Введение
ГЛАВА 1. Моделирование приборов кни технологии
1.1. Постановка задачи
1.2. Модель полностью обедненного КНИ мопт
1.2.1. Электростатика полностью обедненного КНИ МОПТ 14
1.2.2. Пороговое напряжение полностью обедненного КНИ МОПТ 16
1.2.3. Включение с нижним затвором 17
1.2.4. Влияние смещения на подложке на пороговое напряжение основного канала 17
1.3. Вольтамперная характеристика (ВАХ) КНИ МОПТ 18
1.3.1. Надпороговый режим работы ПО КНИ транзистора 18
1.3.2. Моделирование подпороговой характеристики ПО КНИ МОПТ 19
1.3.4. Результаты расчетов 20
1.4. Моделирование транзистора с двойным затвором (ДМОПТ)21
1.4.1. Электростатика ДМОПТ при симметричном включении 21
1.4.2. Диффузионный и дрейфовый ток в канале 23
1.4.3. Уравнение непрерывности для плотности тока в канале 25
1.4.4. Распределение плотности электронов вдоль канала 26
1.4.5. Время пролета электрона через длину канала 27
1.5. Вольтамперная характеристика (ВАХ) ДМОПТ 27
1.5.1. Два способа описания ВАХ ДМОПТ 27
1.5.2. Эффекты насыщения скорости 28
1.5.3. Баллистический транспорт носителей в канале 29
1.6. Выводы 31
ГЛАВА 2. Методы расчета радиациошіо-индуцированньгх токов утечки в транзисторах кмоп технологии «кремний-на-изоляторе»
2.1. Постановка задачи 32
2.2. Физическая механизмы радиационно-индуцированных токов утечки в моп транзисторах 32
2.2.1. Перенос и захват зарядов 33
2.2.2. Процессы релаксации захваченного заряда 34
2.2.3. Выход заряда в сильных полях 36
2.2.4. Радиационно-индуцированные токи утечки 36
2.3. Технология «кремний на изоляторе» (КНИ)37
2.3.1. Особенности КНИ технологий 37
2.3.2. Изоляция типа LOCOS и STI 40
2.3.3. Диэлектрическая изоляция мелкими канавками (sti) 41
2.4. Многоуровневый поход к моделированию радиационно-индуцированных токов утечки 43
2.4.1 .Физическая модель радиационно-индуцированных токов утечки 43
2.4.2. Результаты моделирования 45
2.4.3. Ток утечки после воздействия импульса ИИ
2.5. Экстракция параметров для spice моделирования токов утечки 49
2.6. Дозовые эффекты в наноэлектронных приборах 52
2.6.1. Мшфодозовые эффекты 53
2.6.2 Характеристики high-K диэлектриков и стойкость к микродозовым эффектам 53
2.7. ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. Моделирование аномальных эффектов низкой интенсивности в приборах биполярной и КМОП технологии
3.1. Постановка задачи 55
3.2. Особенности эффекта низкой интенсивности 55
3.3. Физическая модель усиления деградации при низкой интенсивности
3.4. Результаты расчетов зависимости выхода зарядов от мощности доз, температуры облучения и электрического поля 63
3.5. Моделирование конкуренции усиления выхода заряда и отжига при повышении температуры облучения и сравнение с экспериментом
3.5.1. Модель с одним типом дефекта 64
3.5.2. Модель с двумя типами рекомбинационных центров
3.6. Оптимизация процедуры испытаний 67
3.7. Эффекты низкой интенсивности в приборах моп-технологий
3.7.1. Эффекты ELDRS в МОП дозиметрах 69
3.7.2. Совместное описание эффекта временного логарифмического отжига и эффекта усиления выхода заряда при низкой интенсивности 70
3.7.3. Учет влияния эффектов низкой интенсивности на токи утечки в МОПтранзлсторах 71
3.8. Выводы 74
ГЛАВА 4. Схемотехническое моделирование параметров чувствительности ячеек памяти при воздействии сбоев тяжелых заряженных частиц и протонов космического пространства
4.1. Постановка задачи 75
4.2. Моделирование одиночных сбоев 78
4.2.1 Моделирование импульса ионизационного импульса тока, вызванного прохождением ТЗЧ 4.2.2. Физика переключения в ячейке статической памяти 79
4.2.3. Зависимость критического заряда ячейки статической памяти от ее схемотехнических параметров
4.2.4. Зависимость критического заряда ячейки статической памяти от дозы предварительного облучения
4.3. Паразитный биполярный эффект в КНИ КМОП ИМС 86
4.3.1. Физическое моделирование паразитного биполярного эффекта 86
4.3.2. Схемотехническое моделирование паразитного биполярного эффекта 88
4.3.3. Биполярный эффект и сбоеустойчивость ячейки памяти 89
4.3.4. Экспериментальное исследование биполярного эффекта в КНИ 91
4.4. Методы повышения сбоеустойчивости статической памяти 92
4.4.1. Повышение сбоеустойчивости стандартной ячейки памяти 92
4.4.2. Учет особенностей технологии на этапе проектирования 93
4.5. Перспективы развития наноразмерных радиационно-стойких кни кмоп технологий 4.6. Выводы 94
Глава 5. Методы расчета интенсивности одиночных сбоев от тяжелых заряженных частиц и протонов космического пространства
5. 1. Постановка задачи 95
5.2. Основные концепции и физические приближения модели 96
5.2.1. Основные приближения 96
5.2.2. Линейная передача энергии (ЛПЭ) 96
5.2.3. Чувствительный объем 97
5.2.4. Критическая энергия и критический заряд 97
5.2.5. Вероятность сбоя как стохастическая величина и функция чувствительности 98
5.2.6. Распределение длин хорд 99
5.2.7. Усреднение по ЛПЭ спектру 100
5.3. Общий метод вычисления частоты отказов
5.3.1. Общая формула 101
5.3.2. Области оптимальных сбоев 102
5.4. Связь с предыдущими работами 104
5.4.1. Подход Брэдфода 104
5.4.2. Подход Пикеля 104
5.4.3. Подход Адамса 104
5.4.4. Подход Питерсена (Figure-of-Merit approximation) 104
5.4.5. Метод эффективного потока (Effective Flux Approximation) 105
5.5. Феноменологический подход к расчету интенсивности сбоев 106
5.5.1. Метод расчета скорости сбоев, основанный на сечении 106
5.5.2. Расчет сечения с помощью усреднения по длинам хорд 106
5.5.3. Расчет интенсивности с помощью усреднения по углам 107
5.5.4. Экспериментальные аспекты
5.6. Программный комплекс «осот» для прогнозирования скорости одиночных сбоев в условиях космического пространства 109
5.7. Выводы 111
ГЛАВА 6. Моделирование эфектов ионизационного воздействия нейтронов на элементы кмоп технологий высокой степени интеграции
6.1. Постановка задачи 112
6.2. Механизмы ядерных взаимодействий
6.2.1. Неупругие взаимодействия 113
6.2.2. Упругие взаимодействия 1 із
6.2.3. Интенсивность нейтронно-индуцированных ядерных взаимодействий 114
6.2.4. Нейтронно-индуцированная ионизация 115
6.2.5. Эффективное значение флюенса вторичных частиц 11 б
6.3. Микродозиметрический аспект ионизации в чувствительных микрообъемах і і 7
6.3.1. Чувствительный объем 117
6.3.2. Оценка критического заряда по току утечки 118
6.3.3. Приближение малых объемов 119
6.3.4. Приближение больших объемов 119
6.4. Вероятности и сечения отказов 120
6.4.1. Сечение отказов при единичных событиях 120
6.4.2. Учет распределения вторичных частиц по ЛПЭ 124
6.5. Обратимые сбои от нейтронов и протонов 126
6.5.1. Корреляции между протонными и нейтронными сбоями 126
6.5.2. Оценка сечения насыщения отказов от нейтронных реакций 127
6.5.3. Расчет интенсивности нейтронно-индуцированных ядерных реакций в приближении большого чувствительного объема 128
6.6. Выводы 130
ГЛАВА 7. Схемотехническое моделирование радиационно индуцированной защелки в кмоп микросхемах при воздействии одиночных тяжелых ионов или импульсного излучения
7.1. Постановка задачи 131
7.2. Моделирование защелки от отдельной частицы
7.2.1. Двухтранзисторная эквивалентная схема паразитной тиристорной структуры 132
7.2.2. Моделирование зависимости критического заряда от параметров эквивалентной схемы 134
7.3. Моделирование защелки от импульсного ионизирующего излучения 135
7.3.1. Эквивалентная схема для моделирования глобальных ионизационных эффектов 135
7.3.2. Моделирование импульсного воздействия с учетом эффекта просадки
7.4. Моделирование эффекта окон 139
7.5. Методы борьбы с защелкой 142
7.6. Заключение 143
Заключение 144
Список литературы
