Моделирование радиационно-индуцируемых токов утечки транзисторов глубоко-субмикронных КНИ КМОП СБИС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Лагаев Дмитрий Александрович

• Лагаев Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Лагаев Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КЛЮЧЕВЫЕ ФАКТОРЫ, ОБУСЛАВЛИВАЮЩИЕ ДЕГРАДАЦИЮ ПАРАМЕТРОВ ИС, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ

1.1. Анализ причин деградации параметров СБИС при взаимодействии с ионизирующим излучением космического пространства

1.2. Механизм накопления положительного заряда в МДП структуре

1.3. Причины деградации электрических характеристик КНИ МОП транзисторов, обусловленные воздействием ионизирующего излучения космического пространства

1.4. Методики повышения стойкости к накопленной дозе ионизирующего излучения космического пространства

1.4.1. Технологические методы повышения стойкости к накопленной дозе

1.4.2. Конструктивные методы повышения стойкости к накопленной дозе

1.5. Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. ВОЗМОЖНОСТИ СРЕДЫ ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КАЛИБРОВКИ

КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ К-КАНАЛЬНЫХ КНИ МОП ТРАНЗИСТОРОВ

2.1. Описание возможностей среды приборно-технологического моделирования

2.2. Описание моделей, используемых при численном моделировании п-канальных транзисторов, выполненных по технологии 0,18 мкм КНИ КМОП

2.2.1. Модели, используемые в модуле Sentaurus Process

2.2.2. Модели, используемые в модуле Sentaurus Device

2.3. Методика калибровки компьютерных моделей n-канальных глубоко-субмикронных КНИ МОП транзисторов в САПР TCAD

2.4. Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ В N КАНАЛЬНЫХ ГЛУБОКО-СУБМИКРОННЫХ КНИ МОП ТРАНЗИСТОРАХ, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ 0,18 МКМ КНИ КМОП

3.1. Способы моделирования поглощенной дозы в среде приборно-технологического моделирования ТСЛБ

3.2. Использование эффективной плотности положительного заряда как способа моделирования эффектов поглощенной дозы

3.3. Определение соответствия между эффективной поверхностной плотностью положительного заряда и поглощенной дозой ИИ для п-канального КНИ МОП транзистора с напряжением питания 1,8 В

3.4. Определение путей протекания токов утечки в п-канальном КНИ МОП транзисторе ввода/вывода конструктивного исполнения Л-типа, выполненного по технологии 0,18 КНИ КМОП с напряжением питания 5 В

3.5. Разработка способа борьбы с боковой радиационно-индуцированной компонентой тока утечки п-канальных КНИ МОП транзисторах конструктивного исполнения Л-типа

3.6. Способ снижения величины радиационно-индуцированного тока утечки в п-канальном КНИ МОП транзисторе конструктивного исполнения Л-типа, протекающего вдоль границы скрытого оксида и пленки кремния

3.7. Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ иТВВ РБ-801 В СХЕМАХ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

4.1. Перспективные варианты технологий изготовления СБИС с проектными нормами от 32-28 нм и менее

4.2. Современное состояние технологии иТВВ РБ-801

4.3. Исследование влияния эффектов поглощенной дозы на величину тока утечки в п-канальных КНИ транзисторах со структурой иТВВ РБ-801, путем задания эффективной плотности положительного заряда

4.4. Исследование влияние кармана под скрытым оксидом на величину тока

утечки в w-канальных транзисторах со структурой UTBB FD-SOI

4.5. Моделирование эффектов накопленной дозы путем задания глубоких уровней ловушек в объеме скрытого оксида

4.6. Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование радиационно-индуцируемых токов утечки транзисторов глубоко-субмикронных КНИ КМОП СБИС»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы.

Одним из важнейших направлений развития современной микро- и наноэлектроники является разработка интегральных схем (ИС) космического назначения. К интегральным схемам космического назначения, предъявляется ряд специфических требований: низкое энергопотребление, малые габаритные размеры, широкий диапазон рабочих температур и повышенные требования к надежности. Повышенные требования к надежности обусловлены необходимостью обеспечения безотказной работы в течение длительного срока эксплуатации без возможности замены в условиях внешних воздействующих факторов космического пространства. Существенным видом воздействующих факторов космического пространства является космическая радиация (высокоэнергетические тяжелые заряженные частицы, потоки электронов и протонов, гамма излучение). С этой целью разработчиками электронной аппаратуры активно применяются технологические (Radiation Hardening by Process) и конструктивно-топологические (Radiation Hardening by Design) методы, направленные на снижение чувствительности параметров ИС к указанным выше воздействиям.

Технология кремний на изоляторе (КНИ) уже долгое время применяется при изготовлении схем космического назначения, что объясняется наличием ряда преимуществ перед изделиями электроники, выполненных на объемном кремнии. Так, изготовление ИС на базе КНИ технологии позволяет обеспечить полную диэлектрическую изоляцию активных областей транзисторов, что приводит к формированию «естественного иммунитета» к эффекту защелки, полному подавлению межтранзисторных токов утечки и снижению радиационно-индуцированного импульса тока, вызванного попаданием тяжелой заряженной частицы в чувствительную область прибора.

Несмотря на указанные преимущества, серьезной проблемой ИС, выполненных по КНИ технологии, является увеличение радиационно-индуцируемых токов утечки в n-канальных КНИ МОП транзисторах с ростом поглощенной дозы ионизирующего излучения (ИИ). Описанию причин и механизмов данного явления посвящено немало работ, среди которых стоит отметить фундаментальные труды за авторством Schwank J. R, Чумакова А.И., Таперо К.И. и многих других. Анализ современной научно-

технической литературы показывает, что основной причиной деградации и-канальных КНИ МОП транзисторах по параметру тока утечки является формирование инверсных областей с ростом величины поглощенной дозы ИИ, что приводит к включению «паразитных» МОП структур. Установлено, причиной формирования инверсионных областей в и-канальных КНИ МОП транзисторах является положительный заряд, который захватывается на глубоких ловушках в оксиде кремния. Изучению свойств данных ловушек посвящено немало работ, в частности в работах Новикова Ю.И., Гриценко В.А. и Перевалова Т.В. достаточно подробно описаны основные типы дефектов, характеризующие кристаллическую структуру оксида кремния.

В настоящее время существует немалое число работ, посвященных вопросам обеспечения радиационной стойкости широкой номенклатуры ИС. Особый интерес представляют работы, целью которых является исследование причин и механизмов возникновения радиационно-индуцируемых токов утечки в элементной базе ИС с использованием средств численного моделирования. Среди множества трудов, посвященных численному моделированию радиационного воздействия на электрические характеристики элементной базы ИС, в частности МОП-транзисторов, стоит отметить работы Петросянца К.А., Зебрева Г.И., Горбунова М.С., Б. Passeri, A. Morozzi и другие. Отметим, что методам моделирования влияния ионизирующего излучения космического пространства на параметры и-канальных МОП транзисторов также посвящен ряд диссертационных работ. Так, в диссертационной работе Селецкого А.В. «ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ГЛУБОКО-СУБМИКРОННЫХ СБИС С ПОМОЩЬЮ СРЕДСТВ ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ» основное внимание уделено разработке конструктивно-технологических методов повышения стойкости глубоко-субмикронных СБИС, выполненных на объемном кремнии, по критерию поглощенной дозы ИИ. Также стоит упомянуть о диссертационной работе Попова Д.А. «Приборно-технологическое моделирование субмикронных МОП-транзисторов со структурой кремний на изоляторе с учетом температурных и радиационных эффектов», которая была посвящена развитию методов компьютерного моделирования глубоко-субмикронных объемных и КНИ МОП-транзисторов при наличии внешних воздействий, в частности ионизирующего излучения и температуры. Несмотря на наличие работ по данной тематике, ряд практических и

т~ч __и и

научно-технических задач остаются нерешенными. В частности, актуальной задачей является моделирование радиационно-индуцируемых токов утечки в и-канальных КНИ МОП транзисторах глубоко-субмикронных КНИ КМОП СБИС.

В представленной работе, объектами исследования являются транзисторы и радиационно-индуцируемые в них токи утечки КНИ КМОП СБИС, выполненные по технологии 0,18 мкм КНИ КМОП в АО «Микрон» и полностью обедненные и-канальные КНИ МОП транзисторы с ультратонкой пленкой кремния и тонким скрытым оксидом (Ultra-Thin Body and Box Fully Depleted Silicon On Insulator - UTBB FDSOI). Исследования осуществлены с применением компьютерных моделей (в соответствии с определением по ГОСТ Р 57412-2017) на основе средств приборно-технологического моделирования. На базе разработанных компьютерных моделей в работе решается ряд актуальных научно-технических задач, в число которых входит разработка методики калибровки компьютерных моделей и-канальных глубоко-субмикронных КНИ МОП транзисторов, исследуются причины и механизмы возникновения радиационно-индуцированных токов утечки в и-канальных КНИ МОП транзисторах и способы борьбы с данными токами. Цель работы.

С помощью средств приборно-технологического моделирования исследовать причины и механизмы возникновения радиационно-индуцируемых токов утечки в транзисторах КНИ КМОП СБИС с ростом величины поглощенной дозы ИИ и предложить решения, обеспечивающие их снижение.

Для достижения цели диссертационной работы требовалось решить следующие научно-технические задачи:

1. Провести анализ ключевых факторов, приводящих к возникновению повышенных значений токов утечки в и-канальных КНИ МОП транзисторах в результате воздействия ионизирующего излучения;

2. Разработать методику калибровки компьютерных моделей глубоко-субмикронных и-канальных КНИ МОП транзисторов и на основе экспериментальных данных определить набор параметров для исследуемых моделей транзисторов;

3. С помощью компьютерного моделирования исследовать механизмы возникновения радиационно-индуцируемых токов утечки в и-канальных транзисторах, выполненных по технологии КНИ КМОП 0,18 мкм с напряжением

питания 1,8 В и 5,0 В и предложить конструктивно-технологические решения, обеспечивающие устранение или существенное уменьшение данных токов;

4. Разработать компьютерную модель и-канального транзистора со структурой UTBB FD-SOI и на ее основе исследовать:

A. влияние конструктивно-технологических особенностей транзисторов на величину тока утечки;

Б. влияние эффективной плотности положительного заряда на величину радиационно-индуцированного тока утечки;

B. воздействие поглощенной дозы ИИ на величину тока утечки и оценить стойкость и-канального транзистора по данному параметру.

Научная новизна диссертации:

1. Научно обоснована и разработана методика калибровки компьютерных моделей глубоко-субмикронных и-канальных КНИ МОП транзисторов;

2. С использованием результатов компьютерного моделирования установлено, что ключевыми факторами, приводящими к возникновению радиационно-индуцированных токов утечки в глубоко-субмикронных и-канальных КНИ МОП транзисторах в результате воздействия ИИ, являются: концентрация примеси в p-кармане, поверхностная плотность заряда в оксиде кремния и толщина приборного слоя кремния;

3. Для и-канального КНИ МОП транзистора, изготовленного по технологии с проектными нормами 180 нм, установлена зависимость между величиной поглощенной дозы ИИ и значением эффективной поверхностной плотностью заряда, заданной на границе между пленкой кремния и скрытым оксидом;

4. Подтвержден и продемонстрирован с помощью компьютерного моделирования путь протекания боковой радиационно-индуцированной компоненты тока утечки вдоль области спейсера и мелкой щелевой изоляции (Shallow Trench Isolation - STI) в и-канальных КНИ МОП транзисторах конструктивного исполнения A-типа;

5. На основе экспериментальных данных и компьютерного моделирования установлены значения параметров ловушек, участвующих в процессе захвата положительного заряда в объеме оксида кремния. Эффективные значения параметров составили: концентрация - 5,0-1019 см-3, энергия - (4,5±0,2) эВ, сечение захвата - 5,010-13 см-2;

6. С помощью компьютерного моделирования установлены зависимости тока утечки от величины поглощенной дозы ИИ для и-канального КНИ транзистора со структурой иТВВ РБ-801. Показано, что стойкость к поглощенной дозе ИИ рассматриваемого транзистора составляет не менее 70 кРад при росте параметра тока утечки в 5 раз.

Практическая значимость работы:

1. Предложенная методика калибровки была внедрена в программно-аппаратный комплекс приборно-технологического моделирования АО «НИИМЭ» и использована при определении значений параметров компьютерных моделей и-канальных транзисторов, выполненных по технологии 0,18 мкм КНИ КМОП;

2. Предложенный способ снижения боковой радиационно-индуцированной компоненты тока утечки, протекающей вдоль области спейсера и 8Т1 в и-канальных КНИ МОП транзисторах конструктивного исполнения А-типа, за счет формирования дополнительных ^+-областей контакта к карману, обеспечивает увеличение более чем в 9 раз порога эффективной поверхностной плотности заряда, необходимой для образования тока утечки, превышающего базовое значение в 5 раз;

3. Предложен и применен в производстве способ повышения радиационной стойкости и-канальных КНИ МОП транзисторов к поглощенной дозе ИИ по параметру тока утечки, протекающего вдоль границы скрытого оксида и пленки кремния. Установлено, что переход на пленку кремния толщиной 150 нм позволяет провести оптимизацию профиля легирования ^-кармана, что обеспечивает повышение стойкости микросхем СОЗУ к поглощенной дозе ИИ более чем в 4 раза;

4. Изложенные и научно-обоснованные технические решения, направленные на повышение стойкости и-канальных КНИ МОП транзисторов к воздействию стационарного ионизирующего излучения использованы в опытно-конструкторских работах АО «Микрон» по темам:

• «Разработка и освоение производства на отечественном предприятии микросхемы сверхбольшой интегральной схемы СОЗУ 4М с экстремальной стойкостью и сбоеустойчивостью на КНД-структурах», шифр «Засечка-10», государственный контракт № 14411.169999.11.096 от 12.03.2014г.

• «Разработка и изготовление на отечественном производстве радиационно-стойкой СБИС однократно программируемого ПЗУ (ОППЗУ) информационной емкостью 1М и 4М» шифр «Засечка-11», государственный контракт № 15411.169999.11.003 от 18.08.2015г. Основные результаты диссертации, выносимые на защиту:

1. Разработанная методика калибровки компьютерных моделей глубоко-субмикронных и-канальных КНИ МОП транзисторов и определенные значения параметров транзисторов;

2. Результаты исследований влияния поглощенной дозы ИИ на величину различных радиационно-индуцированных токов утечки в и-канальных КНИ МОП транзисторах, выполненных по отечественной технологии 0,18 мкм КНИ КМОП;

3. Способ снижения радиационно-индуцируемой компоненты тока утечки, протекающей вдоль границы STI и под областью спейсера, за счет формирования дополнительных слаболегированных областей (Lightly Doped Drain - LDD) на этапе формирования р+-контакта к карману;

4. Способ снижения радиационно-индуцируемой компоненты тока утечки, протекающего вдоль границы скрытого оксида и пленки кремния путем оптимизации толщины приборного слоя кремния и профиля распределения примеси в кармане;

5. Установленные с применением компьютерного моделирования и экспериментальных данных значения параметров ловушек, участвующих в процессе захвата положительного заряда в объеме оксида кремния при воздействии ИИ.

6. Результат оценки стойкости и-канального КНИ МОП транзистора с полным обеднением и сверхтонкими пленками кремния и скрытым оксидом к поглощенной дозе ИИ по параметру тока утечки.

Достоверность и обоснованность результатов.

Достоверность научных результатов диссертационной работы обуславливается использованием современных подходов к постановке виртуального эксперимента: установлению соответствия основных геометрических параметров компьютерной модели и реального транзистора, выбор необходимых физических моделей, проведением предварительной калибровки компьютерных моделей на основе экспериментальных

данных и проверки достоверности получаемых результатов. Научные результаты работы базируются на общепринятых представлениях современной интегральной электроники и согласуются с отечественными и зарубежными работами по данной тематике.

Личный вклад автора.

Результаты, изложенные в диссертационной работе, получены автором лично или при непосредственном его участии. Личный вклад автора включает формулировку целей и задач исследования и выбора путей их решения, проведение численного моделирования и расчетов. Основная часть материалов статей подготовлена автором лично. Апробация результатов работы.

Основные результаты исследований, представленные в диссертационной работе, и ее научные положения докладывались на всероссийских, международных научно-технических конференциях и форумах:

• 25-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-2018», Зеленоград, 2018;

• 27-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-2020», Зеленоград, 2020;

• 6-я Научная конференция «Микроэлектроника - ЭКБ и электронные модули», Международного форума «Микроэлектроника», г. Ялта, 2020;

• 28-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-2021», Зеленоград, 2021;

• 7-я научная конференция «Микроэлектроника - ЭКБ и электронные модули», Международного форума «Микроэлектроника», г. Алушта, 2021.

• 29-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-2022», Зеленоград, 2022. Результаты работы, представленные в четвертой главе, выполнены при финансовой

поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-37-90116. Публикации.

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ; среди которых 2 статьи опубликованы в журналах входящих в перечень ВАК РФ; 6 докладов на всероссийских и международных научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников, состоящего из 117 работ и приложений, содержащих акты использования и внедрения результатов диссертационной работы. Диссертация содержит 81 иллюстрацию и 23 таблицы.

ГЛАВА 1. КЛЮЧЕВЫЕ ФАКТОРЫ, ОБУСЛАВЛИВАЮЩИЕ ДЕГРАДАЦИЮ ПАРАМЕТРОВ ИС, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ

1.1. Анализ причин деградации параметров СБИС при взаимодействии с ионизирующим излучением космического пространства

Впервые предположение о постоянном облучении Земли высокоэнергетическими частицами из космоса выдвигалось еще в начале 20 века, однако практического подтверждения на тот момент теория не получила. В первую очередь это было обусловлено несовершенством измерительного оборудования и отсутствием знаний в области проектирования космических аппаратов, необходимых для исследования околоземного пространства на предмет наличия радиационных полей. Первые экспериментальные подтверждения о присутствии радиационных полей в околоземном пространстве были получены в 1957 году благодаря запуску первого космического аппарата (КА), целью которого являлся сбор и передача информации о космических радиационных полях. В дальнейшем на орбиту были выведены ряд дополнительных спутников, которые предназначались для более детального исследования обнаруженных радиационных поясов и установления природы формирующих их частиц.

Полученные с бортовой аппаратуры спутников данные указывали на присутствие высокоэнергетических космических лучей глубокого космоса и собственных радиационных поясов Земли, которые были сформированы в результате захвата на магнитных ловушках продуктов взаимодействия космических частиц с ядрами атомов атмосферы. Таким образом, помимо присутствия предполагаемого ранее радиационного излучения глубокого космоса было обнаружено и подтверждено существование собственных радиационных поясов Земли, в состав которых входят электроны с энергией порядка 100 кэВ и протоны с энергией до 100 МэВ и более.

В настоящее время, природа и состав космического ионизирующего излучения досконально изучены, что отражено в работах [1-3]. В зависимости от входящего в его состав частиц, ионизирующее излучение подразделяется на группы, как показано на рисунке 1.1. С точки зрения изготовителей электронной компонентной базы, такое деление является удобным, поскольку позволяет выделить основные механизмы деградации ИС в зависимости от доминирующего типа ионизирующего излучения и

своевременно принимать набор мер, направленных на снижение чувствительности ИС к конкретному типу ИИ.

Рисунок 1.1 - Типы ионизирующего излучения Поскольку исторически первые ИС изготавливались на объемном кремнии, серьезной проблемой являлось попадание отдельной заряженной частицы или потока частиц в чувствительный объем прибора. Впервые негативные последствия от взаимодействия потока заряженных частиц с бортовой аппаратурой были зафиксированы 24 ноября в 1962 году при прохождении спутником «Телестар» радиационных поясов Земли. Позже стало известно, что причиной функционального отказа бортовой аппаратуры являлось снижение коэффициента усиления биполярного транзистора ниже предельного значения, повлекшее за собой отказ усилительного тракта интегральной схемы. Спустя некоторое время связь со спутником удалось восстановить с помощью циклической подачи повышенных потенциалов питания, что позволило отжечь сформированные дефекты. Данное событие принято считать началом развития нового направления в области проектирования изделий микроэлектроники, основной задачей которого являлось развитие методов, направленных на борьбу с негативными последствиями от взаимодействия ионизирующего излучения с чувствительными элементами, входящими в состав ИС.

Изготовление первых ИС на объемном кремнии показало, что основной причиной отказов схем при долгосрочном пребывании в космическом пространстве является взаимодействие чувствительного объема активных элементов с высокоэнергетическими тяжелыми заряженными частицами и потоком нейтронов. Хотя использование схемотехнических и топологических приемов [4-5], в частности формирование

дополнительных контактов к активным областям прибора для снижения числа сгенерированных носителей, позволяют смягчить последствия после попадания ТЗЧ [6], полностью исключить вероятность отказа не удается. В ряде случаев причиной отказа ИС, выполненных по объемной технологии, может стать формирование радиационно-индуцируемых токов утечки в процессе накопления критической поглощенной дозы ионизирующего излучения [7]. Использование замкнутых структур транзисторов, дополнительных операций имплантации для обеспечения высокого уровня концентрации примеси ^-типа под толстыми диэлектрическими пленками и оптимизация расстояний между соседними транзисторами, позволяет снижать риски, связанные с возникновением паразитных путей протекания токов утечки в объемной технологии [8]. Однако в обоих случаях, обеспечение требуемого уровня стойкости сопряжено с увеличением итоговой площади схемы, усложнением технологического маршрута ее изготовления и конечной стоимости.

Принимая во внимание вышесказанное становится очевидно, что увеличение спроса на ИС, выполненных на КНИ подложке, не случаен. Анализ рынка показывает, что на протяжении более 30 лет КНИ технология активно применяется компаниями Synova, Honeywell, Lincoln Lab и многими другими для проектирования интегральных схем космического и специального назначения. Переход на КНИ технологию продиктован существенными преимуществами последней: снижением размеров активных областей, увеличением производительности, полной диэлектрической изоляцией отдельного транзистора и естественному иммунитету к тиристорному эффекту [10-11]. Существенным недостатком ИС, выполненных по коммерческой КНИ КМОП технологии, является резкое увеличение радиационно-индуцируемых токов утечки в и-канальных транзисторах с ростом поглощенной дозы ИИ [12-13]. Для снижения темпов деградации и-канальных КНИ транзисторов по величине тока утечки существует ряд методов, которые в дальнейшем будут рассмотрены в работе.

1.2. Механизм накопления положительного заряда в МДП структуре

Многочисленные исследования показали, что накопление положительного заряда в МДП структуре связано с наличием различного типа дефектов в объеме диэлектрика, основная масса которых локализована вблизи границы раздела с кремнием. Детальное исследование всех существующих разновидностей дефектов для диоксида кремния достаточно подробно приведено в работе [14]. Исследования показывают, что наиболее

15

существенную роль, в процессе накопления радиационно-индуцированного заряда в оксиде кремния играют дефекты, вид которых представлен на рисунке 1.2.

Sig024HIg- (Si-Si- bond) Si40|3H9-(Si0*)

Рисунок 1.2 - Основные виды дефектов в оксиде кремния [14] Опираясь на представленные данные, в настоящее время существует несколько моделей, которые описывают процесс захвата положительного заряда и его дрейф в структуре диэлектрика. В общем случае принято выделять два основных механизма, объясняющих природу накопленного заряда. Первый механизм, представленный на рисунке 1.3, отвечает за накопление положительного заряда на глубоких ловушечных уровнях в объеме диэлектрика, называемых ^"-центрами. Второй механизм описывает захват носителей заряда на границе раздела материалов 81/8Ю2. В настоящее время нет единой теории, которая бы досконально описывала физику процесса, предшествующую накоплению заряда на поверхностных состояниях. Согласно наиболее популярной водородной модели считается, что формирование поверхностных состояний вызвано движением ионов водорода к границе раздела 81/8Ю2 с последующей депассивацией поверхностных дефектов, являющимися центрами захвата заряда [15].

Сам процесс захвата носителей заряда можно разделить на несколько этапов. На первом этапе ионизирующее излучение генерирует электроны и дырки в объеме диоксида

кремния. Под действием электрического поля, часть носителей успевает избежать рекомбинации и начинает движение к противоположным границам раздела материала. Поскольку подвижность электронов существенно превышает подвижность дырок, электроны быстро покидают объем диэлектрика. Дырки напротив, в процессе своего движения к границе раздела активно захватываются на глубокие уровни ловушек. В результате суммарный заряд в объеме диэлектрика имеет положительную величину.

Рисунок 1.3 - Иллюстрация процесса генерации и захвата носителей заряда в структуре МОП конденсатора при взаимодействии с ионизирующем излучением [16] Отметим, что существенное влияние на процесс генерации и рекомбинации носителей заряда в объеме диоксида кремния оказывает тип воздействующего ионизирующего излучения. Так, согласно результатам, представленным на рисунке 1.4 наибольший выход рекомбинации наблюдается для гамма-излучения [16]. Таким образом можно ожидать, что ускоренные темпы деградации по параметру тока утечки будут наблюдаться при облучении ИС гамма-излучением. Поскольку на земле естественные источники гамма-изучения практически отсутствуют, основные отказы, связанные с накоплением критической величины поглощенной дозы более характерны для ИС, входящих в состав бортовой аппаратуры космических аппаратов.

1.0

а

0

Q.

1 0.8

s s

я Ы о a я

X X

I©

s

0

U

a

ь

х я

1 00

0.6 0.4 0.2

^— Со-60

^---- 10-keV х-гау

- / 700-keV протоны

1 --- 2-MeV а частицы 1 1 1

0 1 2 3 4 5

Элекрическое поле, МВ/см

Рисунок 1.4 - Зависимость коэффициента электронно-дырочных пар, избежавших рекомбинации, от состава ионизирующего излучения [16]

Таким образом, процесс генерации и захвата носителей зависит от множества факторов, которые необходимо учитывать при анализе причин отказов ИС и выборе оптимальных методов, направленных на смягчение последствий от взаимодействия с ионизирующим излучением.

1.3. Причины деградации электрических характеристик КНИ МОП транзисторов, обусловленные воздействием ионизирующего излучения космического пространства

Важным фактором при анализе влияния ионизирующего излучения на деградацию параметров КНИ МОП транзисторов, в частности величины тока утечки, является определение типа, рассматриваемого КНИ транзистора. В рамках КНИ КМОП технологии возможно изготовление частично и полностью обедненных транзисторов, основным отличием которых является различие в распределении области пространственного заряда в пленке кремния. В случае, когда в пленке кремния сохраняется квазинейтральная область транзистор является частично-обедненным. Для полностью обедненных КНИ транзисторов характерно отсутствие нейтральной области, в результате обедненная область распространяется на всю глубину пленки кремния, тем самым формируя электрическую связь верхней и нижней областью активного кремния [17].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лагаев Дмитрий Александрович, 2023 год

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

[1] Таперо К., Улимов В., Членов А. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения. - Litres. 2014

[2] Никифоров А. Ю., Телец В. А., Чумаков А. И. Радиационные эффекты в КМОП ИС //М.: Радио и связь. - 1994. - Т. 164. - С. 36-42.

[3] Чумаков А. И. Действие космической радиации на интегральные схемы. - Радио и связь. 2004.

[4] Kerns S. E. et al. The design of radiation-hardened ICs for space: A compendium of approaches //Proceedings of the IEEE. - 1988. - Т. 76. - №. 11. - pp. 1470-1509.

[5] Calin T., Nicolaidis M., Velazco R. Upset hardened memory design for submicron CMOS technology //IEEE Transactions on nuclear science. - 1996. - Т. 43. - №. 6. - pp. 28742878.

[6] Panyshev K. A., Lagaev D. A. Mitigation of Single Event Latchup in High-density SRAMs //2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). - IEEE. 2021. - pp. 2014-2019.

[7] Faccio F., Cervelli G. Radiation-induced edge effects in deep submicron CMOS transistors //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2005. - Т. 52. - №. 6. - pp. 2413-2420.

[8] Baumann R., Kruckmeyer K. Radiation handbook for electronics //Texas Instruments: Dallas, TX, USA. - 2019. - P. 117.

[9] Лагаев Д. А., Шелепин Н. А. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КМОП КНИ-ТРАНЗИСТОРОВ С ПОВЫШЕННОЙ СТОЙКОСТЬЮ К НАКОПЛЕННОЙ ДОЗЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ //ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА. СЕРИЯ 3. МИКРОЭЛЕКТРОНИКА. - №. 1. - С. 5-13.

[10] Auberton-Herve A. J. SOI: Materials to systems //International Electron Devices Meeting. Technical Digest. - IEEE. 1996. - P. 3-10.

[11] Rezzak N. et al. Total-ionizing-dose radiation response of partially-depleted SOI devices //2010 IEEE International SOI Conference (SOI). - IEEE. 2010. - pp. 1-2.

[12] Paillet P. et al. Total ionizing dose effects on deca-nanometer fully depleted SOI devices //IEEE transactions on nuclear science. - 2005. - Т. 52. - №. 6. - pp. 2345-2352.

[13] Schwank J. R. et al. Radiation effects in MOS oxides //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2008. - Т. 55. - №. 4. - pp. 1833-1853.

[14] Гриценко В. А. и др. Численное моделирование собственных дефектов в SiO2 и Si3N4 //Физика и техника полупроводников. - 2001. - Т. 35. - №. 9. - С. 1041-1049.

[16] Schwank J. R. et al. Radiation effects in SOI technologies //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2003. - Т. 50. - №. 3. - pp. 522-538.

[17] Зебрев Г. И. Физические основы кремниевой наноэлектроники //М.: Бином. Лаборатория знаний. - 2011. - С. 240.

[18] Агаханян Т. М., Аствацатурьян Е. Р., Скоробогатов П. К. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах. - 1989.

[19] Першенков В. С. Поверхностные радиационные эффекты в элементах интегральных микросхем. - Москва, 1988.

[20] Ma T. P., Dressendorfer P. V. (ed.). Ionizing radiation effects in MOS devices and circuits. - 1989.

[21] Barnaby H. J. Total-ionizing-dose effects in modern CMOS technologies //IEEE transactions on nuclear science. - 2006. - Т. 53. - №. 6. - С. 3103-3121.

[22] Schwank J. R. et al. Radiation effects in SOI technologies //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2003. - Т. 50. - №. 3. - pp. 522-538.

[23] Ferlet-Cavrois V. et al. Total dose induced latch in short channel NMOS/SOI transistors //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 1998. - Т. 45. - №. 6. - С. 2458-2466.

[24] Hughes H. et al. Total ionizing dose radiation effects on 14 nm FinFET and SOI UTBB technologies //2015 IEEE Radiation Effects Data Workshop (REDW). - IEEE. 2015. -pp. 1-6.

[25] Barnaby H. J. Total-ionizing-dose effects in modern CMOS technologies //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2006. - Т. 53. - №. 6. - pp. 3103-3121.

[26] Мироненко Л., Юдинцев В. Повышение радиационной стойкости интегральных схем //Новые технологии. - 2012. - С. 74-87.

[27] Селецкий А. В., Шелепин Н. А. Проектирование и разработка элементов КМОП СБИС, предназначенных для функционирования в условиях воздействия космических ионизирующих излучений //Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. - 2016. - №. 2. - С. 39-45.

[28] Flament O. et al. Effect of supplemental dose in SIMOX on very high ionizing dose response //Silicon-On-Insulator Technology and Devices, Electrochemical Society Proceedings. - 1994. - pp. 381-9.

[29] H. Hughes and P. McMarr, "Radiation-hardening of SOI by ion implantation into the buried oxide," U. S. Patent No. 5 795 813.

[30] B. J. Mrstik, H. L. Hughes, P. J. McMarr, R. K. Lawrence, D. I. Ma, I. P. Isaacson, and R. A. Walker, "Hole and electron trapping in ion implanted thermal oxides and SIMOX,"IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 47, no. 6, pp. 2189-2195, Dec. 2000.

[31] Paillet P. et al. Comparison of X-ray-induced electron and hole trapping in various materials (YSZ, SIMOX, thermal SiO2) //Journal of non-crystalline solids. - 1995. - Т. 187. -pp. 170-174.

[32] Liu S. T., Jenkins W. C., Hughes H. L. Total dose radiation hard 0.35/spl mu/m SOI CMOS technology //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 1998. - Т. 45. - №. 6. - pp. 24422449.

[33] Paillet P. et al. Trapping-detrapping properties of irradiated ultra-thin SIMOX buried oxides //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 1995. - Т. 42. - №. 6. - pp. 2108-2113.

[34] Wang J. J. et al. Bonded wafer substrates for integrated detector arrays //IEEE transactions on nuclear science. - 1993. - Т. 40. - №. 5. - pp. 1342-1346.

[35] Красников Г. Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП транзисторов. - Акционерное общество" Рекламно-издательский центр" ТЕХНОСФЕРА", 2002. - С. 89-119.

[36] Ключников А.С., Селецкий А.В., Шелепин Н.А. Радиационная стойкость современных СБИС с глубокосубмикронными проектными нормами // Микроэлектроника - 2019: тезисы докл. 5-я Международная научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули» (Алушта, 30 сентября - 5 октября, 2019). - Алушта, 2019. - С. 239-240.

[37] Schwank J. R. et al. BUSFET-a radiation-hardened SOI transistor //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 1999. - Т. 46. - №. 6. - pp. 1809-1816.

[38] Cressler J. D. Mantooth H. A. (ed.). Extreme environment electronics. - CRC Press.

2017.

[39] Сайт фирмы X-Fab URL: https://www.xfab.com/technology/soi/018-um-xt018/ (дата обращения: 15.12.2019)

[40] Fernandez-Perez S. et al. Radiation hardness of a 180 nm SOI monolithic active pixel sensor //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2015. - Т. 796. - pp. 13-18.

[41] Holke A. et al. A 200V partial SOI 0.18 цт CMOS technology //2010 22nd International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD). - IEEE, 2010. -pp. 257-260.

[42] Nguyen V. S. Conception caractérisation et mise en oeuvre d'un circuit intégré type driver en CMOS pour composants GaN : дис. - Grenoble Alpes, 2016.

[43] Шелепин Н.А., Мещанов В.Д., Лушников А.С., Рыбалко Е.С. КМОП КНИ интегральная микросхема с повышенной радиационной стойкостью // Патент РФ 2545325.

[44] Рыбалко Е. С., Мещанов В.Д., Шелепин Н. А., Лагаев Д.А. ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ КМОП КНИ МИКРОСХЕМ К ДОЗЕ РАДИАЦИИ МЕТОДОМ ПОДАЧИ НА ПОДЛОЖКУ УПРАВЛЯЕМОГО ОТРИЦАТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ //Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. - 2022. - №. 2. - С. 60-68.

[45] Томас Ф., Иванов А. САПР микроэлектроники. Этапы большого пути //Электроника: Наука. технология. бизнес. - 2006. - №. 3. - С. 82-85.

[46] Тумковский С. Р. Сервер Spice. Первое знакомство //М.: Московский государственный институт электроники и математики. - 2001.

[47] Massobrio G. Semiconductor device modeling with SPICE. - Tata McGraw-Hill Education. 1988.

[48] Матюхин С. И., Макулевский Г. Р., Деев О. В. Современное программное обеспечение для моделирования в электронике //Информационные системы и технологии. - 2014. - №. 2. - С. 82.

[49] Черных И. В. Simulink: Инструмент моделирования динамических систем //М.: Диалог-МИФИ. - 2003. - Т. 252. - С. 4.

[50] Черных И. В. Simulink: среда создания инженерных приложений //М.: Диалог-Мифи. - 2003. - Т. 496. - С. 125.

[51] Дж Д. Харман Т. SIMULINK 4. Секреты мастерства //Дж. Дэбни. Т. Харман. -

2003.

[52] Дьяконов В. П. MATLAB 6/6.1/6.5+ Simulink 4/5: Основы применения. -СОЛОН-Пресс. 2004.

[53] Говорухин В., Цибулин В. Компьютер в математическом исследовании. Учебный курс //СПб.: Питер. - 2001. - Т. 624.

[54] Поршнев С. В. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MATLAB. - Горячая линия-Телеком. 2003.

[55] Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие //СПб.: КОРОНА принт. - 2001. - Т. 320. - С. 2.

[56] Иванов А. Среда проектирования компании Cadence. Общий обзор //Электроника: Наука. технология. бизнес. - 2003. - №. 5. - С. 28-30.

[57] Разевиг В. Д. Система проектирования цифровых устройств OrCAD. - Солон-Р. 2000.

[58] Златин И. Л. Схемотехническое и системное проектирование радиоэлектронных устройств в O^ad 10.5. - 2008.

[59] Лохов А. Средства проектирования СБИС компании Mentor Graphics. Общий обзор //Электроника: Наука. технология. бизнес. - 2003. - №. 7. - С. 30-32.

[60] Лохов А., Рабоволюк А. Средства проектирования FPGA компании Mentor Graphics //Электроника: Наука. технология. бизнес. - 2004. - №. 4. - С. 60-63.

[61] Уваров А. С. P-CAD. Проектирование и конструирование электронных устройств. - 2004.

[62] Уваров А. С. Программа P-CAD //Электронное моделирование. -М.: Диалог-МИФИ. - 2008.

[63] Головин А. Д. и др. Проектирование радиотехнических устройств в среде Advanced Design System. - 2006.

[64] Фриск В. В. Основы теории цепей. Использование пакета Microwave Office для моделирования электрических цепей на персональном компьютере. - 2008.

[65] Разевиг В. Д., Потапов Ю. В., Курушин А. А. Проектирование СВЧ устройств с помощью MICRO WAVE OFFICE. - 2003.

[66] Кравченко В., Радченко Д. САПР компании Synopsys. Основные средства и возможности //Электроника: Наука. технология. бизнес. - 2003. - №. 5. - С. 31-33.

[67] Тихомиров П., Пфеффли П., Зорзи М. Система SENTAURUS TCAD компании Synopsys: новое поколение приборно-технологических САПР //Электроника: наука. технология. бизнес. - 2006. - №. 7. - С. 89-95.

[68] - Зыков Д. Д., Осипов К. Ю. Проектирование и технология электронной компонентной базы //Томск: ТУСУР. - 2012.

[69] - Асессоров В. В., Быкадорова Г. В., Ткачев А. Ю. Моделирование полевых полупроводниковых приборов в САПР ISE TCAD: Учебное пособие //Воронеж: ИПЦ ВГУ. - 2007.

[70] Королёв М. А., Крупкина Т. Ю., Ревелева М. А. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем. Ч. 2. Учебное пособие. -2012.

[71] ГОСТ Р 57412-2017 «Компьютерные модели в процессах разработки, производства и эксплуатации изделий. Общие положения». Введ. 2017-03-10 № 110-ст. М.: Стандартинформ, 2018. 15 с.

[72] SYNOPSYS TCAD Manuals.

[73] Артамонова Е. А. и др. Настройка численной модели для исследования транзисторных МОП-структур КНИ-типа с проектными нормами 180 нм в среде TCAD //Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). - 2014. - №. 2. - С. 151-154.

[74] Горбунов М. С. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КМОП ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ ТЕХНОЛОГИИ «КРЕМНИЙ-НА-ИЗОЛЯТОРЕ» С ПОВЫШЕННОЙ СТОЙКОСТЬЮ К ДОЗОВЫМ ЭФФЕКТАМ //МОСКВА. - 2010.

[75] Красников Г. Я. и др. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ КРЕМНИЯ НА ИЗОЛЯТОРЕ. - 2011.

[76] Тихомиров П., Пфеффли П., Боргес Р. Моделирование деградации и обратимых отказов полупроводниковых приборов с использованием TCAD Sentaurus //Электроника: Наука, технология, бизнес. - 2015. - №. 10. - С. 142-149.

[77] Красников Г. Я., Зайцев Н. А., Матюшкин И. В. Математическое моделирование кинетики высокотемпературного окисления кремния и структуры пограничного слоя в системе Si—SiO2 //Физика и техника полупроводников. - 2003. - Т. 37. - №. 1. - С. 44-49.

[78] Красников Г. Я. Проблема однородности свойств системы Si-SiO2 в субмикронной технологии //Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. - 1996. -№. 1. - С. 68-70.

[79] Asenov P. et al. Study of p-type silicon MOS capacitors at HL-LHC radiation levels through irradiation with a cobalt-60 gamma source and a TCAD simulation //Journal of Instrumentation. - 2021. - Т. 16. - №. 06. - pp. 1-12.

[80] Morozzi A. et al. TCAD Modeling of Surface Radiation Damage Effects: A State-Of-The-Art Review //Frontiers in Physics. - 2021. - Т. 9. - P. 617322.

[81] Passeri D., Morozzi A. TCAD radiation damage model. - 2019. - №. AIDA-2020-

D7. 4.

[82] Лагаев Д.А. Исследование доминирующей компоненты тока утечки в КНИ-интегральных схемах космического назначения / Д. А. Лагаев // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР. - 2020. - № 1-1. - С. 172-174.

[83] Лагаев Д. А. и др. Применение численного моделирования при учете влияния накопленной дозы ионизирующего излучения на деградацию параметров n-канального транзистора с проектной нормой 0, 18 мкм //Наноиндустрия. - 2021. - Т. 15. - №. S8. - С. 136-140.

[84] Петросянц К. О. и др. Компактная макромодель КНИ/КНС МОП-транзистора, учитывающая радиационные эффекты //Известия вузов. Электроника. - 2011. - Т. 1. - №. 87. - С. 20-28.

[85] Шелепин Н. А. Физические основы моделирования паразитных элементов КНИ КМОП СБИС //Нано-и микросистемная техника. - 2015. - №. 5. - С. 9-16.

[86] Горбунов М. С. и др. Доминирующие эффекты накопленной дозы в транзисторах А-типа 0, 18 МКМ КНИ КМОП технологии // Радиационная стойкость электронных систем "Стойкость-2021": тезисы докладов 24-й Всероссийской научно-технической конференции: научно-технический сборник, Лыткарино, 08-09 июня 2021 года. - Лыткарино: Научно-исследовательский институт приборов, 2021. - С. 139-140.

[87] Панасюк М. И., Новиков Л. С. Модель космоса: научно-информационное издание // Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. М.: КДУ. - 2007. - Т. 2. - С. 477.

[88] T. Saito. T. Saraya. T. Inukai. H. Majima. T. Nagumo. and T. Hiramoto. "Suppression of Short Channel Effect in Triangular Parallel Wire Channel MOSFETs." IEICE Transactions on Electronics. Vol. E85-C. pp. 1073-1078. May 2002.

[89] T. Hiramoto. T. Saito. and T. Nagumo. "Future Electron Devices and SOI Technology -Semi-Planar SOI MOSFETs with Sufficient Body Effect-."Japanese Journal of Applied Physics". Vol. 42. pp. 1975-1978. April. 2003.

[90] Lagaev D. A., Shelepin N. A., Klyuchnikov A. S. FD-SOI Technology: Comparison with FinFET and TCAD Simulation //2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). - IEEE, 2021. - pp. 1996-2001.

[91] Лагаев Д. А., Ключников А. С., Шелепин Н. А. Перспективы применения полностью обедненных КНИ КМОП-транзисторов с проектной нормой 32 нм и менее //Наноиндустрия. - 2020. - Т. 13. - №. S4. - С. 204-205.

[92] Cheng K., Khakifirooz A. Fully depleted SOI (FDSOI) technology //Science China Information Sciences. - 2016. - Т. 59. - №. 6. - pp. 1-15.

[93] de Paiva Leite. Thiago Ferreira. FD-SOI technology opportunities for more energy efficient asynchronous circuits. Diss. Université Grenoble Alpes. 2019.

[94] Asenov. Asen. "Simulation of statistical variability in nano MOSFETs." 2007 IEEE symposium on VLSI technology. IEEE. 2007

[95] Y.-K. Choi. Y.-C. Jeon. P. Ranade. H. Takeuchi. T.-J. King. J. Bokor. and C. Hu. "30 nm ultra-thin-body SOI MOSFET with selectively deposited Ge raised S/D." in IEEE 58th Device Research Conf. 2000. pp. 23-24.

[96] Official site of the company Soitec. Accessed on: Nov. 28. 2020. [Online]. Avalible: https://www.soitec.com/en/products/fd-soi

[97] Vitale S. A. et al. FDSOI process technology for subthreshold-operation ultralow-power electronics //Proceedings of the IEEE. - 2010. - Т. 98. - №. 2. - pp. 333-342.

[98] Loubet N. et al. Stacked nanosheet gate-all-around transistor to enable scaling beyond FinFET //2017 Symposium on VLSI Technology. - IEEE, 2017. - pp. T230-T231.

[99] http://soiconsortium.eu/wp-content/uploads/2017/08/FDSOITechnology-Overview_BY-Nguyen_Nanjing-Sept-22-2017_Final.pdf (дата обращения: 05.08.2020).

[100] Сайт компании GlobalFoundries. URL: https://www.globalfoundries.com/technology-solutions/cmos/fdx/22fdxn (дата обращения: 10.08.2020).

[101] Шелепин Н. А. Особенности элементной базы СБИС на основе технологии КМОП КНИ с полным обеднением // Международный форум «Микроэлектроника-2017». —2017. — С. 18-23.

[102] Сайт компании Samsung. URL: https://news.samsung.com/ru/samsung-electronics-starts-commercial-shipment-of-emramproduct-based-on-28 nm-fd-soi-process (дата обращения: 10.08.2020).

[103] https://www.design-reuse.com/news/47614/globalfoundries-demram-22fdx-iot-automotive.html (дата обращения: 10.08.2020

[104] Сайт компании ST Microelectronics. URL: https://www.st.com/content/st_com/en/about/media-center/press-item.html/t4119.html (дата обращения: 10.08.2020).

[105] https://www.eenewsanalog.com/news/fdsoi-good-quantum-computing-control-say-leti-st (дата обращения: 10.08.2020).

[106] Лагаев Д. А., Ключников А. С., Шелепин Н. А. Перспективы применения полностью обедненных КНИ КМОП-транзисторов с проектной нормой 32 нм и менее //Наноиндустрия. - 2020. - Т. 13. - №. S4. - С. 204-205.

[107] Mohsen A. et al. 28-nm UTBB FD-SOI vs. 22-nm Tri-Gate FinFET Review: A Designer Guide—Part I //Circuits and Systems. - 2017. - Т. 8. - №. 04. - pp. 93.

[108] Zheng Q. et al. Total ionizing dose responses of forward body bias ultra-thin body and buried oxide FD-SOI transistors //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2019. - Т. 66. - №. 4. - pp. 702-709.

[109] Leray J. L., Paillet P. Total dose effects: modeling for present and future-1999 IEEE NSREC //IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference. - 1999.

[110] Benedetto J. M., Boesch H. E. The relationship between 60Co and 10-keV X-ray damage in MOS devices //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 1986. - Т. 33. - №. 6. - pp. 1317-1323.

[111] Oldham T. R., McGarrity J. M. Comparison of 60Co response and 10 KeV X-ray response in MOS capacitors //IEEE Transactions on Nuclear Science. - 1983. - Т. 30. - №. 6. -pp. 4377-4381.

[112] Chatzikyriakou E., Potter K., de Groot C. H. A systematic method for simulating total ionizing dose effects using the finite elements method //Journal of computational electronics. - 2017. - Т. 16. - №. 3. - pp. 548-555.

[113] Боброва Е. А., Омельяновская Н. М. Особенности вольт-фарадных характеристик МОП структур, обусловленные зарядом в окисле //Физика и техника полупроводников. - 2008. - Т. 42. - №. 11. - С. 1380-1383.

[ 114] Nicollian E. H., Goetzberger A. Lateral AC current flow model for metal-insulator-semiconductor capacitors //IEEE Transactions on Electron Devices. - 1965. - Т. 12. - №. 3. -P. 108-117.

[115] Красников Г. Я., Зайцев Н. А. Система кремний-диоксид кремния субмикронных СБИС. - Акционерное общество Рекламно-издательский центр ТЕХНОСФЕРА, 2003. - С. 243-247.

[116] Новоселов А. Ю. Результаты исследования тестового кристалла по технологии 22 нм SOI FD и перспективы разработки радиационно стойких ИМС на ее основе //Наноиндустрия. - 2020. - Т. 13. - №. S4. - С. 266-267.

[117] Li Z. et al. Comparison of Total Ionizing Dose Effects in 22-nm and 28-nm FD SOI Technologies //Electronics. - 2022. - Т. 11. - №. 11. - P. 1757.

ПРИЛОЖЕНИЯ

mikrongj

AO «Микрон»

Россия. 124460, г. Москва, г. Зеленоград, ул. Академика Валиева, д.6, стр.1 тел.: [phone] факс: [phone] E-mail: [e-mail]

УТВЕРЖДАЮ

[вныи конструктор н АО «Микрон» В Е.В. Шмаков

2023 г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы

Лагасва Дмитрия Александровича

«МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРУЕМЫХ ТОКОВ УТЕЧКИ ТРАНЗИСТОРОВ ГЛУБОКО-СУБМИКРОННЫХ КНИ КМОП

СБИС»

В диссертационной работе с помощью компьютерного моделирования исследованы причины и механизмы возникновения повышенных радиационно-индуцируемых токов утечки в п-канальных транзисторах глубоко-субмикронных КНИ КМОП СБИС. Разработаны технические решения, направленные на повышение стойкости СБИС уровня 0,18 мкм к поглощенной дозе ИИ. Полученные автором практические результаты по корректировке технологического маршрута изготовления СБИС с целью повышения стойкости к воздействию стационарного ионизирующего излучения были использованы в опытно-конструкторских работах АО «Микрон» по темам:

1) «Разработка и освоение производства на отечественном предприятии микросхемы сверхбольшой интегральной схемы СОЗУ4М с экстремальной стойкостью и сбоеустойчивостью на КНД-структурах», шифр «Засечка-10», государственный контракт № 14411.169999.11.096 от 12.03.2014г.

2) «Разработка и изготовление на отечественном производстве радиационно-стойкой СБИС однократно программируемого ПЗУ (ОППЗУ) информационной емкостью 1 М и 4 М» шифр «Засечка-11», государственный контракт № 15411.169999.11.003 от 18.08.2015г.

Главный технолог

В.Ф. Морозов

«Научно-исследовательский институт молекулярной электроники»

(АО «НИИМЭ»)

Акционерное общество

Россия, 124460, Москва, Зеленоград,, ул. Академика Валиева, д.б, стр.1

тел.: [phone] факс [phone], e-mail: [e-mail], web: www.niime.ru

результатов диссертационной Лагаева Дмитрия Александровича

«МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРУЕМЫХ ТОКОВ УТЕЧКИ ТРАНЗИСТОРОВ ГЛУБОКО-СУБМИКРОННЫХ КНИ КМОП СБИС»

Настоящий акт подтверждает, что научные и практические результаты диссертационной работы Лагаева Дмитрия Александровича «МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРУЕМЫХ ТОКОВ УТЕЧКИ ТРАНЗИСТОРОВ ГЛУБОКО-СУБМИКРОННЫХ КНИ КМОП СБИС», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.2.2., а именно:

1) методика калибровки компьютерных моделей глубоко-субмикронных и-канальных КНИ МОП транзисторов;

2) зависимость между величиной поглощенной дозы ИИ и значением эффективной плотности положительного заряда, заданной на границе между пленкой кремния и скрытым оксидом, для л-канального КНИ МОП транзистора, изготовленного по технологии с проектными нормами 180 нм;

3) параметры ловушек, участвующих в процессе захвата положительного заряда в объеме скрытого диэлектрика;

внедрены в программно-аппаратный комплекс приборно-технологического моделирования TCAD Sentaurus и используются для учета влияния дозовых ионизирующих излучений на величину тока утечки.

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель генерального директора -Гла

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Начальник отдела приборно-технологического моделирования, к.т.н.

Ключников А.С.

Начальник лаборатории физических основ надежности и радиационной стойкости ЭКБ, к.т.н.

Селецкий А.В.