Моделирование показателей радиационной стойкости кремниевых интегральных схем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Панюшкин, Николай Николаевич

• Панюшкин, Николай Николаевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Панюшкин, Николай Николаевич

Содержание

Введение

Глава 1. Прогнозирование показателей радиационной стойкости интегральных схем к действию ионизирующих излучений

1.1. Классификация и характеристики ионизирующих излучений

1.2. Структура подсистемы прогнозирования показателей радиационной стойкости интегральных схем

1.3. Анализ показателей радиационной стойкости интегральных

схем расчетными методами

1.3.1. Иерархическая система расчетных методов прогнозирования

1.3.2. Анализ показателей радиационной стойкости интегральных схем в условиях действия переходных эффектов ионизирующих излучений

1.3.3. Моделирование вторичных переходных ионизационных эффектов в элементах интегральных схем

1.3.4. Определение показателей радиационной стойкости интегральных схем в условиях действия эффектов смещения 62 1.3.5.Определение показателей радиационной стойкости интегральных схем в условиях действия дозовых эффектов

1.4. Расчетно-экспериментальные методы прогнозирования показателей радиационной стойкости интегральных схем

1.4.1. Оценка показателей радиационной стойкости интегральных схем

в условиях действия переходных ионизационных эффектов

1.4.2. Прогнозирование показателей радиационной стойкости интегральных схем в условиях действия эффектов смещения

1.4.3. Определение эквивалентности воздействия различных видов ионизирующих излучений на кремниевые интегральные схемы

Выводы

Глава 2. Моделирование физических параметров кремния и оксида кремния в условиях воздействия ионизирующих излучений

2.1.Время жизни неравновесных носителей заряда

2.2.Коэффициент диффузии

2.3. Эффективность ионизации

2.4.Модель выхода заряда, индуцированного ионизирующим излучением, в оксиде кремния

Выводы

Глава 3. Структурно-физическое моделирование кремниевых интегральных схем в условиях действия переходных ионизационных эффектов и дозовых эффектов

3.1.Применимость диффузионно-дрейфового приближения в

условиях действия эффектов ионизирующих излучений

3.2. Фундаментальная система уравнений

3.3.Метод и алгоритм решения фундаментальной системы уравнений

3.4. Мгновенная составляющая переходного ионизационного тока р-п -перехода

3.5. Моделирование дозовых эффектов

3.5.1. Модель радиационно-индуцированного тока базы

3.5.2. Моделирование деградации порогового напряжения

в МОП-структурах

3.5.3. Зависимость дозовой деградации параметров

элементов кремниевых ИС от энергии ИИ

Выводы

Глава 4. Физико-топологические модели и алгоритмы моделирования элементов интегральных схем в условиях действия переходных эффектов ионизирующих излучений

4.1.Алгоритм моделирования ионизационного тока р-п - перехода с учетом ограничения глубины сбора

4.2.Физико-топологические модели биполярного и МОП-транзисторов

4.3. Физико-топологическая модель интегрального резистора

Выводы

Глава 5. Моделирования параметров интегральных схем к действию ионизирующих излучений на схемотехническом уровне

5.1.Схемотехнические модели элементов интегральных схем в условиях действия переходных эффектов ионизирующих излучений

5.1.1. Модель генератора переходного ионизационного

тока р-n - перехода

5.1.2. Модели элементов интегральных схем

5.1.3. Модель радиационной защелки

5.2.Схемотехнические модели элементов биполярных интегральных

схем в условиях действия эффектов смещения

5.3.Результаты исследований 186 Выводы 190 Глава 6. Практическая реализация и эффективность применения разработанных методов, моделей, алгоритмов и программ.

Расчетно-экспериментальные методы, модели и алгоритмы

6.1.Практическая реализация и эффективность применения программного комплекса

6.2.Расчетно-экспериментальный метод прогнозирования показателей радиационной стойкости в условиях действия переходных ионизационных эффектов

6.2.1. Методика и алгоритм прогнозирования

6.2.2. Анализ результатов экспериментальных исследований

6.3.Прогнозирование показателей радиационной стойкости интегральных схем в условиях действия эффектов смещения расчетно-экспериментальным методом

6.3.1. Методика и алгоритм прогнозирования в условиях действия одного и нескольких различных видов ионизирующих излучений

6.3.2. Результаты экспериментальных исследований

Выводы

Заключение 231 Приложение

1. Методы, модели и алгоритмы учебных компьютерных программ

1.1. Современные образовательные технологии

1.2.Актуальность использования методов математического моделирования в учебном процессе

1.3.Техническое, лингвистическое и информационное

обеспечение комплекса учебных программ

1.4.Организационно-методическое обеспечение

1.5.Программное и математическое обеспечение

1.6.Использование метода компьютерного исследования

в модульной технологии обучения

Выводы

Список литературы

Основные сокращения, принятые в диссертации 298 Приложение

Акты внедрения результатов диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование показателей радиационной стойкости кремниевых интегральных схем»

Введение

Актуальность проблемы Моделирование радиационных эффектов в кремниевых интегральных схемах (ИС) с целью прогнозирования их параметров в условиях воздействия ионизирующих излучений (ИИ) всегда имело особую актуальность вследствие сложности, малой информативности и ограниченных возможностей физического эксперимента, экологической вредности и высокой стоимости натурного опыта и работы моделирующих установок (МУ). Проблема усложняется отсутствием аналогичных зарубежных программных продуктов ввиду их закрытости. Известные методы моделирования и доступ-

ные программные средства предназначены в основном для коммерческих изделий. Отечественные разработки представлены отдельными проблемно ориентированными программами для разработки изделий спецназначения или двойного назначения. Используемые в них линейные модели основаны на различных упрощениях полной фундаментальной системы уравнений (ФСУ) применительно к конкретным задачам, и не позволяют учесть ограничений, налагаемых уменьшением размеров структур. Определение входных параметров при этом требует проведения предварительных испытаний на готовых изделиях или тестовых структурах. В результате выходные параметры моделирования зачастую только объясняют экспериментально получаемые параметры и зависимости, а изменение условий моделирования (например, при переходе к субмикронным и нано размерным проектным нормам) требует пересмотра моделей, методов, алгоритмов и программных средств. Отсутствует единый методологический подход на основе полных физических представлений и единая открытая программная платформа для математического моделирования кремниевых ИС с учетом требований по радиационной стойкости.

Работа по теме диссертации в 1980-1990 гг. проводилась по плану важнейших работ Министерства электронной промышленности СССР. В 1991-1992 гг. работа выполнялась в соответствие с решением ГК по ВПВ и Госплана СССР (№ ВП-558 от 28.01.91 г.). С 1995 г. по 2000 г. работа велась в рамках одного из научных направлений Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) в рамках госбюджетной НИР "Термоизоляция и пироэлектрические свойства линейных гибкоцепных полимеров при фазовых переходах" (№ г.р. 01.960.010809). В 2001-2005 г.г. работа велась в процессе госбюджетной НИР "Воздействие импульсного магнитного поля на фазовые переходы в гибкоцепных полимерах " (№ г.р. 01.2.00105365). В 2006-2010 г.г. работа проводилась в ходе госбюджетной НИР "Компьютерное моделирование в курсе физики технического вуза"(№ г.р. 01.2.00609261). С 2011 г. по настоящее время работа

проводится в составе НИР "Влияние внешних воздействий физической природы на свойства диэлектриков и полупроводников"(№ г.р. 01.2011.68.741).

В 2015 г. работа дополнительно проводилась в процессе выполнения ОКР «Разработка и изготовление системы питания и управления лазера» в АО Научное конструкторско-технологическое бюро «ФЕРРИТ» г. Воронеж по созданию газового молекулярного лазера со сверхвысокочастотной накачкой СТАН-СОР.

Работа в госбюджетных НИР в период с 1995 г. по настоящее время проводится по тематикам:

1. Математическое моделирование физических процессов в ИС в условиях воздействия ионизирующих излучений.

2. Компьютерное моделирование при обучении в высшей школе.

Диссертация выполнена на кафедре общей и прикладной физики Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова (ВГЛТУ).

Цель и задачи исследования: Разработка методов, моделей, алгоритмов и программ моделирования кремниевых ИС с целью проектирования и прогнозирования показателей радиационной стойкости (ПРС) в условиях воздействия радиационных эффектов.

Задачи исследования:

1. Провести анализ существующих моделей, методов и алгоритмов моделирования ПРС кремниевых ИС. Определить направления их развития и существующие проблемы.

2. Сформулировать требования к моделям и методам моделирования, составу, структуре и алгоритму функционирования подсистемы проектирования, анализа и прогнозирования ПРС кремниевых ИС.

3. Разработать детерминированные методы нелинейного математического моделирования ПРС кремниевых ИС на основе диффузионно-дрейфового приближения физических процессов в условиях комплексного воздействия ИИ и температуры среды.

4. Разработать модели физических параметров и процессов, происходящих в кремнии и оксиде кремния при комплексном воздействии радиационных эффектов и температуры.

5. Разработать статистические методы прогнозирования ПРС кремниевых ИС с учетом температуры среды.

6. Разработать открытую проблемно ориентированную подсистему анализа и прогнозирования ПРС кремниевых ИС.

7. Провести апробацию разработанного комплекса программ при разработке, анализе и прогнозировании ПРС кремниевых биполярных и МОП ИС.

Объект исследования Кремниевые биполярные и МОП ИС, предназначенные для функционирования в полях ИИ.

Предмет исследования Модели, методы и алгоритмы математического моделирования физических параметров и ПРС кремниевых ИС.

Методы исследования основаны на физике полупроводников и физике полупроводниковых приборов, физике радиационного воздействия на параметры полупроводниковых приборов, физических методах исследования поведения интегральных схем в условиях воздействия ИИ, методах решения систем нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, аппарате математического анализа, теории планирования эксперимента. Общей методологической основой является системный подход.

Научная новизна Состоит в создании методов, моделей и алгоритмов многоуровневой открытой подсистемы моделирования параметров и прогнозирования показателей радиационной стойкости кремниевых биполярных и МОП ИС. Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Получены модели для физических параметров, входящих в фундаментальную систему уравнений (ФСУ) диффузионно-дрейфового приближения: эффективности генерации, времени жизни и диффузии неравновесных носителей заряда (ННЗ), первичного выхода заряда в оксиде кремния. Разработанные модели отличаются возможностью учета влияния температуры, концентрации

ННЗ, напряженности электрического поля, мощности дозы и формы импульса ИИ. Модель для выхода заряда дополнительно учитывает влияние энергии ИИ. Установлено, что комплексное воздействие перечисленных факторов может изменять значения физических параметров на порядки. Впервые показано, что зависимость выхода заряда в оксиде кремния от энергии ИИ уменьшается при снижении мощности дозы независимо от температуры.

2. Предложена трехмерная нелинейная модель и алгоритм моделирования переходного ионизационного тока р-п-перехода, в которой учтено ограничение глубины сбора ННЗ размерами структур микро- и нано- электроники, а также эффект конкуренции токов р-п-переходов, имеющих общие квазинейтральные слои. Мгновенная составляющая переходного ионизационного тока отличается возможностью учета влияния температуры.

3. Впервые теоретически показано, что зависимость чувствительности элементов кремниевых ИС к действию долговременных ионизационных эффектов захваченных носителей (дозовых эффектов) от энергии ИИ уменьшается при снижении мощности дозы независимо от температуры.

4. Предложены модифицированные схемотехнические модели элементов ИС, отличающиеся введением дополнительных резисторов для учета эффекта фотопроводимости. Резисторы подключаются параллельно резисторам проводящих слоёв полупроводника. Получены модели для расчета номиналов дополнительных резисторов.

5. Разработаны расчётно-экспериментальные методы, модели и алгоритмы прогнозирования ПРС кремниевых ИС в условиях воздействия переходных и долговременных эффектов захваченных носителей ИИ и эффектов смещения, позволяющие прогнозировать ПРС с учетом технологического разброса параметров изделий, характеристик ИИ и температуры полупроводника. Определять уровень бессбойной работы (УБР) в условиях действия кратковременных эффектов смещения, устанавливать коэффициенты эквивалентности воздей-

ствия различных видов ИИ. Определять параметры температурного окна радиационной защелки.

Практическая значимость и результаты внедрения

Разработанный программный комплекс позволяет на этапе проектирования оптимизировать топологию элементов кремниевых ИС в интерактивном режиме с целью повышения ПРС в рабочем диапазоне температур. Проверять влияние конструктивных и технологических решений на изменение ПРС. Постоянно, по мере накопления знаний, уточнять в программном обеспечении модели физических параметров элементов ИС, новых видов радиационных эффектов и характеристик ИИ.

На этапе проведения испытаний проводить нелинейное прогнозирование переходных ионизационных эффектов ИИ в биполярных и МОП ИС с целью определения ПРС по результатам испытаний на МУ с ограниченными возможностями. Определять УБР в условиях действия кратковременных эффектов смещения импульсных ИИ. Прогнозировать ПРС биполярных ИС к эффектам смещения ИИ по исходным (до облучения) значениям прогнозирующих параметров. Устанавливать нормы на прогнозирующие параметры с целью гарантирования соответствия изделий требованиям технических условий (ТУ). Определять коэффициенты пересчета ПРС биполярных ИС для различных видов ИИ по эффектам смещения. Оптимизировать состав испытаний путем исключения малоинформативных видов ИИ и распространения результатов испытаний одних типов изделий на другие.

Результаты работы использованы в разработках «НИИ электронной техники» (г. Воронеж), внедренных в производство на ОАО «Воронежский завод полупроводниковых приборов ВЗПП-сборка». Результаты работы были использованы при разработке топологии и схемотехники библиотек элементов 6 серий ТТЛ и ТТЛШ ИС: 1504, 1505, Б706, Б734, 1548,1804. Проведена генерация эффективных функциональные тестов (ЭФТ) для функционально-параметрического контроля в процессе воздействия переходных ионизацион-

ных эффектов и кратковременных эффектов смещения импульсных ИИ. Методы прогнозирования ПРС ИС в условиях действия долговременных эффектов ИИ были использованы для установления норм на прогнозирующие параметры, гарантирующие соответствие требованиям ТУ по радиационной стойкости. Нормы на прогнозирующие параметры введены в спецдополнение к ТУ на эти изделия. Получены справочные данные по стойкости разработанных серий ИС по переходным эффектам ИИ при характеристиках, не реализуемых современными МУ. Установлены коэффициенты пересчета ПРС к долговременным эффектам смещения различных видов ИИ. Это позволило оптимизировать состав испытаний путем исключения малоинформативных видов ИИ и распространения результатов испытаний с одних типов изделий на другие.

Полученные результаты использованы при разработке системы питания и управления газового молекулярного лазера СТАН-СОР со сверхвысокочастотной накачкой, предназначенного для длительного функционирования в условиях воздействия ИИ космического пространства (КП). В частности для определения ПРС отечественной и зарубежной элементной базы, для которой отсутствовала необходимая информация по стойкости к ИИ КП, а также для оценки влияния режима облучения, мощности дозы и энергии ИИ на ПРС. Расчетное определение ПРС позволило избежать проведения дорогостоящих аттестационных испытаний. Результаты исследований оформлены в форме отчета «СТАН-СОР-СПУ Расчет радиационной стойкости ЦСКЛ.435138.001 РР2»

Разработанные методики, модели и программы для расчетного и расчет-но-экспериментального прогнозирования вместе с программным обеспечением были переданы для практического использования в РНИИ «Электронстандарт» в ходе выполнения совместного договора в рамках работ, которые выполнялась в соответствие с решением ГК по ВПВ и Госплана СССР (№ ВП-558 от 28.01.91 г.). Использование этих методик позволило получить справочные данные по стойкости биполярных ИС к действию переходных эффектов ИИ при характеристиках не реализуемых МУ. Эти результаты вошли в межотраслевой спра-

вочник, выпускаемый РНИИ «Электронстандарт» (г. Санкт-Петербург). , разработанный комплекс программ в целом был внедрен в ОКБ при заводе «Процессор» (НПО «Электроника» г. Воронеж).

Результаты диссертации вошли составной частью в руководящий материал по проектированию радиационно-стойких ТТЛ ИС с диэлектрической изоляцией элементов и руководящий документ по методам прогнозирования показателей стойкости биполярных изделий электронной техники к действию эффектов ИИ.

Полученные результаты использованы в учебном процессе кафедры общей и прикладной физики ВГЛТУ. Разработаны лабораторные практикумы виртуальных компьютерных программ по спецкурсам "Физика полупроводников и полупроводниковые приборы" и "Физические основы промышленной электроники". Результаты диссертации внедрены в учебный процесс ВГЛТУ по специальностям "Автоматизация технологических процессов и производств" и "Организация безопасности движения".

Предложенные методы, модели и алгоритмы переданы для использования в учебном процессе в Воронежский государственный университет.

Научные результаты вошли в монографию "Модели и алгоритмы подсистемы САПР радиационно стойких интегральных схем". На защиту выносятся:

1. Математические модели физических параметров, входящих в ФСУ диффузионно-дрейфового приближения: эффективности генерации, времени жизни и диффузии ННЗ, первичного выхода заряда в оксиде кремния. Утверждения о том, что зависимость выхода заряда в оксиде кремния от энергии ИИ уменьшается при снижении мощности дозы независимо от температуры, а значения физических параметров при комплексном воздействии ИИ и температуры могут изменяться на порядки.

2. Нелинейная трехмерная физико-топологическая модель и алгоритм моделирования переходного ионизационного тока р-п-перехода. Температурно-

зависимая модель мгновенной составляющей переходного ионизационного тока.

3. Утверждение о том, что зависимость чувствительности элементов кремниевых ИС к действию долговременных ионизационных эффектов захваченных носителей (дозовых эффектов) от энергии ИИ уменьшается при снижении мощности дозы независимо от температуры.

4. Модифицированные схемотехнические модели элементов ИС, содержащие дополнительные резисторы для учета эффекта фотопроводимости. Резисторы подключаются параллельно резисторам проводящих слоёв полупроводника. Модели для расчета номиналов дополнительных резисторов.

5. Расчётно-экспериментальные методы, модели и алгоритмы прогнозирования ПРС кремниевых ИС в условиях воздействия переходных и долговременных эффектов захваченных носителей ИИ и эффектов смещения, позволяющие прогнозировать ПРС с учетом технологического разброса параметров изделий, характеристик ИИ и температуры полупроводника. Определять уровень бессбойной работы в условиях действия кратковременных эффектов смещения, устанавливать коэффициенты эквивалентности воздействия различных видов ИИ. Определять параметры температурного окна радиационной защелки. Результаты экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные результаты диссертации регулярно докладывались на семинарах "Теория и моделирование электрических цепей и систем" Научного совета АН Украины по комплексной проблеме "Научные основы электроэнергетики", г. Киев 1986-1992 г.г.; У-ом Межотраслевом научно-техническом совещании по обсуждению проблем разработки изделий электронной техники для РЭА спецназначения, г. Ташкент, 1986 г.; IV - ой Научно-технической конференции "Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА", г. Пенза, 1992 г.; совещании- семинаре "Оптимальное проектирование технических устройств и автоматизированных систем", г. Воронеж, 1992 г.; международной научно-практической конференции "Научно-технические проблемы в

развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса", г. Воронеж, 1998 г.; научно-методической конференции с международным участием "Качество высшего лесотехнического образования: проблемы и решения", г. Екатеринбург, 2002 г.; V Всероссийской научно-методической конференции "Проблемы практической подготовки студентов" г. Воронеж, 2007 г.; IV, VIII, X, XII, XIII, XV, XVII, XVIII Всероссийской научно-технической конференции по радиационной стойкости электронных систем "Стойкость -2001, 2005, 2007, 2009, 2010, 2011, 2014, 2015" г. Лыткарино; XV, XVI, XVII международной открытой научной конференции "Современные проблемы информатизации в экономике и обеспечении безопасности", г. Воронеж, 2009-2011 гг.; всероссийской научно-практической конференции "Академические Жуковские чтения", г. Воронеж, 2013 г.; международной научно-технической конференции "Анализ и синтез сложных систем в природе и технике", г. Воронеж, 2013 г.; международной научно-технической конференции "Механика технологических процессов в лесном комплексе ", г. Воронеж, 2014г.; международной научно-технической конференции "Эколого-ресурсосберегающие технологии и системы в лесном и сельском хозяйстве", г. Воронеж, 2014 г.; международной открытой конференции «Современные проблемы анализа динамических систем. Приложения в технике и технологиях», г. Воронеж, 2014 г; международной научно-практической конференции «Молодёжный форум: технические и математические науки», г. Воронеж, 2015 г.; XXIII Международной научной конференции, посвященной 100 летию со дня рождения В.С. Постникова «Релаксационные явления в твердых телах RSP-23», Воронеж, 2015 г.

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 63 печатных работах, в том числе в одной монографии, в 19 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, в межотраслевом справочнике по стойкости биполярных изделий электронной техники к действию ИИ, отраслевом руководящем документе, отраслевом руководящем материале, получено два авторских свидетельства, в од-

ном препринте, 6 разработок зарегистрированы в отраслевом фонде алгоритмов и программ и включены в государственный банк данных.

В работах, выполненных в соавторстве и приведенных в списке литературы, лично соискателю принадлежат: методы, модели, алгоритмы и программные средства проведение физического и численного эксперимента, обработка и анализ результатов эксперимента; предложение использовать оптическое излучение для определения тестовых векторов, критичных в условиях действия переходных ионизационных эффектов, предложено использовать низкие температуры для имитации действия долговременных радиационных эффектов с целью определения состава эффективного функционального теста, компьютерный метод исследования и методика проведения лабораторных занятий по физико-техническим дисциплинам, методики и проведение измерений и испытаний на воздействие ИИ, обработка и анализ результатов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, приложения и списка литературы из 182 наименований. Работа изложена на 310 страницах машинописного текста и содержит 85 рисунков и 5 таблиц.

Содержание работы. В первой главе рассмотрены механизмы отказов элементов биполярных и МОП ИС в условиях радиационного воздействия. Приводится классификация основных поражающих характеристик ИИ. Выделены эффекты смещения, переходные и долговременные ионизационные эффекты захваченных носителей (дозовые эффекты) как наиболее критичные для кремниевых биполярных и МОП ИС. Сформулированы наиболее актуальные с практической точки зрения задачи прогнозирования показателей радиационной стойкости (ПРС) биполярных и МОП ИС в условиях действия эффектов ИИ. Представлена структура подсистемы анализа и прогнозирования ПРС ИС в составе САПР ИЭТ. Приводится анализ известных методов, моделей и алгоритмов расчетного и расчетно-экспериментального определения электропарамет-

ров ИС в условиях действия наиболее критичных видов эффектов ИИ. Сформулированы направления и задачи дальнейшего исследования.

Во второй главе представлены модели электрофизических параметров кремния и оксида кремния входящих в фундаментальную систему уравнений (ФСУ) диффузионно-дрейфового приближения: времени жизни, коэффициента диффузии, эффективность ионизации и первичного выхода заряда. Разработанные модели этих параметров учитывают их нелинейную зависимость от температуры, напряженности электрического поля, формы импульса, мощности дозы и энергии ИИ. Приводятся результаты численного анализа полученных математических моделей и сравнение их с результатами эксперимента.

В третьей главе рассмотрен структурно-физический уровень моделирования. Фундаментальная система уравнений (ФСУ) для р-п-перехода состоит из уравнений непрерывности для электронов и дырок и связывающего их уравнения Пуассона. Приводятся граничные и начальные условия для ННЗ в квазинейтральных слоях неограниченной глубины. Разработанная модель р-п-перехода учитывает нелинейное изменение физических параметров полупроводника в условиях одновременного воздействия критичных видов ИИ и температуры среды. Рассмотрен алгоритм решения ФСУ на основе конечно-разностных схем абсолютно устойчивого метода. Представлена разработанная модель мгновенной составляющей переходного ионизационного тока р-п-перехода, в которой учтена зависимость тока от внешнего напряжения, концентрации ННЗ и температуры среды. Рассмотрены модели процессов в оксиде кремния в условиях действия долговременных ионизационных эффектов захваченных носителей (дозовых эффектов) ИИ в биполярных и МОП-структурах. Предложенные модели позволяют прогнозировать сдвиг порогового напряжения в МОП-транзисторах и увеличение базового тока в биполярных транзисторах с учетом температуры облучения, напряженности электрического поля, мощности дозы и энергии ИИ.

Четвертая глава посвящена физико-топологическому моделированию параметров элементов биполярных и МОП- ИС в разработанной подсистеме. Рассмотрены модели элементов биполярных и МОП- ИС в условиях комплексного воздействия эффектов ИИ и температуры среды. Модели элементов ИС построены на основе метода региональных приближений и учитывают эффект конкуренции переходных токов р-п-переходов, имеющих общие квазинейтральные слои. Для полупроводниковых слоев дополнительно рассмотрен механизм модуляции удельного электрического сопротивления под действием переходных ионизационных эффектов (эффект фотопроводимости).

В пятой главе рассмотрены вопросы схемотехнического анализа биполярных и МОП- ИС в условиях действия переходных эффектов и эффектов смещения ИИ. Переходные ионизационные эффекты учитываются путем введения в схемотехнические модели элементов генераторов переходных токов, включенных параллельно р-п-переходам в обратном направлении. Параметры генераторов идентифицируются по результатам моделирования на физико-топологическом уровне. Модель переходного тока представлена тремя составляющими: запаздывающей, мгновенной при нулевом внешнем смещении и составляющей, учитывающей зависимость мгновенной составляющей от внешнего напряжения на р-п-переходе. Эффект фотопроводимости учитывается путем введения дополнительного резистора, включенного параллельно основному. Разработанные модели учитывают также распределенный характер протекания переходных токов в полупроводниковых слоях.

Представлена схемотехническая модель радиационно-индуцированной защелки (М^ир), возникающей вследствие тиристорного эффекта в паразитных четырехслойных структурах в условиях действия переходных ионизационных эффектов ИИ. На основе предложенной модели разработан расчетно-экспериментальный метод моделирования температурного окна защелки, который характеризуется ограниченным набором входных параметров и позволяет анализировать ПРС ИС высокой степени интеграции.

Учет эффектов смещения и долговременных ионизационных эффектов захваченных носителей (дозовый эффект) производится путем изменения значений входных параметров моделей элементов в зависимости от характеристик ИИ.

В шестой главе дано описание разработанной подсистемы моделирования кремниевых ИС в условиях действия эффектов ИИ, рассмотрены вопросы её практической реализации и эффективности применения. Даётся описание разработанных расчетно-экспериментальных методов экспресс-анализа в ее составе по прогнозированию ПРС биполярных и МОП- ИС в условиях действия радиационных эффектов. Разработанные программные средства ориентированы на применение ПЭВМ IBM PC AT. Пакет функционирует под управлением операционной системы Windows. Специальное программное обеспечение включает программные модули физико-топологического, схемотехнического моделирования и экспресс- анализа, а также комплекс учебных программ.

Расчетно-экспериментальные методы экспресс-анализа введены в подсистему для обеспечения возможности оперативного определения ПРС ИС на этапе испытаний и при выполнении технологических операций по отбраковке потенциально-ненадежных образцов в процессе массового производства. Использование этого метода позволяет определять уровень бессбойной работы в условиях действия кратковременных эффектов смещения, проявляющихся при воздействии гамма нейтронного импульса. В основе расчетно-экспериментального подхода лежит использование взаимосвязи наиболее чувствительных параметров полупроводника и критериальных электропараметров ИС в виде достаточно простых аналитических выражений, позволяющих рассчитывать относительное изменение ПС. Требуемая точность прогнозирования достигается за счет того, что экспериментально определяемые параметры полупроводника являются фактически параметрами аппроксимации зависимости ПРС ИС от характеристик ИИ, реализуемых МУ. Приводятся модели и алгоритмы, позволяющие рассчитать значения ПРС ИС в условиях действия пере-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Панюшкин, Николай Николаевич, 2016 год

Список литературы

1. Мырова Л.О. Обеспечение радиационной стойкости аппаратуры связи / Л.О. Мырова, А.З. Чепиженко. - М.: Радио и связь, 1983. -216 с.

2. Устюжанинов В.Н. Радиационные эффекты в биполярных интегральных микросхемах / В.Н. Устюжанинов, А.З. Чепиженко А.З. - М.: Радио и связь, 1989. -114 с.

3. Патрикеев Л. Н. Радиационная стойкость полупроводниковых приборов и интегральных схем / Л. Н. Патрикеев, Б. И. Подлепецкий, В. Д. Попов. - М.: МИФИ, 1975. -128 с.

4. Васильев Р. Д. Основы метрологии нейтронного излучения / Р. Д. Васильев.-М.: Атомиздат, 1972. - 315 с.

5. Климов А. Н. Ядерная физика и ядерные реакторы / А. Н. Климов. - М.: Атомиздат, 1971. - 384 с.

6. Корлисс У. Источники энергии на радиоактивных изотопах: пер. с англ./ У. Корлисс, Д. Харви. - М.: Мир, 1967. - 413 с.

7. Марков В. В. Радиорелейная связь/ В. В. Марков. - М.: Связь, 1979. -369 с.

8. Яковлев Л. И. Тропосферная связь / Л. И. Яковлев. - М.: Воениздат, 1984.256 с.

9. Кузнецов В. А. Ядерные реакторы космических энергетических установок / В. А. Кузнецов. - М.: Атомиздат, 1977.- 240с.

10. Вопросы космической энергетики: сб. статей. - М.: Мир, 1971. - 350с.

11. Физический энциклопедический словарь. - М.: Сов. энциклопедия, 1984. -944с.

12. Переходные ионизационные эффекты в цифровых интегральных микросхемах /Е.Р. Аствацатурьян, А.В. Раткин, П.К. Скоробогатов, А.И. Чумаков // 3арубежная электронная техника. - 1983. - № 9(267). - С. 36-72.

13. Действие ядерного оружия: пер. с англ. - М.: Воениздат, 1965. -683с.

14. Ширшев Л.Г. Ионизирующие излучения и электроника /. Л.Г. Ширшев. - М.: Сов. радио, 1969. -191с.

15. 6-th Symposium & Technical Exhibition on Electromagnetic Compatibility.- Zurich, 1985. - March, 5:7.

16. Davis R. Industry Ruches New Rad Hardened Microcircuits to Skeptical Missile Planers / R. Davis // Electronics Warfare Defense Electronics. - 1978.- P. 3,10,45,46,49,51-54,78.

17. Rose М.А. Nuclear Hardening of Weapon Systems/ М.А. Rose М.А. // Defense Electronics. -1979. -№ 2. - P. 13-17.

18. Радиационная стойкость материалов радиотехнических конструкций: справочник/под. ред. Н.Н. Сидорова, В.Н. Князева.-М.: Сов. радио, 1976.-568 с.

19. Ядерное оружие (физические основы): сб. статей / под ред. Ф.В. Петрова. -М.: Воениздат, 1963. - 242 с.

20. Rickets L.W. Fundamentals of Nuclear Hardening of Electronic Equipment / L.W. Rickets. - N.Y. :Wiley-Interscience, 1972. - P. 548.

21. Мырова Л.О. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. - 2-е изд., перераб. и доп. / Л.О. Мырова, А.З. Чепиженко. - М.: Радио и связь, 1988. -296 с.

22. Агаханян Т.М. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах / Т.М. Агаханян, Е.Р. Аствацатурьян, П.К. Скоробогатов; под ред. Т.М. Агаханяна. -М.: Энергоатомиздат, 1989.-256с.

23. Ачкасов А.В. Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства: дис. ...канд. техн. наук / А.В. Ачкасов.- Воронеж, 2006.-152 с.

24. Ачкасов А.В. Автоматизация проектирования изделий микроэлектроники с учетом статических видов радиации / А.В. Ачкасов, В.К. Зольников, К.И. Тапе-ро.- Воронеж, 2006. - 258 с.

25. Савельев П.В. Автоматизация проектирования БИС : практ. пособие: в 6 кн. Кн. 2.: Функционально-логическое проектирование БИС / П.В. Савельев, В.В. Конехин; под. ред. Г.Г. Казеннова. - М.: Высш. шк., 1984.-295 с.

26. Зольников В.К. Проблемы создания проектной среды разработки микроэлектронных систем / В.К. Зольников, В.Е. Межов, П.Р. Машевич, В.Н. Ачкасов// Ма-

териалы международной научно-практической конференции "Наука и образование" - Воронеж, 2005. - С.216-219.

27. Wirth J.L. Transient Respons of Transistors and Diodes to Ionizing Radiation / J.L. Wirth, S.C. Rogers //IEEE Trans. Nucl. Sci. -1964. - Vol. NS-11, №6. -P.24.

28. Вавилов В.С. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах / В.С. Вавилов, Н.А. Ухин. - М. : Атомиздат, 1969. -311с.

29. Messenger G.C. Conductivity modulation effects in diffused resistors at very high dose rate levels / G.C. Messenger // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1978. -Vol. NS-26, №6. -P. 4725-4729.

30. Enlow E.W. Photocurrent of modern microcircuit p-n junctions / E.W. Enlow,

D.R. Alexander // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1988.- Vol. NS-35, №6.- P. 1467 - 1474.

31. Ishague A.N. Photocurrent modeling at high dose rates/ A.N. Ishague, J.W. Howard, M Becker, R.C. Block // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1989.- Vol. NS-36, №6.- P. 2092 - 2098.

32. Bowman W.C. Competition between base and substrate junctions for free carriers in microcircuit collector regions/ W.C. Bowman // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1969. -Vol. NS-16, №6.- P. 111-113.

33. Shedd W. The current limiting capability of diffused resistors/ W. Shedd, J. Cap-pelli // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1979. - Vol. NS-26, №6. - P. 4720-4724.

34. Long D.M. Transient response model for epitaxial transistors/ D.M. Long, J.R. Florian, R.N. Casey // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1983. - Vol. NS-30, №6 - P. 41314134.

35. Long D.M. Radiation Effects Modeling and Experimental Data on IL Devices / C.J. Repper, L.J. Fagonese, Neng-Tze Yang // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1976. - Vol. NS-23, №6. - P. 1697-1702.

36. Автоматизация проектирования БИС: практ. пособие: в 6 кн. Кн. 5: Кремлев В.Я. Физико-топологическое моделирование структур элементов БИС / под ред. Г.Г. Казеннова. - М. : Высш. шк., 1990. - 144с.

37. Johnson E.D. Transient Radiation Analysis by Computer Programm (TRAC) /

E.D. Johnson, C.T. Kleiner, L.R. Mc Murrary, E.L. Steele, F.A. Vasallo // Technical

Report Under Contract DAAG 39-68-0041 to Harry Diamond Laboratories and DASA. - 1968. - June (Automatics Report Number (8-1505/501).

38. Dierking E.D. Transient radiation current generator model for semiconductor de-vices/ E.D. Dierking, G.E. Katz, E.L. Steele // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1969. - Vol. NS-16, №6. - P. 144-152.

39. Kleiner C.T. Modeling and test verification for hardening integrated circuits. / C.T. Kleiner, R. Haas, V. De Martino, J. Nelson, E. Venauzi, K. Weeks, G.C. Messenger // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1979. - Vol. NS-26, №6. - P. 4763-4768.

40. Зебрев Г.И. Схемотехническое моделирование радиационно-индуцированной защелки в КМОП-микросхемах при воздействии одиночных тяжелых ионов или импульсного излучения/Г.И. Зебрев, М.Ю. Федоренко, Р.Г. Усейнов //Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. 2009. Вып. 2. С.10-14.

41. Hutson J.M. The Effects of Angle of Incidence and Temperature on Lutchup in 65 nm Technology/J.M. Hutson, J.D. Pellish, G. Baselli et al.//IEEE Trans. Nucl. Sci. 2007. Vol.54, №6. P. 2541-2546.

42. Gardic F. Analysis of Local and Global Transient Effects in CMOS SRAM/F. Gardic, O. Musseau, O. Flament, et al.//IEEE Trans. Nucl. Sci. 1996. Vol.43, №6. P. 899-906 .

43. Johnston A.H. Mechanisms for the Latchup Window Effects in integration Cir-cuits/A.H. Johnston, M.P. Baze//IEEE Trans. Nucl. Sci. 1985. Vol.32, №6. P. 40184025.

44. Massengill L.W. Transient Radiation Upset Simulation of CMOS Memory Cir-cuits/L.W. Massengill, S.E. Diehl//IEEE Trans. Nucl. Sci. 1984.Vol.31, №6. P. 13371343.

45. Никифоров А. Ю. Эффекты «окон» защёлкивания КМОП ИС в зависимости от температуры внешней среды/ А. Ю. Никифоров, В.В. Байков, В.С. Фигуров и др.//Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. 1998. Вып. 3-4. С.14-20.

46. Романенко А.А. Расчетно-экспериментальный метод учета и оценки влияния формы импульсного гамма-излучения на отклик изделий электронной техни-ки/А.А. Романенко, В.Ф. Зинченко, В.Д. Шиян//Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. 2009. Вып. 4. С.43-47.

47. Kao K. Перенос электронов в твердых телах: в 2 ч./ K. Kao, В. Хуанг.: пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - Ч.1: - 352 с.

48. Вавилов В.С. Действие излучений на полупроводники / В.С. Вавилов. - М.: Физматгиз, 1963. -264с.

49. Sugder W.S. Disordering of solids by neutron radiation/ W.S. Sugder, J.J. Neufeld//J. Phys. Rev. -1955.- Vol.97, № 6.- P. 136-140.

50. Коршунов Ф.П. Радиационные эффекты в полупроводниковых приборах/ Ф.П. Коршунов, Г.В. Гатальский, Г.М. Иванов. - Минск: Наука и техника, 1978.231 с.

51. Коршунов Ф.П. Воздействие радиации на интегральные микросхемы / Ф.П. Коршунов, Ю.В. Богатырев, В.А. Вавилов. - Минск: Наука техника, 1986. - 245 с.

52. McMurray L.R. Rapid Annealing Factor for Bipolar Silicon Devices Irradiated by Fast Neutron Puls/L.R. McMurray, G.C. Messenger//IEEE Trans. Nucl. Sci.- 1981.-Vol. NS-28, №6.-P. 4392-4396.

53. Gregory B.L., Sander H.H. Transient Annealing of Defects in Irradiated Silicon Devices//Proc. IEEE. -1970. -Vol. 58, №9. -P. 1328-1341.

54. Попов В.Д. Радиационная физика приборов со структурой металл-диэлектрик-полупроводник / В.Д. Попов. - М.: МИФИ, 1984. - 80 с.

55. Winokur P.S. Two-Stage Process for Buildup of Radiation-Induced Interface States / P.S. Winokur, H.E. Boesch Jr, J.M. McGarrity, F.B. McLean // J. Appl. Phys. -1979. -Vol. 50, №5. - P. 3492-3495.

56. McLean F.B. A Framework for Understanding Radiation-Induced Interface States in SiO2 MOS Structures / F.B. McLean // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1980. - Vol. NS-27, № 6. - P. 1651-1657.

57. Brown D.B. Time-Dependence of Radiation-Induced Interface Trap Formation in Metal-Oxide-Semiconductor Devises as a Function of Oxide Thickness and Applied Field / D.B. Brown, N.S. Saks // J. Appl. Phys. - 1991. - Vol. 70, № 7. - P. 3734-3747.

58. Schwank J.R. The Role of Hydrogen in Radiation-Induced Defect Formation in Polysilicon Gate MOS Devices / J.R. Schwank, D.M. Fleetwood, P.S. Winokur et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1987. - Vol. NS-34, № 6. - P. 1152-1158.

59. Rashkeev S.N. Defect Generation by Hydrogen at the Si-SiO2 Interface/ S.N. Rashkeev, D.M. Fleetwood, R.D. Schrimpf, S.T. Pantelides // Phys. Rev. Lett. - 2001. -Vol. 87, № 16. - P 165506(4).

60. Rashkeev S.N. Proton-Induced Defect Generation at the Si-SiO2 Interface / S.N. Rashkeev, D.M. Fleetwood, R.D. Schrimpf, S.T. Pantelides // IEEE Trans. Nucl. Sci. -2001. - Vol. NS-48, № 6. - P. 2086-2092.

61. Fleetwood D.M. Simple Method to Estimate Oxide-Trap, Interface-Trap and Border-Trap Charge Densities in Metal-Oxide-Semiconductor Transistors /D.M Fleetwood, M.R. Shaneyfelt, J.R. Schwank // Appl. Phys. Lett. - 1994. - Vol. 64, №15. - P. 1965-1967.

62. Schwank J.R. Irradiated Silicon Gate MOS Device Bias Annealing / J.R. Schwank, W.R. Dawes Jr. // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1983. - Vol. NS-30, № 6. - P. 4100-4104.

63. Boesch H.E. Jr. Interface-State Generation in Thick SiO2 Layers / H.E. Boesch Jr. // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1982. - Vol. NS-29, №6. - P. 1446-1451.

64. Boesch H.E. Jr. Hole Transport and Trapping in Field Oxides / H.E. Boesch Jr., F.B. McLean // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1985. Vol. NS-32, № 6. - P. 3940-3945.

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

66. Colinge J.P. Hardening Integrated Circuits against Radiation Effects / J.P. Colinge //RADECS 97 Short Course. - 1997.

67. PA B 319.03.38 - 2000. - M. : 22 ЦНHHHМО, 2000.

68. Pickel J.C. Single-Event Rate Calculations / J.C. Pickel // IEEE Trans. Nucl. Sci. -1996. - Vol. NS-43, №2. - P. 483.

69. Petersen E.L. Approaches to Proton Single-Event Rate Calculations/ E.L. Petersen // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1996. - Vol. NS-43, №2. - P. 496.

70. Koga R. On the Suitability of Non-Hardened High Density SRAMs for Space Applications / R. Koga et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1991. - Vol. NS-38, №6. - P. 1507-1513.

71. Таперо К.И. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения / К.И. Таперо, В.М. Улимов, А.М. Членов. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 304 с. : ил.

72. Hughes R.C. Charge-Carrier Transport Phenomena in Amorphous SiO2: Direct Mobility and Lifetime / R.C. Hughes // Phys. Rev. Lett. - 1973. - Vol. 30.- P. 1333.

73. Гадияк Г.В. Моделирование распределения водорода при инжекции электронов в пленках SiO2 в сильных электрических полях / Г.В. Гадияк // ФТП. -1997. - Т. 31, № 3. - С. 257-263.

74. Бондаренко Е.В. Моделирование низкоинтенсивного радиационного воздействия на зарядовые свойства кремниевых МОП - структур / Е.В. Бондаренко : дис. ... канд. физ.-мат. наук. - Воронеж, 2010.- 132 с.

75. Benedetto J.M. The relationship between Co60 and 10-keV X-ray damage in MOS devices / J.M. Benedetto, H.E. Bosch // IEEE Trans. Nucl. Sci. -1986. - Vol. NS-33, №6. -P. 1318-1323.

76. Dozier C.M. Effect of photon energy on response of MOS devices / C.M. Dozier, D.B. Brown // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1981. - Vol. NS-28. №6.- P. 4137-4142.

77. Dozier C.M. Electron-hole recombination in irradiated SiO2 from a microdosimetry viewpoint / C.M. Dozier, D.B. Brown // IEEE Trans. Nucl. Sci. -1981. - Vol. NS-28, №6. -P. 4142-4148.

78. Фигуров B.C. Методы экстраполяционной оценки результатов испытаний электрорадиоизделий на стойкость к воздействию переходных эффектов ВВФ при ограниченных возможностях моделирующих установок / B.C. Фигуров // Радиоэлектроника. - 1987. - № 2. - С. 29-34.

79. Habing D.H. The use of lasers to simulate radiation -induced transients in semiconductor devices and circuits / D.H. Habing // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1965. - Vol. NS-12. №6.- P. 91 - 100.

80. King E.E. Transient radiation screening of silicon devices using backside laser irradiation / E.E. King, B. Ahlport, G. Tettemer, K. Mulker, P. Linderman //IEEE. Trans. Nucl. Sci. - 1982. - Vol. NS-29, № 6.- P.1809-1815.

81. Long D.M. Hardness of MOS and bipolar integrated circuits / D.M. Long //IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1980. - Vol. NS-27, № 6. - P. 1674-1678.

82. Радиационная отбраковка полупроводниковых приборов и интегральных схем / А.А. Чернышев, В.В. Ведерников, А.Г. Галсеев, Н.Н. Горюнов // Зарубежная электронная техника. - 1979. - Вып. 5. - C. 3-25.

83. Bostian C.W. The selection of transistors for use in ionizing radiation fields / C.W. Bostian, E.G. Manning //IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1965.- Vol. NS-12, № 6.- P. 437443.

84. Johnston A.H. Neutron hardness assurance technique for TTL integrated circuits / A.H. Johnston, R.L. Skavland //IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1974. - Vol. NS-21, № 6.- P. 393-398.

85. Johnston A.H. Terminal measurements for hardness assurance in TTL devices / A.H. Johnston, R.L. Skavland //IEEE Trans. Nucl. Sci. - 1975. - Vol. NS-22, № 6.- P. 2303-2307.

86. Ahlport B. Use of a pinch resistor for neutron hardness assurance screening of bipolar integrated circuits / B. Ahlport, E.E. King, J. Russo //IEEE Trans. Nucl. Sci. — 1981. - Vol. NS-28, № 6. - P. 4318-4321.

87. Михайлов М.М. Напряжение прямосмещенного эмиттерного перехода как параметр радиационной стойкости транзисторов ТТЛ ИС / М.М. Михайлов, С.И. Жирков, В.Ф. Егоров, С.А. Поливанов // Электрические и механические свойства металлов и полупроводников: Известия ВГПИ.- Воронеж, ВГПИ, 1978. - Т. 202. - С.8-12.

88. Seitz F. Displacement of atoms during irradiation / F. Seitz, J.S. Koehler // Sol. St. Phys. - 1956. - Vol. 2, № 4. - P. 1543-1548.

89. Кулаков В.М. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники / В.М. Кулаков, Е.А. Ладыгин, В.И. Шаховцев [и др.] ; под ред. Е.А. Ладыгина. - М. : Сов. радио, 1980. - 224 с.

90. Аствацатурьян Е.Р. Остаточные радиационные эффекты в цифровых БИС / Е.Р. Аствацатурьян, В.А. Беляев, В.Л. Зайцев // Зарубежная электронная техника.

- 1986. - Вып. 2(297). - С. 62-99.

91. Носов Ю.Р. Математические модели элементов интегральной электроники / Ю.Р. Носов, К.О. Петросянц, В.А. Шилин. - М.: Сов. радио, 1976. - 304 с.

92. Бондаренко В.М. Моделирование обратимых эффектов внешних воздействующих факторов в элементах ТТЛ ИС с учетом температуры полупроводника /

B.М. Бондаренко, Н.Н. Панюшкин, А.И. Кашпировский, С.Т. Абидов.- (Препринт АН Украины, Ин-т электродинамики, №23).- Киев, 1992. - 31 с.

93. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем / И.П. Степаненко. - М.: Энергия, 1973. - 807с.

94. Панюшкин Н.Н. Моделирование переходных ионизационных токов элементов интегральных схем на основе метода региональных приближений / Н.Н. Панюшкин // Системы управления и информационные технологии. - 2009.- Вып. 3(37). -

C.84-88.

95. Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников / В.И. Фистуль. - М.: Высш. шк., 1975. - 296 с.

96. Шалимова К.В. Физика полупроводников / К.В. Шалимова. - М.: Энергия, 1977. - 312 с.

97. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов / С.М. Зи. - М. : Энергия, 1973.

- 656 с.

98. Панюшкин Н.Н. Моделирование параметров полупроводника при воздействии кратковременных ионизационных эффектов / Н.Н. Панюшкин // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2011. - №3. - С. 33-35.

99. Бонч-Бруевич В.Л. Физика полупроводников / В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. - М.: Наука, 1977. - 672 с.

100. Панюшкин А.Н. Температурная зависимость мгновенного ионизационного тока р-п-перехода при воздействии импульса излучения / А.Н. Панюшкин, Н.Н. Панюшкин, В.К. Зольников // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2004. - Вып.1-2. -С.100-104.

101. Панюшкин Н.Н. Микроуравневая модель ионизационного тока р-п-перехода / Н.Н. Панюшкин // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2011. - №4. - С. 38-39.

102. Панюшкин Н.Н. Температурная зависимость мгновенного ионизационного тока р-п-перехода / Н.Н. Панюшкин, В.К. Зольников, А.Н. Панюшкин // Радиационная стойкость электронных систем: науч.- техн. сб. - М.: СПЭЛС-НИИП, 2003.

- С. 35 - 36.

103. Дзядык В.К. Аппроксимационные метода решения дифференциальных и интегральных уравнений / В.К. Дзядык. - Киев: Наукова думка, 1988. - 304 с.

104. Басов A.M. Полиномиальная аппроксимация решения краевых задач для параболических уравнений / A.M. Басов, А.И. Кашпировский // Теория приближения функций : тез. докл. Всесоюзной школы - семинара. - М., 1989. - C. 30.

105. Самарский А.А. Введение в численные метода / А.А. Самарский. - М.: Наука, 1987. - 314с.

106. Самарский А.А. Теория разностных схем / А.А. Самарский - М.: Наука, 1977.

- 656 с.

107. Польский Б.С. Численные метода анализа полупроводниковых приборов /Б.С. Польский. - Рига: Знание, 1985. - 289с.

108. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов / под ред. П. Антонетти, Д. Антониадиса, Р. Даттона, У. Оулдхема : пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1988. - 496 с.

109. Gummel H.K. A Self-Sonsistent Interactiv Scheme for One-Dimensional Stedy State Transistor Calculation / H.K. Gummel // IEEE Trans. Electron/ Devices. - 1964. -Vol. ED-11. - P. 455-465.

110. Горячева Г.А. Действие проникающей радиации на радиодетали / Г.А. Горячева, А.А. Шапкин, Л.Г. Ширшев. - М. : Атомиздат, 1971. - 118 с.

111. Шагурин И.И. Транзисторно-транзисторные логические схемы / И.И. Шагу-рин ; под ред. Ю.Е. Наумова. - М. : Сов.радио, 1974. - 158 с.

112. Алексенко А.Г. Микроэлектроника / А.Г. Алексенко, И.И. Шагурин. - М. : Радио и связь, 1982. - 416 с.

113. Othmer S. Electron Transport in SiO2 Films at Low Temperatures, in the Physics of MOS Insulators / S. Othmer, J.R. Srour // ed. by G. Lucovsky, S.T. Panelides, F.L. Galeener. - New York : Pergamum Press, 1980. - P. 49.

114. Панюшкин Н.Н. Влияние ионизационных эффектов и температуры на критериальные электрофизические параметры полупроводника / Н.Н. Панюшкин, А.Н. Панюшкин, В.К. Зольников // Радиационная стойкость электронных систем: Российская конференция «Стойкость-2005» : науч.-техн. сб. - М. : МИФИ, - 2005.-С.177-178.

115. Панюшкин Н.Н. Микроуравневая математическая модель для выхода заряда в SiO2 в условиях воздействия ионизирующего излучения / Н.Н. Панюшкин, Н.Н. Матвеев // Системы управления и информационные технологии. - 2009.- Вып. 3(37). - С.88-92.

116. Панюшкин Н.Н. Использование MathCAD для моделирования первичного выхода заряда в SiO2 / Н.Н. Панюшкин //Программные продукты и системы. -2011. - Вып. (94), - С.129-133.

117. Панюшкин Н.Н. Моделирование дозовых радиационных эффектов в кремниевых полупроводниковых приборах / Н.Н. Панюшкин, Н.Н. Матвеев, И.П. Бирюкова // Жуковские чтения: сб. тр. межд. науч.-техн. конф. - Воронеж, 2013. - С. 76-83.

118. Панюшкин Н.Н. Оптимизация процедуры испытаний кремниевых приборов на стойкость к дозовым радиационным эффектам / Н.Н Панюшкин, Н.Н Матвеев // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: сб. тр. межд. заочной науч.-практ. конф. - Воронеж, 2013. - №5(5)( межд. науч.-

техн. конф. «Анализ и синтез сложных систем в природе и технике»). - С. 255264.

119. Зебрев Г.И. Усиление деградации электронных компонентов при низкоинтенсивном излучении космического пространства как эффект мощности дозы / Г.И. Зебрев, В.С. Анашин // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2009. - Вып.2. - С. 15-22.

120. Панюшкин Н.Н. Прогнозирование параметров интегральных микросхем с целью минимизации дестабилизирующего воздействия внешних факторов / Н.Н. Панюшкин, В.Е. Межов, B.C. Лопатин // Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА: тез. докл. науч. - техн. конф. - Пенза, 1992. - с. 23.

121. Панюшкин Н.Н. Прогнозирование параметров интегральных микросхем в условиях дестабилизирующего влияния внешних воздействующих факторов / Н.Н. Панюшкин, В.Е. Межов // Оптимальное проектирование технических устройств и автоматизированных систем: тез. докл. совещания- семинара. - Воронеж, 1992. - с. 22.

122. Курс физики: Учебник для вузов: В 2 т.Т.2. 2-е изд., испр. / Под ред. В.Н. Лозовского. - Спб. : Издательство «Лань», 2001- 592 с. - (Учебники для вузов. Специальная литература).

123. Панюшкин Н.Н. Схемотехническое моделирование переходных эффектов внешних воздействующих факторов с учетом влияния узловых потенциалов / Н.Н. Панюшкин // Оптимальное проектирование технических устройств и автоматизированных систем: тез. докл. совещания- семинара. - Воронеж, 1992. - С. 32.

124. Панюшкин А.Н. Математическое моделирование радиационного защелкивания в КМДП интегральных схемах / А.Н. Панюшкин, Н.Н. Панюшкин // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки.- 2007. - №4. - С. 25-26.

125. Ефимов И.Е. Микроэлектроника: Проектирование, виды микросхем, функциональная электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов / И.Е. Ефимов, И.Я. Козырь, Ю.И. Горбунов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1987. - 416 с.:ил.

126. Панюшкин Н.Н. Прогнозирование стойкости интегральных микросхем к действию переходных ионизационных эффектов / Н.Н. Панюшкин // Системы управления и информационные технологии. - 2010. - Вып. 1.1(39). - С. 204-208.

127. Интегральные схемы для цифровых вычислительных машин и устройств дискретной автоматики. Изделия электронной техники: справочник / под ред. В.Д. Степанова, В.П. Балашова. - Л., 1987. - Т. 4, кн. 1. - 518 с.

128. Гребен А.Б. Проектирование аналоговых интегральных схем / А.Б. Гребен; под ред. Е.Х. Караерова. - М.: Энергия, 1976. - 256 с.

129. Larin F. Radiation Effects in Semiconductor Devices/ F. Larin. - New York; London; Sydney, 1968. - 285p.

130. Ricketts L.W. Radiation effects in microelectronic components and circuits / L.W. Ricketts //Sol. St. Techn. - 1972. - Vol. 15, № 4.

131. Панюшкин Н.Н. Прогнозирование стойкости биполярных приборов к действию долговременных радиационных эффектов / Н.Н. Панюшкин // Системы управления и информационные технологии. -2009. - Вып. 4.1(38). - С. 170-174.

132. Воробьев М.М. Прогнозирование норм на электропараметры ИС для обеспечения заданной стойкости / М.М. Воробьев, Н.Н. Панюшкин, С.А. Прицепова, В.К. Зольников // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру.-2002.-Вып. 3. - С.13-16.

133. А.с. 660522 СССР, Газовый оптический квантовый генератор с высокочастотным возбуждением / Н.Н. Панюшкин, В.И. Юдин (СССР). - №2532417; заявл. 10.10.77 г.; опубл. 08.01.79 г.

134. А.с. 211276 СССР, Способ испытаний больших интегральных схем / В.М. Кулаков, Е.А. Кузьмин, В.А. Дурмышев, В.Г. Малинин, В.А. Русаков, Н.Н. Панюшкин (СССР). - №3039640; заявл. 12.04.82 г.; опубл. 26.11.84 г.

135. Кулаков В.М., Сравнительная эффективность воздействия ядерных излучений на полупроводниковые материалы / В.М. Кулаков, В.И. Шаховцев, С.И. Ша-ховцева // Физические основы радиационной технологии твердотельных приборов. - Киев: Наукова думка, 1978. - с. 36-79.

136. Аствацатурьян Е.Р. Проектирование электронных схем с учетом радиационных воздействий / Е.Р. Аствацатурьян, О.Н. Глотюк, Ю.А. Попов [и др.]. - М.: МИФИ, 1984. - 76с.

137. Скоробогатов П.К. Основные соотношения для расчета фототоков транзисторных структур / П.К. Скоробогатов; под ред. Т.М. Агаханяна // Ядерная электроника. - М.: Атомиздат, 1979. - Вып.10. - С. 80-87.

138. Агаханян Т.М. Радиационная стойкость интегральных микросхем / Т.М. Агаханян, Е.Р. Аствацатурьян, П.К. Скоробогатов [и др.] // Микроэлектроника. -М.: 1986. - Т.9. Вып. 3. - С. 195-201.

139. Першенков В.С. Коэффициенты радиационных повреждений биполярных микроэлектронных структур с субмикронными глубинами залегания эмиттерного и коллекторного переходов / В.С. Першенков, А.В. Шальнов // Микроэлектроника. - М. : 1985. - Т.14. Вып. 3. - С. 262-267.

140. Ильин В.Н. Основы автоматизации схемотехнического проектирования / В.Н. Ильин. - М. : Энергия, 1979. - 392 с.

141. Чуа Л.О. Машинный анализ электронных схем : пер. с англ. / Л.О. Чуа, Пен-Мин Лин . - М. : Сов. Радио, 1980. - 638 с.

142. Чахмахсазян Е.А. Математические модели и макромоделирование биполярных элементов электронных схем / Е.А. Чахмахсазян, Г.П. Мозговой, В.Д. Силин. - М. : Радио и связь, 1985. - 144 с.

143. Милн Л. Создание ИС, способных выдерживать комплексное радиационное воздействие / Л. Милн // Электроника. - 1989. - №12. -С. 26-31.

144. Малинин В.Г. Методика прогнозирования показателей стойкости дискретных полупроводниковых биполярных приборов и интегральных схем ТТЛ и ТТЛ в условиях воздействия импульсных ВВФ по результатам моделирования на ЭВМ / В.Г. Малинин, В.М. Кулаков, В.Н. Мурашев, А.К. Шидловский, В.М. Бондаренко, Н.Н. Панюшкин [и др.] // Отраслевой руководящий документ РД 110622-88 инв №Ф-5308/Т. - С-Пб. : ВНИИ Электронстандарт, 1989. - 355 с.

145. Кузьмин Е.А. Методы конструирования интегральных схем, стойких к воздействию ВВФ / Е.А. Кузьмин, А.В. Медведков, Н.П. Эксаревская, Б.М. Герш,

Н.Н. Панюшкин [и др.] // Отраслевой руководящий материал РМ 11306.1-86. - СПб. : ВНИИ Электронстандарт, 1986. - 145 с.

146. Большев Л.Н. Таблицы математической статистики / Л.Н. Большев, Н.В. Смирнов. - М. : Наука, 1983. - 416 с.

147. Панюшкин Н.Н. Метод прогнозирования показателей стойкости полупроводниковых приборов к действию переходных ионизационных эффектов / Н.Н. Панюшкин // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2012. - Вып.1. - С.16-20.

148. Панюшкин Н.Н. Параметрическое прогнозирование показателей стойкости биполярных приборов к действию долговременных эффектов ионизирующих излучений / Н.Н. Панюшкин // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2012. - Вып.1. -С.21-26.

149. Панюшкин, Н.Н. Модели и алгоритмы подсистемы САПР радиационно-стойких интегральных схем: монография / Н.Н. Панюшкин, Н.Н. Матвеев, А.Н. Панюшкин; Воронежская государственная лесотехническая академия. - Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2011. - 160 с.

150. Панюшкин Н.Н. Статическая схемотехническая модель радиационного защёлкивания / Н.Н. Панюшкин, А.Н. Панюшкин, В.К. Зольников // Радиационная стойкость электронных систем: Российская конференция «Стойкость-2007» : науч.-техн. сб. - М. : МИФИ, 2007. - Вып. 10. - С. 91-93.

151. Панюшкин Н.Н. Моделирование физических параметров полупроводника при воздействии кратковременных ионизационных эффектов / Н.Н. Панюшкин, Н.Н. Матвеев //60 лет кафедре общей и прикладной физики Воронежской государственной лесотехнической академии [Текст]: межвуз. сб. науч. тр./под ред проф. В.В. Постникова; Фед. Агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». -Воронеж, 2009. - С.56-61.

152. Панюшкин Н.Н. Методика прогнозирования температурного «окна» радиационной защелки/Н.Н Панюшкин, Н.Н Матвеев // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: сб. тр. межд. заочная науч.-

практ. конф. - Воронеж, 2014. - №4 ч. 1 (9-1) (межд. откр. конф. «Современные проблемы анализа динамических систем. Приложения в технике и технологиях»).

- С. 191-194.

153. Rose M. Update Bar Charts of Device Radiation Thresholds. Physitron Corp., San Diego, CA, 1990.

154. Панюшкин Н.Н. Эквивалентность показателей радиационной стойкости биполярных интегральных схем / Н.Н. Панюшкин, Н.Н. Матвеев// Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2015. Т. 3. №7-2 (18-2). С.332-336.

155. Панюшкин Н.Н. Влияние мощности дозы и энергии ионизирующего излучения на долговременную деградацию электропараметров кремниевых интегральных микросхем / Н.Н. Панюшкин//Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2015. - Вып.3.

- С.50-56.

156. Панюшкин Н.Н. Метод прогнозирования релаксационных радиационных эффектов в биполярных интегральных схемах/Н.Н. Панюшкин, Н.Н. Матвеев// Известия РАН, серия физическая, 2016 г., том 80, №9 С.1275-1277.

157. Panyushkin N.N. Method for Predicting the Effects of Radiative Relaxation in Bipolar Integrated Circuits / N.N. Panyushkin, N.N. Matveev // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2016, Vol. 80, No. 9, pp. 1152-1154.

158. Панюшкин Н.Н. Дозовая эквивалентность гамма- и рентгеновского излучений в кремниевых полупроводниковых приборах /Н.Н. Панюшкин, Н.Н. Матвеев // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: сб. тр. межд. заочная науч.-практ. конф. - Воронеж, 2014. - №3 ч. 4 (8-4) (межд. науч.-техн. конф. «Эколого-ресурсосберегающие технологии и системы в лесном и сельском хозяйстве»). - С. - 326-330.

159. Панюшкин Н.Н. Влияние мощности дозы ионизирующих излучений и температуры на дозовую деградацию кремниевых полупроводниковых изделий / Н.Н. Панюшкин, Н.Н. Матвеев // 17-я Всероссийская науч.-техн. конф. по радиацион-

ной стойкости электронных систем «Стойкость-2014»: науч.-техн. сб. - М.: 2014. - С. 91-93.

160. Panyushkin N.N. Forecasting Method of Relaxation Radiation Effects in Bipolar Integrated Circuits /N.N. Panyushkin, N.N. Matveev // XXIII International Conference on RELAXATION PHENOMENA IN SOLIDS September 16-19, 2015 Voronezh, Russia.-pp.66-67.

161. Новые педагогические и информационные технологии: учеб. пособие для студентов педагогических вузов и системы повышения квалификации педагогических кадров / М.Ю. Бухаркина, М.В. Моисеева, Е.С. Полат : под ред. Е.С. По-лат. - изд. 2-е, стереотип. - М. : Академия, 2005. - 272 с.

162. Виноградова М.Д. Коллективная познавательная деятельность и воспитание школьников / М.Д. Виноградова, И.Б. Первин. - М.: Просвещение, 1977-157 с.

163. Дьяченко В.К. Организационная структура учебного процесса и её развитие / В.К. Дьяченко. - М.: Педагогика, 1989. - 160 с.

164. Дьяченко В.К. Сотрудничество в обучении / В.К. Дьяченко. - М.: Просвещение, 1991. - 192 с.

165. Маркова А.К. Формирование мотивации учения / А.К. Маркова, Т. А. Матис, А.Б. Орлов. - М. : Просвещение, 1990.- 192 с.

166. Басова Н. В. Педагогика и практическая психология / Н. В. Басова. - Ростов н/Д : Феникс, 2000. - 416 с.

167. Вербицкий А. А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход / А. А. Вербицкий. - М.: Высш. шк., 1991. - 207 с.

168. Казакова А. Г. Модульное обучение / А. Г. Казакова. - М.: ИПК СК, 1997. -35 с.

169. Маркова А. К. Психология профессионализма / А. К. Маркова. - М.: Международный гуманитарный фонд «Знание», 1996.- 310 с.

170. Селевко Г. К. Современные образовательные технологии / Г. К. Селевко.-М.: Народное образование, 1998. - 100 с.

171. Юцявичене П. А. Теория и практика модульного обучения / П. А. Юцяви-чене.- Каунас: Швиеса, 1989.- 209 с.

172. Белецкая Л.В. Дидактические основы использования компьютера в профессиональной подготовке учителя /Л.В. Белецкая : дис. ... канд. пед. наук. - Минск, 1993. - 184 с.

173. Башмаков А.И. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем / А.И. Башмаков, И.А. Башмаков. - М.: Филинъ, 2003. - 615 с.

174. Дьяконов В.П. MathCAD 8-12 для студентов / В.П. Дьяконов. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 632 с.

175. Бертяев В.Д. Теоретическая механика на базе Mathcad. Практикум / В.Д. Бертяев. - СПб. : BHV, 2007. - 752 с.

176. Денисов А. Интернет / А. Денисов, И. Вихарев, А. Белов // Самоучитель (2-е издание). - СПб. : Питер, 2002. - 368 с.

177. Панюшкин А.Н. Использование компьютерных технологий для проведения лабораторных и практических занятий по физике / А.Н. Панюшкин, Н.Н. Панюшкин // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2006.-Приложение №6. - С. 168-172.

178. Панюшкин Н.Н. Внедрение компьютерных технологий в лабораторный практикум / Н.Н. Панюшкин // Программные продукты и системы. - 2010.- Вып. 1(89).- С. 143-144.

179. Панюшкин Н.Н. Использование метода исследований в лабораторном практикуме / Н.Н. Панюшкин // Современные проблемы информатизации в моделировании и социальных технологиях - 2010: сб. трудов / под ред. д.т.н. проф. О.Я. Кравца. - Воронеж : Научная книга, 2010. - Вып.16. - С. 195-198.

180. Панюшкин Н.Н. Учебно-исследовательская САПР для лабораторного практикума физико-технических дисциплин / Н.Н. Панюшкин // Системы управления и информационные технологии. - 2009. - Вып. 3.1(37).- С. 185-189.

181. Панюшкин Н.Н. Использование компьютера в модульной технологии обучения на примере лабораторного практикума физических дисциплин / Н.Н. Панюш-кин // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки.- 2007. -№4. - С. 127-128.

182. Панюшкин Н.Н. Исследовательский метод компьютерного обучения в техническом вузе / Н.Н Панюшкин, Н.Н Матвеев // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: сб. тр. межд. заочной науч.-практ. конф. - Воронеж, 2014. - №2 ч.3(7-3) (межд. науч.-техн. конф. «Механика технологических процессов в лесном комплексе»). - С. - 319-323.

Основные сокращения, принятые в диссертации.

ИИ - ионизирующее излучение;

ИИ КП - ионизирующие излучения космического пространства;

ИИИ - импульсное ионизирующие излучение;

ИГНИ-импульсное гамма-нейтронное излучение;

ФСУ - фундаментальная система уравнений;

МУ - моделирующая установка;

ИС - интегральная схема;

БМК - базовый матричный кристалл;

ПРС - показатели радиационной стойкости;

ПКС - параметр критерий стойкости;

ПС - поверхностные состояния;

МОП - металл - оксид-полупроводник;

НЗ - носители заряда;

ННЗ - неравновесные носители заряда;

УБР - уровень бессбойной работы;

ВПР - время потери работоспособности;

ТУ - технические условия;

MSR - multiple shape recombination (многофакторная рекомбинация); ЭФТ - эффективный функциональный тест; ФЯ - функциональная ячейка; ФП - физические параметры.