Geum.ru

Моделирование дозовых и одиночных радиационных эффектов в кремниевых микро- и наноэлектронных структурах для целей проектирования и прогнозирования 05.

Вид материалаАвтореферат

Содержание


Основные результаты диссертации опубликованы в работах
Подобный материал:
1   2   3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

        1. Разработанная диффузионно-дрейфовая модель КНИ МОП транзисторов с частичным и полным обеднением, способная единым и непрерывным образом описывать в компактной аналитической форме вольтамперные характеристики транзистора во всех режимах его работы, может быть использована для моделирования токов утечки облученных приборов. Представлено обобщение модели на случай наноразмерных приборов с баллистическим переносом носителей в канале, а также на случай перспективных конфигураций с двойным затвором, обеспечивающих предельные характеристики приборов КМОП технологий.
        2. Разработанная комплексная модель радиационно-индуцированных токов утечки, обусловленных захваченным зарядом в толстых слоях краевой изоляции, позволяет с высокой точностью проводить расчеты ВАХ облученных транзисторов КНИ и объемных технологий, а также дозовых зависимостей при разных условиях облучения. Продемонстрировано, что учет процессов радиационно-стимулированного отжига, связанного с процессом компенсации положительного заряда в окисле радиационно-индуцированными электронами из зоны проводимости SiO2 , является критически важным для адекватного моделирования. Расчетным образом показано, что краевой контакт между телом КНИ транзистора и землей может блокировать краевую утечку и существенно повысить радиационную стойкость ИС, что нашло подтверждение на эксперименте.
        3. Показано, что развитая количественная модель аномального эффекта низкой интенсивности (ELDRS) в толстых слоях полевых окислов биполярных транзисторов хорошо описывает широкий круг экспериментальных данных и может служить основой для расчетно-экспериментальной методики прогнозирования деградации биполярных приборов в условиях низкоинтенсивных ИИ, что является одной из ключевых задач обеспечения радиационной стойкости аналоговых микросхем в условиях космического пространства.
        4. Показано, что характеризация одиночных радиационных эффектов является комплексной многоуровневой задачей, основанной на схемотехнических расчетах и экспериментальных методах определения параметров чувствительности ИС. Использование схемотехнических методов позволило систематическим образом определять влияние топологических, физических и технологических факторов на характеристики чувствительности. Был сделан вывод, что заземление тела КНИ транзисторов должно приводить к существенному увеличению порогового значения ЛПЭ ячейки КМОП статической памяти, что было подтверждено экспериментально.
        5. Предложенный общий математический метод расчета интенсивности сбоев при воздействии ТЗЧ и протонов космического пространства лег в основу комплекса программ ОСОТ, разработанный в рамках создания испытательного центра для характеризации параметров чувствительности микроэлектронных компонентов на воздействие отдельных частиц, создаваемого на базе ускорителя ИТЭФ под эгидой НИИКП.
        6. Разработанные вычислительные методы расчетов сечений воздействия нейтронов на компоненты КМОП технологий могут служить базой для оценки интенсивности необратимых (катастрофических) отказов в полях нейтронных излучений, а именно в установках ядерной энергетики, бортовой авионики, а также в военных приложениях.
        7. Результаты расчетов критического заряда радиационно-индуцированной защелки при воздействии отдельных ионизирующих частиц позволяют выявить влияние различных технологических и схемотехнических факторов на параметры чувствительности ИМС. Показано, что учет эффекта просадки напряжения при импульсном облучении позволяет объяснить экспериментальные особенности появления окон защелки при воздействии импульсного излучения при разных температурах.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

  1. Зебрев Г. И. Моделирование работы и процессов деградации МОП транзисторов, обусловленных воздействием ионизирующего излучения // дисс. канд. техн. наук (05.27.-01 - твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах) М.: МИФИ, 2003. – 126 c.
  2. Усейнов Р. Г., Зебрев Г. И.  Флуктуационная теория поверхностных состояний в МОП структурах для объемного распределения окисного заряда // ФТП. – 1986. – Т. 20.   №11. – С. 2002-2007.
  3. Зебрев Г. И., Усейнов Р. Г. Простая модель вольтамперных характеристик МОП транзистора // ФТП. – 1990.   Т. 24.   №5.   С.777-781.
  4. Зебрев Г. И. Вольтамперная характеристика МОП транзистора с учетом зависимости подвижности от продольного электрического поля // ФТП. – 1992.   Т. 26.  №1. – С. 83-88.
  5. Зебрев Г. И. Статическое экранирование в инверсионном слое // ФТП. – 1992. – Т.26.   №9. – С. 1550-1555.
  6. Зебрев Г. И. Эффективная подвижность при рассеянии на шероховатостях границы раздела в инверсионном слое // ФТП.   1990. – Т. 24. – С. 908-912.
  7. Усейнов Р. Г., Зебрев Г. И. Простой метод определения плотности поверхностных состояний по температурным измерениям ВАХ МОП транзисторов // ФТП. – 1990. –Т. 24.   №4. – С. 752-754.
  8. Зебрев Г. И. Кинетика накопления и туннельного отжига радиационно-индуцированного заряда в окисле МОП структур // Вопросы атомной науки и техники. – 1994.   №1-2.   С. 34-36.
  9. The use of conversion model for CMOS IC prediction in space environments / I. N. Shvezov-Shilovsky, V. V. Belyakov, V. V. Emelianov, V. S. Pershenkov, M. Y. Popov, G. I. Zebrev // IEEE Trans. on Nucl. Sci. – 1996.   V. 43. – P. 3182-3188.
  10. Прогнозирование дозовых эффектов в элементах МОП технологий при воздействии низкоинтенсивного ионизирующего излучения космического пространства / В. В. Беляков, Г. И. Зебрев, В. С. Першенков, С. В. Черепко // Инженерная физика. – 1999.   №2. – С. 40-45.
  11. Корреляция радиационных эффектов в МОП транзисторах и логических интегральных схемах / В. В. Емельянов, Р. Г. Усейнов, Г. И. Зебрев // Микроэлектроника. – 1995.   №5. – С.85.
  12. An approach to prediction of MOS integrated circuits radiation response for high-frequency operation in space environments / G. I. Zebrev, I. N. Shvetsov-Shilovsky, S. S. Lomakin, V. S. Pershenkov, S. G. Petrov // RADECS 2000 Workshop Proc.   Louvan-la-Neuve.   Belgium.   2000.   P.53-58.
  13. Radiation response of MOSFET's parameters as a function of measurement temperature / G. I. Zebrev, V. V. Belyakov, I. N. Shvezov-Shilovsky, R. G. Useinov // Proc. of the Fourth European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems RADECS-97.  1997.   P.159-163.
  14. Zebrev G. I., Belyakov V. V. Experimental technique for MOS transistor radiation response analysis in subthreshold and above threshold regions // Proc. of the II International Conference on Microelectronics and Computer Science, ICMCS-97. – Moldova.   P. 37-40.
  15. Метод прогнозирования работоспособности МОП интегральных схем на высоких частотах при воздействии космического излучения / Г.И. Зебрев, И.Н. Швецов-Шиловский, С.С. Ломакин, В.С. Першенков, С.Г. Петров // ВАНТ. – В. 1-2. – 2001.
  16. Zebrev G. I., Lomakin S. S. Temperature response of irradiated MOSFETs // 23rd International Conference on Microelectronics (MIEL) Proceedings – Nis. – Yugoslavia.   2002.   P. 413-415.
  17. Reversible positive charge annealing in MOS transistor during electrical and thermal stresses / V .V. Emelianov, G. I. Zebrev, V. N. Ulimov, R. G. Useinov, V. V. Belyakov, V. S. Pershenkov // Proc. of the Third European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems.   RADECS-95.   P.61-65.
  18. Reversible positive charge annealing in MOS transistors/ V. V. Emelianov, G. I. Zebrev, R. G. Useinov, V. V. Belyakov, V. S. Pershenkov // IEEE Trans. on Nucl. Sci. – 1996. – V.43. – P. 805 - 809.
  19. Radiation induced behavior in MOS devices / V. V. Emelianov, G. I. Zebrev, O. V. Meshurov, A. V. Sogoyan, R. G. Useinov // Fundamental aspects of ultrathin dielectrics on Si-based devices // ed. by E.Garfunkel.   Kluwer Academic Publishers. –1998.   P. 391-396.
  20. Зебрев Г. И., Ломакин С. С. Влияние горячих носителей и ионизирующего излучения на спектр поверхностных состояний в МОП транзисторах // Приборы и техника эксперимента.   2000.   №6. – С. 92-96.
  21. Ломакин С.С., Зебрев Г.И. Изменение спектра поверхностных состояний в МОП-транзисторах под воздействием горячих носителей и ионизирующего излучения // ВАНТ. – В. 1-2. – 2002.
  22. Effect of emitter-base bias during pre-irradiation infrared illumination on the radiation response of bipolar transistors / V. S. Pershenkov, A. Y. Bashin, G. I. Zebrev, S. V. Avdeev, V. V. Belyakov, V. N.Ulimov, V. V. Emelianov // IEEE Trans. on Nucl. Sci. – 2002. – V. 49. – No.6. – P. 2998 - 3001.
  23. Pershenkov V.S., Avdeev S.V., Tsimbalov A. S., Levin M. N., V. V. Belyakov, D. V. Ivashin, A. Y. Slesarev, A. Y. Bashin, Zebrev G. I., V. N. Ulimov: Use of preliminary ultraviolet and infrared illumination for diagnostics of MOS and bipolar devices radiation response // Microelectronics Reliability – V. 42. – No.1. – 2002. – P. 797 -804.
  24. Першенков В.С., Авдеев С.В., Беляков В.В., Ивашин Д.В., Башин А.Ю., Зебрев Г.И. Использование предварительной обработки ультрафиолетовым и инфракрасным излучением для диагностики радиационного отклика биполярных и МОП-транзисторов// ВАНТ. – В. 4. – 2002.
  25. Моделирование радиационных эффектов в элементах интегральных схем / С.В. Авдеев, В.В. Беляков, Г.И. Зебрев, В.С. Першенков, А.В. Согоян // Инженерная физика.   №2. – 2002. – С. 14 – 24.
  26. Накопление и отжиг поверхностных состояний при воздействии низкоинтенсивных излучений космического пространства с учетом высокочастотных переключений на затворе / Г.И. Зебрев, В.С. Першенков, И.C. Морозов, И.Н. Швецов-Шиловский // ВАНТ. – В. 4. – 2003.
  27. Использование инфракрасного излучения для моделирования эффекта низкой интенсивности в биполярных n-p-n-транзисторах/ А.Ю. Башин, Г.И. Зебрев, В.С. Першенков, Д. Ю. Павлов // ВАНТ. – В. 1-2. – 2004.
  28. Zebrev G. I., Pershenkov V.S., Shvetzov-Shilovsky I.N., Morozov I. Build-up and Annealing of Interface Traps under the Influence of Low-Dose-Rate Space Irradiation Taking into Account High-Frequency Gate Bias Switches // 7th European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems RADECS 2003 Proceedings. – 2003. – P. 439-445.
  29. Беляков В.В., Зебрев Г.И., Першенков В.С. и др. Методы прогнозирования эффектов полной дозы в элементах современной микроэлектроники // Микроэлектроника. – 2003. – Т.32.   №1. – С.31-46.
  30. Zebrev G.I. Gorbunov M.S. Diffusion-Drift Model of Fully Depleted SOI MOSFET // MIEL 2006 Proceedings. – 2006.   Р.545-548.
  31. Zebrev G.I., Gorbunov M.S. Compact Physical Modeling of Fully Depleted SOI MOSFET // Proceedings SPIE.– 2006.  Vol. 6260, DOI:10.1117/12.683544.   620601P (8 pages).
  32. Zebrev G.I. Physical Modeling of Double-Gate Transistor // 24th International Conference on Microelectronics (MIEL) Proceed. – 2004.   V. 1   P. 303-306.
  33. Зебрев Г.И. Физические основы кремниевой наноэлектроники.   Библиотека ядерного университета. – М. : МИФИ. – 2008. – 286 с.
  34. Zebrev G.I. Nonequilibrium Diagrammatic Technique for Nanoscale Devices // Proceedings SPIE. – 2006.   Vol. 6260, DOI:10.1117/12.683544.   62601M (9 p.)
  35. Zebrev G.I. Graphene Nanoelectronics: Electrostatics and Kinetics // Proceedings SPIE.– 2008.  Vol. 7025. – P. 70250M   70250M-9.
  36. Zebrev G.I. Electrostatics and Diffusion-Drift Transport in Graphene Field Effect Transistors.   26th International Conference on Microelectronics (MIEL 2008) Proceedings. – 2008. – PP. 159-162.
  37. Zebrev G.I., Gorbunov M.S. Modeling of Radiation-Induced Leakage and Low Dose-Rate Effects in Thick Edge Isolation of Modern MOSFETs // European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems RADECS 2008 Proceedings. – 2008. – P. 459-464.
  38. Zebrev G.I., Gorbunov M.S., Osipenko P.N. Multi-scale Modeling of Low Dose-Rate Total dose Effects in Advanced Microelectronics // 26th International Conference on Microelectronics (MIEL 2008) Proceedings. – P. 591 – 594.
  39. Zebrev G.I., Gorbunov M.S. Modeling of Radiation-Induced Leakage and Low Dose-Rate Effects in Thick Edge Isolation of Modern MOSFETs // IEEE Transactions on Nucl. Sci. – 2009. – V.56.   №4. – 7 pages.
  40. Поверхностные радиационные эффекты в интегральных схемах // А.В. Согоян, Г. И. Зебрев, А.Ю. Никифоров, В.С. Першенков, А.И. Чумаков // Модель космоса" в 2 тт. // под ред. Л.И. Панасюка и Л.С. Новикова. – 2007.   Т.2.   Гл. 1.18. – С. 466-493.
  41. Зебрев Г.И. Моделирование эффекта низкой интенсивности в толстых окислах интегральных структур// ВАНТ. – в. 1-2. – 2005.
  42. Зебрев Г. И. Моделирование эффекта низкой интенсивности в толстых изолирующих слоях современных интегральных схем // Микроэлектроника.   2006. – Т. 35.   №3. – С. 209-216.
  43. Zebrev G.I., Pavlov D.Y. Radiation Response of Bipolar Transistors at Various Irradiation Temperatures and Electric Biases // European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems RADECS 2005 Proceedings. – 2006. – PG4-1   PG4-6.
  44. Zebrev G.I., Pavlov D.Y. Radiation Response of Bipolar Transistors at Various Irradiation Temperatures and Electric Biases // IEEE Transactions on Nucl. Sci. – 2006. – V.53.   №4. – P. 1981-1987.
  45. Зебрев Г.И., Анашин В.С. Усиление деградации электронных компонентов при низкоинтенсивном излучении космического пространства как эффект мощности дозы // ВАНТ. – 2009. – В.2. – С. 15-22.
  46. Экспериментальный метод прямого определения характеристик стойкости к одиночным радиационным эффектам с использованием ускорительного комплекса / В.С Анашин., Ю.Е. Титаренко, Н.Н Алексеев, В.Ф. Батяев, А.А. Голубев, Б.Ю. Шарков, В.А. Стебельков, В.В. Емельянов, Г.И. Зебрев, Н.В. Кузнецов // ВАНТ. – В. 3-4. – 2007.
  47. Прямой контроль стойкости электронной компонентной базы к ионизирующим излучениям космического пространства в части одиночных радиационных эффектов. Методологические аспекты" / В.С. Анашин, В.В. Емельянов, Г.И. Зебрев, Н.В. Кузнецов, Ю.Е. Титаренко " // Российская научно-техническая конференция "Элементная база космических систем" (Элементная база-2007), МНТОРЭС им. А.С. Попова. Тезисы докладов конференции – Сочи, сентябрь 2007г.
  48. Развитие информационных, методологических и структурно-технологических аспектов обеспечения стойкости радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к ионизирующим излучениям космического пространства / В.С. Анашин, В.В. Емельянов, Г.И. Зебрев, Н.В. Кузнецов, Ю.Е. Титаренко // Международная конференция "Авиация и космонавтика-2007". Тезисы докладов– М.: МАИ.   2007.
  49. Accelerator Based Facility for Characterization of Single Event Upsets (SEU) and Latchups (SEL) in Digital Electronic Components // V.S. Anashin, V.V. Emelyanov, G.I. Zebrev, I.O. Ishutin, N.V. Kuznetsov, B.Yu. Sharkov, Yu.A. Titarenko, V.F. Batyaev, S.P. Borovlev // A report at International Conference on Micro- and Nanoelectronics, October 2007, Zvenigorod, Russia.
  50. Проблемы проведения испытаний электронной компонентной базы на стойкость к воздействию одиночных частиц космического пространства / В.С. Анашин, В.В. Емельянов, Г.И. Зебрев, Н.В. Кузнецов, Б.Ю. Шарков, Н.Н. Алексеев, Ю.Е. Титаренко, В.Ф. Батяев, Р.С. Тихонов, С.П. Боровлев, В.И. Рогов, М.А. Бутко, В. К. Павлов, А.Ю. Титаренко // ВАНТ. – В. 1. – 2008.
  51. Программное обеспечение испытаний стойкости электронной компонентной базы к одиночным эффектам от воздействия естественных ионизирующих излучений космического пространства / В.С. Анашин, Н.В. Кузнецов, Г.И. Зебрев, И.О. Ишутин, А.Н. Петров // Тр. Пятой  международной научно-практической конференции “Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности”. –Т.13. – 2008.
  52. Исследование влияния схемотехнических параметров статической КМОП-ячейки памяти на стойкость к воздействию одиночных частиц ионизирующих излучений/ Е.А. Гагарин, В.Е. Шунков, Г.И. Зебрев. – Труды Научной сессии МИФИ. – Т.1.  2006. – С. 73-74.
  53. Physical Modeling and Circuit Simulation of Hardness of SOI Transistors and Circuits for Space Applications / G. I. Zebrev, M.S. Gorbunov, V.E. Shunkov.   RADECS Proceed.   2006.
  54. Parasitic bipolar effect in modern SOI CMOS technologies / G.I. Zebrev, V.E. Shunkov, M.S. Gorbunov // Proceedings SPIE.– 2008.  Vol. 7025. – P. 702516 -702516-8.
  55. Зебрев Г.И. Расчет интенсивности единичных сбоев от тяжелых заряженных частиц космического пространства// ВАНТ. – В.4. – 2002.  С. 95 – 98.
  56. Zebrev G.I., Ladanov I.A. PRIVET-A Heavy Ion Induced Single Event Upset Rate Simulator in Space Environment // European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems RADECS 2005 Proceedings. – 2006. – PC13-1 – PC13-5.
  57. PRIVET – Simulator Single Event Upset Rate in Digital Memory Cells Induced by Heavy Ions of Space Environments // G.I. Zebrev, I.O. Ishutin, V.S. Anashin/ A report at International Conference on Micro- and Nanoelectronics, October 2007, Zvenigorod, Russia.
  58. Зебрев Г.И. Метод оценки сечения нейтронно-индуцированных жестких отказов в ячейках КМОП-памяти // ВАНТ.– В. 1-2. – 2005
  59. Зебрев Г. И. Моделирование ионизационного воздействия нейтронов на элементы КМОП-технологий высокой степени интеграции // Микроэлектроника.   2006. – Т. 35.   №3. – С. 217-229.
  60. Useinov R.G., Zebrev G.I. Physical Model of Single Heavy Ion Induced Hard Errors // 7th European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems RADECS 2003 Proceedings. – 2003. – P. 249-254.
  61. Усейнов Р.Г., Зебрев Г.И., Физическая модель жестких ошибок, обусловленных тяжелыми заряженными частицами в ИС памяти, Труды Научной сессии МИФИ.   2004   Т.1.   С. 80-81.
  62. Zebrev G.I., Gorbunov M.S., Pershenkov V.S. Radiation Induced Leakage Due to Stochastic Charge Trapping in Isolation Layers of Nanoscale MOSFETs // Proceedings SPIE. – 2008.   Vol. 7025. – P. 702517-702517-8.
  63. Схемотехническое моделирование окон защелки в КМОП структурах под воздействием импульсного излучения при различных температурах / Г.И. Зебрев, Р.Г. Усейнов, М.Ю. Федоренко // Сборник тезисов Российской научно-технической конференции «Радиационная стойкость электронных систем – Стойкость-2008». –В.11. – 2008.  С. 39-40.
  64. Схемотехническое моделирование радиационно-индуцированной защелки в КМОП микросхемах при воздействии одиночных тяжелых ионов или импульсного излучения / Г.И. Зебрев, Р.Г. Усейнов, М.Ю. Федоренко // ВАНТ.– В. 2. – 2009. – С. 10-14.