.I. Zebrev, V.E. Shunkov, M.S. Gorbunov//Proceedings SPIE.-2008.-V. 7025. P. 702516 -702516-8.

112. Зебрев Г.И. Филипенкова E.B. Моделирование паразитного биполярного транзистора в КНИ МОП структурах с помощью модели Гуммеля-Пуна // Труды Научной сессии МИФИ. - Т.8. -2008. - С. 201-202.

113. A scaleable HBD cell library for radiation-tolerant ASICS for space applications //D. R. Alexander, D. G. Mavis, R. M. Turfler, J. R. Bailey,E. M. Edwards, and M. Williams GOMAC-Tech Digest of Papers. - 2001

114. Зебрев Г.И. Расчет интенсивности единичных сбоев от тяжелых заряженных частиц космического пространства// ВАНТ. В.4. - 2002. -С. 95-98.

115. Zebrev G.I., Ladanov I.A. PRIVET-A Heavy Ion Induced Single Event Upset Rate Simulator in Space Environment // European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems RADECS 2005 Proceedings. PCI 3-1 - PC13-5.- 2006.

116. Tylka A.J., Adams J. H. CREME96: A Revision of the Cosmic Ray Effects on Microelectronics // IEEE Trans. Nucl. Sei. V. 44. - No.6. - P.2150-2160. - 1997.

117. Xapsos M.A., Applicability of LET to Single Events in Microelectroncs Structure/ / IEEE Trans. Nucl.Sci. V. 39. -P.1613; -1992.

118. Petersen E. L. Single Event Analysis and Prediction // IEEE NSREC Short Course. 1997.

119. Geometrical Factors in SEE Rate CalculationsIEEE / E. L. Petersen J.C. Pickel, E.C. Smith, P J. Rudeck, and J.R. Letaw //IEEE Trans. Nucl. Sei. V.40. -P. 1888. - 1993.

120. Massengill L.W. Effects of Process Parameter Distribution and Ion Strike Locations on SEU Cross-Section Data // IEEE Trans. Nucl. Sei. V.40. - P.1804. - 1993.

121. В.И.Иванов, В.И.Лысцов, А.Т.Губин, Справочное руководство по микродозиметрии, М., Энергоатомиздат, 1986.

122. Bradford J.N., A Distribution Function for Ion Track Lengths in Rectangular Volumes, // J. Appl. Phys. V. 50. -No.6. - P. 3799-3801. -1979.

123. Ziegler J.F., Lanford W. A., The Effect of Sea Level Cosmic Rays on Electronic Devices // J. Appl. Phys. -V. 52. P. 4305-4312. - 1981.

124. Borak Т. В. A Method for Computing Random Chord Length Distributions in Geometrical Objects //Radiat. Res. V.137. - P. 346-351. - 1994.

125. Heinrich W. Calculation of LET spectra of Heavy Cosmic Ray Nuclei at Various Absorber Depths // Radiation Effects V.34 -P. 143 - 1977.

126. Интерактивный комплекс программ «COSRAD» / Н.В.Кузнецов, А.Н.Петров, М.И. Па-насюк // Радиационная стойкость электронных систем. Научно-технический сборник «Стойкость-2007» М.: СПЭЛС. 2007. - В. 10. - С. 141-142.

127. Bradford J. N. Geometrical Analysis of Soft Errors and Oxide Damage Produced by Heavy Cosmic Rays and Alpha Particles // IEEE Trans. Nucl. Sei. -V. 27. P. 942. -1980.

128. Pickel J.C., Blandford J.T. Cosmic-Ray-Induced Errors in MOS Devices // IEEE Trans. Nucl. Sei. V.27. No.6. - P. 1006-1015. - 1980.

129. Petersen E.L. Single Event Upsets in Space: Basic Concepts // IEEE NSREC Short Course. -1983.

130. Correlation of Prediction to On-Orbit SEU Performance for a Commercial 0.25-pm CMOS SRAM, D. L. Hansen, K. Jobe et al. // IEEE Trans. Nucl. Sei. V. 54. -No.6. -P. 2525-2533. -2007.

131. Normand E. Single-event effects in avionics // IEEE Trans, on Nucl.Sci. -V. 43. P. 461-474. -1996.

132. Letaw J. R., Normand E. Guidelines for predicting SEU in Neutron Environments // IEEE Trans, on Nucl. Sei. V.38. - P: 1500-1506. -1991.

133. On'the suitability of nonhardened high density SRAM's for space applications / R. Koga, W.R. Grain, K.B. Crawford, D.D. Lau, S.D. Pinkerton, B.K. Yi, and R. Chitty // IEEE Trans, on Nucl. Sei. V. 38. - P.1507-1513. - 1991.

134. Oldham Characterization of SHE in 1Mbit SRAMs from single ion / C. Poivey, T. Carriere, J. Becour, T. R. // ШЕЕ Trans, on Nucl. Sei. V. 40. - P. 2235-2239. - 1994.

135. Granlund T. Soft Error Rate Increase for New Generation of SRAMs // IEEE Trans, on Nucl.Sci. V. 50. - No.6. - P. 2065-2068. - 2003.

136. Andrieux M.-L. //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 456. P. 342-351. -2001.

137. Ziegler J. F., Landford W. A. Effect of Cosmic Rays on Computer Memories // Science. -V.206. P. 776.- 1979.

138. Normand E. Extension of the Burst Generation Method for Wider Application to Proton/Neutron Induced Single Event Effects // IEEE Trans. Nucl. Sei. - V. 45 - P. 2904-2914. -1998.

139. Messenger G. C., Ash M. S. The Effects of Radiation on Electronic Systems. Van Nostrand Reinhold Company, N.Y. 1986.

140. Зебрев Г.И. Метод оценки сечения нейтронно-индуцированных жестких отказов в ячейках КМОП-памяти // ВАНТ,- В. 1-2. 2005.

141. Зебрев Г. И. Моделирование ионизационного воздействия нейтронов на элементы КМОП-технологий высокой степени интеграции // Микроэлектроника. 2006. - Т. 35. -№3. - С. 217-229.

142. Useinov R.G., Zebrev G.I. Physical Model of Single Heavy Ion Induced Hard Errors // 7th European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems RADECS 2003 Proceedings. 2003. - P. 249-254.

143. Усейнов Р.Г., Зебрев Г.И., Физическая модель жестких ошибок, обусловленных тяжелыми заряженными частицами в HC памяти, Труды Научной сессии МИФИ. 2004 - Т. 1. -С. 80-81.

144. Farrell G. Е., McNulty P. J. Microdosimetric Aspects of Proton-Induced Nuclear Reactions in Thin Layers of Silicon // IEEE Trans. Nucl.Sci., V. 29, 2012(1982)

145. Proton Induced Spallation Reactions / P. J. McNulty, G.E. Farrell, W.G. Abdel Kader // Radiation Phys. Chem., P. 139-144(1994)

146. Dyer C. S. An Experimental Study of Single Event Effects Induced in Commercial SRAMs by Neutrons and Protons // RADECS-2003 Proceedings. 2003.- P.263-270

147. Ziegler J. F., Review of Accelerated Testing of SRAM // US Naval Academy Proc. 2000. -P.l-6.

148. Granlund T., Olsson N., A comparative Study between Proton and Neutron Induced SEU in SRAM, // IEEE Trans, on Nucl.Sci. V.53. No.4. - 2006. - P. 1871 - 2006.

149. Edmonds L. D. Proton SEU cross-sections derived from heavy-ion test data // IEEE Trans. Nucl. Sei. Y. 47. - No. 5. - P.1713-1728.- 2000.

150. Energy-Resolved Neutron SEU Measurements from 22 to 160 MeV / K. Johansson, P. Dyrek-lev, B. Granbom, N. Olsson, J. Blomgren, P.-U. Renberg // IEEE Trans, on Nucl.Sci. V.45, p.2519,1998.

151. Monte Carlo Exploration of Neutron-Induced SEU-sensitive volumes in Neutron Environments / J.-M. Palau, F. Wrobel, К. Castellani-Coulie, M.-C. Calvet, P. E. Dodd, F. W. Sexton // IEEE Trans, on Nucl.Sci. V.49. -No.6. - P. 3075-3081. -2002.

152. Johnston A. H., Baze M. P. Mechanisms for the Latchup Window Effects in Integrated Circuits // IEEE Transactions on Nucl. Sei. V.32. - No. 6. - P. 4018-4025. - 1985.

153. Voldman S. H. Latchup // John Wiley&Sons, 2007, 450 p.

154. Massengill L.W., Diehl S.E. Transient Radiation Upset Simulation of CMOS Memory Circuits // IEEE Trans, on Nucl. Sei. V. 31. - No.6. - P. 1337-1343. -1984.

155. Analysis of Local and Global Transient Effects in a CMOS SRAM / V. Ferlet-Cavrois, O. Musseau, M. Martinez, F. Gardic, O. Flament, T. Corbière, С. Brisset // IEEE Trans, on Nucl. Sei. V. 43. - No. 3. - P. 899- 906. - 1996.

156. Эффекты "окон" защелкивания КМОП ИС в зависимости от температуры внешней среды / В.В. Байков, П.К. Скоробогатов, А.Ю.Никифоров, В.А. Телец, B.C. Фигуров, А.Г. Циканин, А.И. Чумаков // ВАНТ. В.3-4. - С.14-20. - 1998.