автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Функционально-интегрированные структуры СБИС субмикронного топологического диапазона с повышенной стойкостью к внешним воздействиям

На правах рукописи Для служебного пользования Экз.№

МУРАШЕВ ВИКТОР НИКОЛАЕВИЧ

Функционально-интегрированные структуры СБИС субмикронного топологического диапазона с повышенной стойкостью к внешним

воздействиям

Специальность: 05.27.01 - Твердотельная электроника, микроэлектроника и нанозлектроника.

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени Доктора технических наук

Москва - 1999г.

Работа выполнена на кафедре полупроводниковой электроники и физю полупроводников Московского Института Стали и Сплавов (технологическо! университета).

Научный консультант Доктор технических наук, профессор Ладыгин Е.У Официальные оппоненты:

Доктор_технических наук, профессор Емельянов А.]

Доктор_физико-математических наук, профессор Аладинский В.Ь

Доктор _технических наук, профессор Прохоцкий ЮЛ

Ведущая организация НИИ "Пульсар".

Защита состоится " декабря 1999 г. в 10 часов ]

заседании специализированного Диссертационного Совета _в НИ

микроприборов___________'

_по адресу 103460. г. Москва Зеленоград. НИИМП

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИМП _

Автореферат разослан^ ноября 1999 г.

Ученый Секретарь Диссертационном Совета 0.1420601 кандитатфиз.-мат. наук_Мартынов В.П.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

3.1. Актуалькость темы

Развитие литографической техники последних лет позволило ведущим странам Запада, Японии и США перейти к освоению в промышленной технологии СБИС с минимальными топологическими размерами до 0,3 мкм, при этом планируется в 2000-ом году начать переход на еще более малый размер -0,17 мкм.

Данное обстоятельство создало новую ситуацию в микроэлектронике, которая характеризуется тем, что вертикальные размеры активных областей элементов микросхем становятся соизмеримыми с планариыми размерами, т.е. транзисторные структуры элементов микросхем становятся "трехмерными". С другой стороны, резкое уменьшение планерных размеров конструкций элементов привело к серьезному обострению существующих проблем в микроэлектронике и возникновению новых, среди которых наиболее важными являются: физические ограничения, связанные с. предельно высокими электрическими полями в активных областях приборов; технологические — связанные со статистическими флуктуация ми легирующих примесей и необходимостью рынолнения огромного числа малонадежных межсоединений элементов микросхем, схемотехнические - связанные с увеличением энергопотребления и большим разрывом в быстродействии транзисторов и самих СБИС; ограничения по стойкости СБИС к ВВФ, связанные с соизмеримостью вносимых дефектов с размерами активных областей структур и г.д.

Рассматривая данные проблемы, автор диссертации убедился в том. что успешная модернизация и разработка СБИС нового поколения, теп боже с повышенной устойчивостью к ВВФ, могут быть более эффективны на основе использования и дальнейшего развития идей функциональной интеграции. Исходя из этого, тема диссертационной работы направлена на решение актуальной проблемы микроэлектроники - развитее теоретических концепций и методов функциональной интеграции ИС, и разработку на их основе функцнонально-ннгегрированных структур (ФИС) для СБИС с уровнем интеграции, энергодинамики и стойкости к ВВФ, существенно превышающим аналогичные параметры интегральных схем на основе традиционной элементной базы-

Настояшая работа является обобщением результатов теоретических и экспериментальных исследований в области методов конструирования функционально-интегрированных структур для нового поколения СБИС топологического диапазона менее 1,0 мкм. Отдельные экспериментальные разработки для подтверждения эффективности предложенных методов проведены на структурах с топологическими размерами более 1мкм (по причине отсутствия технологической базы).

э

Решением поставленных задач будем считать доказуемостт экспериментальными и расчетными методиками преимущества предложенных i работе новых технических решений ФИС над традиционными.

1.2 Состояние проблемы.

Проблема создании фунедноналшо-интегрированной элементной базы СБИС является сложной и многоплановой, т.к. включает в себя поиск новы* взаимосвязанных приборных., схемотехнических и технологических решений.

Первые идеи о возможности функциональной интеграции элементной базы микросхем возникли в начале 60-тык годов в связи с гипотетическим предположением, высказанным А. Даммером еще в 1952 г. "о возможное™ представления электронного оборудования в виде твердого блока, не содержащего соединительных проводов и выполняющего заданные логические функции за счет организации структуры". По существу, данная идея А. Даммера и аналогичное идеи Зворыкина В.Н., Винера Н., Зи С., Депарда Р. и др., нашли блестящее воплощение еще в 60-тых годах в специализированных СБИС, в частности: в схемах ПЗС приемников оптическою изображения, в схемах оперативной динамической памяти ДОЗУ и электрически программируемой энергонезависимой памяти Э11ПЗУ.

В 70-тых годах элементы функциональной интеграции появились в конструкциях логических элементов для универсальных СБИС, Среди наиболее важных достижений в этом направлении отметим изобретение Слобом Д. и Хартом Н. инжекционной логики (И2Л) и Кремлевым В.Я. - инжекционно-полевой логики ("ИШ1").

Следует отметить, что функциональная интеграция сказалась весьма эффективной для микросхем малой интеграции, в частности, силовых схем IGBT.

Восьмидесятые годы, в связи с появлением КНИ технологий, характеризовались успешным использованием принципов функциональной интеграции при разработке так называемых трехмерных интегральных схем. Отметим значительный вклад российских ученых Стафсева В.И., Кармазинского A.B., Кремлева В.Я., Королева М.А., Федотова Я.А. и др. в развитие данного направления. Наиболее важные этапные достижения в области функциональной интеграции в микроэлектронике систематизированы в табл.1.

К сожалению, функциональная интеграция элементов микросхем, как правило, приводит к существенному усложнению конструкции и технологии изготовления ИС. Данное обстоятельство значительно ограничило использование "И 2Л", "ЙШГ' - логик и трехмерных конструкций в практике производства СБИС. В настоящее время ситуация в микроэлектронике заметно изменилась. Это связано с тем, что основные активные элементы ИС -субмикронные транзисторы, сами стали более сложными конструктивно-технологическими объектами, имеющими специфический характер работы.

Данное обстоятельство и ряд других выявили необходимость систематизации, переоценка известных и развития новых методов и принципов функциональной интеграции СБИС.

1.3 Цель работа.

Развитие научных основ функциональной интеграции СБИС с экстремально высоким уровнем интеграции, энергодинамики и стойкости к ВВФ. Поставленная цель достигается за счет решения следующих задач:

- теоретического обобщения и классификации существующих технических решении н методов синтеза функционально- интегрированных структур (ФИС);

- разработки новых методов синтеза ФИС на всех уровнях интеграции;

- создание математических моделей для гналтаа физических аспектов работы синтезированных функционально-интегрированных транзисторов и логических элементов СБИС в нормальных условиях н условиях воздействия ВВФ; -разработки новых технологий для изготовления ФИС;

- постановки и реализации технологических экспериментов по исследованию характеристик предложенных ФИС;

- сравнительного анализа, показываюшего преимущество предложенных ФИС над традиционными структурами по быстродействию, интеграции и стойкости к ВВФ;

- использования разработанного математического обеспечения для анализа реакции СБИС на дотстш» импульсных ВВФ в отраслевых организациях электронной и атомной промышленности;

- внедрения разработанных схемотехнических, конструктивно-топологических и технологических решений в электронной и атомной промышленности.

1.4 Предмет и методы исследований.

Предметная область исследований и интересов автора состоит в развитии теоретических концепций и методов функциональной интеграции кремниевых СБИС. Исследования направлены на разработку новых функционально-интегрированных структур на всех четырех уровнях интеграции -транзисторном, фрагмента схемы, конструкции матричного накопителя и микросхемы в целом, стличаюачссся повышенной энергоцинамикон, стойкостью к ВВФ и степенью интеграции (до 109 элементов на кристалле).

Методологической основой разработки методов синтеза структур является эвристический подход. Анализ физических аспектов работы новых функциональных транзисторов и логических элементов в нормальных условиях и условиях ВВФ базируется на аналитических и численных решениях системы дифференвдлалышх^раьиетай ъ частных производных параболического тана.

1.5. Научная новизна работы.

1. На основе проведенного сравнительного анализа структурно-топологических решений ФИС СБИС:

Предложена четырех-уровневая классификация, позволяющая установить однозначное соотаетстьке ФИС и традационннх структур СБИС и прогнозировать пути их эволюционного развития;

разработаны и использованы для поиска перспективных функционально-иитегрированных транзисторных (ФИТ) структур новые методы их синтеза, основанные на введении новых представлений о транзисторе, как функциональном элементе с общими областями, образующими другие виды транзисторов: транзисторе, в котором имеются "виртуальные" активные области, формируемые электрическим полем; "конвергируемом" транзисторе, который работает на различных физических эффектах в зависимости от условий работы.

- разработан и использован для поиска перспективных конструкций функционально-интегрированных логических элементов (ФИЛЭ) и устройств (ФИУ) метод синтеза, основанный на минимизации общего числа активных областей транзисторных структур и контактов к ним путем использования целенаправленной итерационной процедуры перебора активных областей транзисторов в ограниченном кубическом пространстве до достижения технологически реализуемого варианта конструкции.

разработан и использован для поиска более простых технологических решений метод деинтеграцин (декомпозиции) технологически сложна« функциональных элементов, используемых в СБИС, пугем понижения многомерности их конструкций.

2. Впервые предложены математические и физические модели, описывающие:

- специфический характер ВАХ предложенных ФИТ транзисторов "ТУН-МОЛ-ДЦГиТГТДЗ":

- кинетику накопления заряда в элементах памяти энергонезависимых ЗПТГЗУ;

- ионизационные процессы в полупроводниковых элементах при высоких уровнях импульсного излучения;

- характер и особенности усиления ионизационных токов в. детекторах радиационных частиц.

3. Впервые предложены и защищены патентами и авторскими свидетельствами в России и за рубежом:

3.1. Конструктивно-технологические методы повышения стойкости БИС к действию ВВФ.

3.2. Классы новых функционально-интегрированных транзисторов (ФИТ), включая:

- БИ-МОП- транзистор с распределенными параметрами;

- МОП-БИ-транзисгор;

- транзистор с д войным управлением (ПТДЗ);

- туннельный МОП-ДШ-транзистор.

3.3. Класс ФИЛЭ для матричных и заказных логических БИС, включая:

- трехмерные К-МОП элементы со структурой кремний на изоляторе (КНИ);

- К-М0П-ТУН-Д1П элементы с КНИ структурой;

- "И-НЕ" униполярные логические элементы

3.4. Новый класс функциональных элементов памяти оперативных (ОЗУ), репрограммируемых (РГОУ) и постоянных (ПЗУ) запоминающих устройств, в частности:

- элементы памяти статического ОЗУ на ПТДЗ структурах;

- элементы памяти динамического ОЗУ на биполярных структурах;

- функционально-интегрированные БИ-МОП элементы памяти для РИЗУ ;

- "водородный" к "электрофототшй" элементы памяти с мембранной МОП структурой для РЛЗУ (с возможностью достижения уровня итеграшш 1Гбит/кристалл).

3.5. Новый класс последовательных функциональных устройств нейронного типа, на базе которых могут быть реализованы с высокими параметрами:

- сенсоры газов, температурного и магнитного полей;

последовательные сверхскоростные постоянные и оперативные запоминающие устройства;

- устройства приема и отображения оптической информация (сканеры, дисплеи нового поколения);

- коорлднатно-ирсмсиные иптегоальные детекторы заряженных частиц и т.д.

1.6. Практическая значимость полученных в диссертации результатов заключается в том, что:

1. Предложенные методы расчета позволяют оценить реакцию полупроводаккоаых. приборов и микросхем на действие импульсных и непрерывных ВВФ и легли в основу отраслевых стандартов ОСТ П.073.060 76 и ОСТ 11.073.059.76;

2. Схемотехнические н конструктив но-технологяческие решения обеспечили:

- повышение устойчивости к ВВФ БИС серий 1822, 533, 537, "Инструмент", БМК ХМ-15, БМК-МАЖОР до требуемых уровней; предельных требований;

3. Структурные и физико-технологические решения нового класса функционально-интегрированных транзисторов (ФИТ) первого уровня интеграции ИС обеспечили возможность разработки и экспериментального исследования:

- "туннельного МОП-ДЦГ' транзистора, позволяющего повысить быстродействие К-МОП ИС в 2-3 раза и уменьшить занимаемую площадь на кристалле относительно традиционного аналога в 2-3 раза при одновременном упрощении технологии изготовления микросхем;

- функционального транзистора с "виртуальной" подзатворной областью (транзистора с двойным полевым управлением (ПТДЗ)), позволяющего достичь предельных требований по стойкости микросхем к ВВФ

7

и обеспечить реализацию малошумящего зарядо-чувствнтельного усилит технологически совместимого с ПЗС приборами изделия;

- «конвертируемого» функционального транзистора, позволяют повысить быстродействие 1С-МОГ1 СБИС на монокремнии в 3-5 раз;

функционально-интегрированного униполярно-биполяр! транзистора, позволяющего повысить стойкость микросхем к фактору И быстродействие ТТЛ вентилей в 1.5 - 2 раза;

4. Схемотехнические, структурные н конспруктивно-технологичес решения нового класса функционально-интегрированных логических элеме! (ФИЛЭ) второго и третьего уровней функциональной интеграции обеспеч разработку и экспериментальные исследования:

- «БИ-К-МОП» логических вентилей для СБИС на монокреш превосходящих традиционные IC-МОП вектили но быстродействию в 3-5 при сохранении идентичных размеров и технологии изготовления;

- «БИ-К-МОП» вентилей с КНИ структурой, превосходящих «Bf МОП» вентили по интеграции и быстродейстащо более чем в 2 раза упрощении технологии изготовления;

- "К-МОП-ТУ1{-ДЩ" туннельных логических вентилей для CK типа матричных БМК со структурой КНИ (кремний на изолято превосходящих традиционные K-МОП вентили по быстродействию интеграции (а 1,5 раза), технологичности и стойкости к ВВФ;

- "И-НЕ" униполярных логических вентилей на базе транзист "ПДТЗ" для магричных БМК, отаичакяцтася от традиционных лучаи показателями по интеграции и мощности потребления (на порядок) работающих при напряжении литания - 0.6-0.8 В;

- элементов памяти для статического К-МОД ОЗУ ПВ (емкое -4Мбит при Lt=1.5mkm) на основе "БИ-К-МОП" и ПИК элемен-превосходящих традиционные K-МОП триггеры по итеграции (более чем i раза) и быстродействию (более чем в 10 раз);

водородного и "элекхро-фотонного" элементов пам) позволяющих повысить быстродействие и степень интеграции РПЗУ (более1 на порядок) и достичь уровня информационной емкости порядка 1Гбит кристалл (при топологической норме Lt~0. 17 мкм);

- двух-затворного элемента намята типа "FAMOS", отличакицег более простой технологией изготовления к надежностью работы i несущественном увеличении занимаемой площади кристалла (~20%);

5. Схемотехнические, структурные я конструктивно-техиологичес решения нового класса функционально-интегрированных устройств (Ф1 четвертого уровня функциональной интеграции обеспечили разработку экспериментальное исследование;

а) матричного накопителя для РПЗУ емкостью свыше ~1 Г'бш произвольной выборкой информации, являющегося монолитной едш конструкцией, в которой полностью отсутствуют межсоединения ме>

элементами памяти, для реализации которой необходимы лишь две песовмешаемые фотолитографические операции;

б) последовательного функционального динамического запоминающего устройства (аналога 113С приборов), иа базе которого созданы макетные образцы:

- координатного детектора а -частиц с точностью разрешения по координате на плоскости не хуже ЗхЬг и по времени прихода радиационных частиц не более -0.3нс;

- сенсора температуры с точностью измерения ±0.01°С;

- скоростного последовательного ЗУ со временем выборки менее ~1нс, потребляющего минимальную энергию и нечувствительного к отказу значительной части элементов матрицы;

- скоростного фотоприемпого устройства (сканера) со временем выборки оптической информации менее ~1нс, недостижимого для ГВС приборов;

- простого управляющего устройства для жидко-крнсталличсского дисплея с возможностью ввода информации фотопером.

6. Использование предложенных технологических решений позволило:

- с помощью радиадиошю-теринческого процесса (РТП) на 2 порядка снизить чувствигельио&ъ МДГ1-гранзисторов к фактору СЗ и повысить устойчивость К-МОП ИС серий 537,1822, изделий, БМК-"МАЖОГ', "ИНСТРУМЕНТ' «о предельных требовато». "«акдарта;

- на основе способа изготовления «иостнковыхг- КИЙ структур обсспсччтт. ''ьлазиполную" д.ч эле.мричискую изолягуго бшшлмртзх транзисторов и повысить их устойчивость к" фактору И2 до предельных требований;

- обеспечить изготовление тестовых МОП транзисторных структур со свгрхмадой длиной канала (0,1-0,2 мкм\ меньшей, используемой топологической нормы (1л >1,5 мкм);

- с использование?* способа изготоклення матричных накопителей позволяет получить сверхсовмещеннке МОП структуры с шагом в две топологические нормы;

- на базе способа термического отжига МОП структур в условиях внешнего электрического ноля удалось на порядок снизить плотность поверхностных состояний и достичь уровня Ю'-Ю10 см -2.

Перечисленные результаты, защищенные рядом авторских свидетельств и патентов, позволили поддержать российский приоритет в таких важнейших направлениях развития микроэлектроники, как СБИС оперативной и энергонезависимой памяти, матричные БМК, интегральные сенсоры, фотопрнемные устройства, плоские теплей.

1.7. Внедрение результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы в более двадцати и ОКР, выполнявшихся по важнейшей тематике электронной промышленн Минвуза, Министерства атомной промышленности и Академии Наук РФ. диссертации и внедрение ее научных и практических результатов связ; плановыми НИР и ОКР МИСиС, НИИ «Электростандарт», НИИ "Саш АООТ «НИИ МЭ завод Микрон», НИИ Микроприборов, КБ "Вым Российского научного центра "Курчатовский институт", НИИ Прс технологии микроэлектроники АН, Физического института АН им. Лебедева.

Основные научно исследовательские результаты диссертации изложх пята учебных пособиях, и внедрены в учебный, процесс в МИСиС подготовке инженерных и научных кадров в области микроэлектроники.

Экономический эффект, полученный от использования отрасл стандартов ОСТ 11.073.060'76 и OCT U.G73.059.76 на микросхемах серий 1822, БМК-МАЖОР, ИНСТРУМЕНТ и т.д. и макетных изделий а-детек ПЗС-фотоприемника, подтвержденный актами внедрения, составляет боле млн. руб.

1.8. Автор защищает:

1. Чепфсх-уровIшзуго сискму классификации и иденшфик функц1:онально-1^пс1рированных структур СБИС.

2. Методики синтеза м декомпозиции конструкта технологических решешш функционально-интегрированных струкгу] транзисторов, логических "леметов. фраг'Л'с ггов и устройств СКИС.

3. Новые классы иатешночистых. транзисторов, вкл "конвертируемый МОП", "ТУН-МОП- ДШ" и "ПТДУ транзисторы.

4. Новые классы паг.гешночистых функционал шттегрировшпых логических элементе, включая трехмерные логически МОП "И-НЕ" элементы, К-МОИ-ТУН-ДШ элементы с КНИ структурой, НЕ" униполярные низковольтовые элементы, отличающиеся от традицио! аналогов более высокой плотностью компоновки и энергодинамикой.

5. Новые классы патентно чистых функциональных элеме памяти, включая ячейки памяти для статического К-МОП ОЗУ и динамичес ОЗУ, "водородный" и "элестрофототаый" элементы памяти с мембра структурой для энергонезависимого РПЗУ с рекордным уровнем ингеграцш

6. Новые классы пагентночистых функционал интегрированных устройств нейронного типа, на базе которых могут I реализованы электронные приборы с уникальными эксплуагациони параметрами, в частности, сенсоры, сканеры, устройства приема и отображ информации, детекторы частиц и т.д.

7. Оригинальные технологические решения, включающие: пнационно-термнчесюш процесс, повышающий стойкость К-МОП и полярных БИС к действию фактора СЗ; процесс изготовления КНИ структур 'квазиполной" изоляцией, повышающий быстродействие биполярных ИС и их зйкость в 2-3 раза; процесс изготовления МОП транзисторов с сверхмалой иной канала —0.1-0.5 мкм; термоэлектрический процесс формирования сидов, стойких к действию фактора СЗ и имеющих низкий уровень верхностиых состояний (Nss~5-109-10,a см"2)

8. Результаты экспериментальных исследований и математического »дотирования функционально-штегрнрованных структур «ПТДЗ», «ТУН-ОП-ДШ» и "конвертируемого" транзистора.

9. Математические модели описания реакции элементов СБИС па тульсное и статическое воздействие ВВФ.

J0. Результате расчета и проектирования предложенных элементов устройств микроэлектроники.

1.9. Обоснованность полученных результатов и выводов.

Основные результаты я выводы, сформулированные в диссертации, ¡дтверждаются успешным внедрением иа предприятиях электронной и омноЗ промышленности, а тюсе их соответствием теории и нраюгже ¡временной физики полупроводниковых интегральных структур.

Í .10. Публщсанщт,

По теме диоссртащт опубликовано 99 гзчтпых работ, в том числе 41 -атъи. 5 учебных пособий и 50 ангорских свидетельств и патентов.

1.1!. Апробация работы.

Результаты исследований, составляющие содержание диссертации, экладывались на:

- XIV Вузовской научно-технической конференции на секции Электрофизические науки" (24-26 апреля 1978 г. г. Кишинев).

VI Республиканской научно-технической конференции Рнзическне проблемы МДП интегральной электроники" (28-30 мая 1990 г. г. евастополь).

- Ш Межотраслевой научно-технической конференции "Надежность качество изделий электронной техники" (24-28 мая 1992 г. г. Севастополь).

- И Научно-техническом семинаре "Проблемы технологии КНИ груктур и приборов на их основе" (1-2 апреля 1994 г., г. Зеленоград).

- Международной конференции по микроэлектронике "Элементная аза СБИС с КНИ структурой" (Ю-20 декабря 1994г., г. Звенигород 1оско»ской обл.).

а

- Международной конференции "КНИ сенсоры с высокой чувствительностью и высокой рабочей температурой" (10-15 ноября 1995 г., г. Туссон, США).

V Международной конференции "Применение ядерной технологии" (2-15 июня 1996 г., г. Крит, Греция).

- Международной конференции "Взрывные детекторы для безопасности" (12-15 ноября 1996 г., Атлантик-Сити, США).

- Международной конференции "Датчик-97" (16-17 июня 1997г., Чикаго, США).

- V Международной конференции "Применение и.'н детекторов в науке и технике" (№-22 мая 1998г.,г. Рига, Латвия).

- Международной конференции "КНИ технология и приборы" (1998г., г. Киев).

- II Юбилейной научно-технической конференции "Разработка, технология и производство полупроводниковых ми1фосхем"(16 марта 1999г., г Зеленоград, завод «Микрон»).

- 26 Международной научной конференции «Космические частицы и их детектирование"' (17-25 августа 1999г., Сслит-Сити, США).

- Научной Российской конференции "Стойкость электронных систем" (НИИ ирьборов, г. Дыткариш, 1 -3 июня 1999)

2.0. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Структура 'л объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения. списка литературы m 225 шпменовашш и приложения.

Объем диссертации 313 страниц, го которых 275 страниц занимают расчеты и рисунки, 20 страниц - список литературы, и 18 страниц — приложение.

Во введении: Обосновывается актуальность проблемы , сформулирована цель рабоггы, определены задачи исследования, научная новизна и практическая ценность результатов диссертационной работы, выносимые на защиту научные положения к результаты.

В первой главе: приведены результаты анализа эволюционного развития элементной базы СБИС показывающие, что наряду с основным фактором прогресса современной микроэлектроники - «технологией малых размеров», значительные результаты могут быть достигнуты благодаря использованию идей и методов функциональной интеграции транзисторных структур элементной базы СБИС.

Известные функционально-интегрированные структуры (ФИС) предложено классифицировать но 4(Хуровневому иерархическому принципу: функционально-интегрированный транзистор (ФИТ), фрагмент (ФИФ), логический элемент (ФИДЗ) и устройство (ФИУ). Для установления

взаимосвязи между уровнями интеграции предложена соответствующая блок-схема.

Исследования «исторического пути» развития идей функциональной интеграции и анализ наиболее ярких технических решений с их использованием показали, что наиболее значительных результатов функциональная интеграция достигла в области специализированных СБИС: приемников оптического изображения (TOC), устройств оперативной (ДОЗУ) и перепротраммируемой (ЭППЗУ ) памяти, схем малой интеграции ÏGBT

Отмечается вклад в развитие идей функциональной интеграции отечественных и зарубежных ученых (см. та6л. !. 3).

В области цифровых универсальных СБИС функционально-интегрированные структуры имеют ограниченное применение (И2Л-логика, "трехмерные" К-МОП вентили и др.). Это связано с тем, что несмотря на возможную эффективность функциональной интеграции на всех четырех указанных уровнях, она, как правило, приводит к усложнению конструкции и технологии изготовления СБИС (иногда вполне допустимому). Однако важным является то обстоятельство, что возможны исключения из этого правила, когда функциональная интеграция значительно упрощает конструкцию и технологию тготовления микросхем.

Показано, что постоянное уменьшение топологических размеров до субмикронных величин (0.17^1,0 мкм), характерное для современных технологий, привело к резкому обострению существующих физических, конструктивнотехно.тогнчееких и схемотехнических проблем в микроэлектронике. При этом отмечается, что субмикронные транзисторные структуры становятся трехмерными и бо.ьее сложными функциональными элементами, чем традиционные одно- и двухмерные структуры, и имеют специфический характер работы.

На основе проведенного анализа делается вывод, что ускорение прогресса в создании элементной базы СБИС нового поколения возможно на основе использования и развития идей функциональной интеграции элементной базы СБИС.

Вышеизложенные выводы определили направление научных исследований диссертационной работы по развитию научных основ функциональной интеграции СБИС субмикронного топологического диапазона дая различных области применения в микроэлектронике с экстремально высокой интеграцией (ло ~109 ал ./см2) и повышенной стойкостью к ВВФ.

Сформулированы основные задачи и этапы выполнения работы:

• проведение классификации известных ФИ структур на всех четырех уровнях;

• разработка идентификационных таблиц традиционных структур СБИС и их футткциоиально-унттегрированных аналогов;

• создание методологии синтеза ФИ структур СБИС;

• разработка новых ФИ структур для основных классов микросхем с высокими параметрами по интеграции, энергодинамике и стойкости к ВВФ;

• подтверждение преимущества разработанных ФИС СБИС над СБИС с традиционными структурами расчетными и экспериментальными методами.

Во второй главе: представлена система классификации ФИ структур по иерархическому принципу класс-вид-разновидность, которая в сжатом виде представляет собой ряд таблиц соответствия традиционных транзисторов (табл.2.1), фрагментов схем (табп.2.2), простейших логических элементов (табл.2.3), матричных И С (табл. 2.4) и их функциональных аналогов. Данные таблиц используются для определения основных тенденций эволюционного развития ФИТ, ФИФ, ФИЛЭ, ФИУ и направлений поиска их новых перспективных классов, видов н разновидностей [8].

2.1 Функционально - интегрированиие транзисторы.

Показано, что ФИТ отличаются от традиционных транзисторов тем, что являются существенно более сложными объектами, обладающим целым рядом новых свойств, в частности: способностью к «конвертируемости» (т.е. переходу' из одного типа в другой); способностью содержать в себе ограниченное множество приборов с различными физическими механизмами функционировании; способностью к «виртуальному» формированию сс^чх активных областей; способностью адаптации своих гараметряч«кн:ч характеристик я т.д. В целом ряде случаев физически осяонок фуикцион-альпок интеграции может быть полезное использование эффекта возникновения паразитных полевых структур в традиционных биполярных интегральных стр$ хгурах, и соответсвенно - паразитных биполярных стр) юур в традиционных МОП и КМОП интегральных структурах

На г-едавании данных концепций предложен метод ¡.и'.п «а., основанный на «растяжке» активных транзисторных областей, формировании на них дополнительных электродов и выделении транзисторных структур с иным физическим механизмом функционирования. Таким образом, в отличие от традиционных транзисторных элементов микросхем, транзисторных элементов, работающих, как правило, на одном принципе переноса тока (основными или неосновными носителями заряда), в функцноналшо-интегрировашшх транзисторных структурах могут быть использованы одновременно полевые и биполярные активные элементы.

Идентификационная таблица 2.1.

Одномерные транзисторы.

БТ

Ш

пт

Ш

моп

J

с з и

Класс-Ф.И.Т. с "О.О."

бипт

—сГ1 |

МП

и иг 31 а и'и И1,г 31 а,г з!

К Э Е К

Класс - Ф.И.Т. с "В.О."

нтдз

и,

Ту и - МОП-0.Ш

би-пт

Класс - Ф.И.Т. трехмерные.

п-би-т

моп-инв. . ' .

»СГ

иг 1Н сг

эгП

Вт. и:3« Э1

ЮЯ4

(О С4 )

сг „зг.И!..

Идентификационная таблица 1-2

Фрагменты СБИС .

ш Схема Дарлингтона Е Двухвходовая ИЛЛ 0 Полутргатер

Ту—[ и"ГН!г V- Т. р-1 Т2 «ш.р п.1'* п Ц» т7| •

А 1ГЧ.Ц» 1-1—.и«« " и*.

Классические

ШАЖИ

7\

Функдионально-интегрированные

V«-. Чш Уш, V,

ЙЙ-МОП

IV)

I

®

би-м0п

птдз-ни

Х-диод

гтПг

2.2. Обобщенный эвристический подход к синтезу структур 2°'° и 3"° чя интеграции ФИЛЭ.

Предложен графический подход к синтезу ФИС и ФИЛЭ [11] (см. 1.5), отличающийся от известных большей эффективностью при генерации логически реализуемых структур. Суть данного метода заключается в ующих последовательных действиях:

■ формирование исходной двух, трехмерной структурной модели, зоениой на базе традиционных транзисторных структур;

■ декомпозиция конструкций, составляющих электрическую схему дасторов на работа? области;

■ сборка фунщионально-шгтегрированных транзисторных структур в ¡пленном кубическом пространстве;

■ процедура последовательного перебора всех возможных вариантов того расположения ФИТ транзисторов, при сохранении электрических й и отдельных рабочих областей (аналогично процедуре в игре «Кубик-к»), до объединения всех или часта эквипотенциальных рабочих областей асно электрической схеме) транзисторов;

■ анализ эквивалентной электрической схемы, технологической тзуемостк, интеграции и энергодинамтси;

■ комбинация полученных на предыдущем этапе ФИС структур до гения смежных эквипотенциальных разнотипных областей., которые в 1е их расположения на поверхности кристалла склеиваются рабочими утями силицидов;

■ анализ полученных на предыдущем этапе ФИС структур на наличие >квнпотенцнальных однородных областей, которые «связываются» с щью идентичных ¡-п (ьр) областей;

* анализ эквивалентной электрической схемы, технологической ауемости, интеграции, энергодинашгки и, в случае недостижения 1ных требований, проведение повторной процедуры указанных действий меньшении топологических размеров активных областей транзисторов. Отмечается, что практическая эффективность данного эвристического за обусловлена относительно небольшим числом транзисторов (обычно 2) ;хеме простейших логических вентилей-инверторов. Структуры эвходовых вентилей, как показывает практика проектирования, обычно > синтезируются из инверторов.

Предложенный метод структурного синтеза ФИС и ФИЛЭ апробирован ;шенки конкретных задач и с его помощью получен ряд структурно-логических решений на уровне изобретении, которые рассматриваются в ртой главе диссертации.

2.3 Синтез функционально - интегрированных устройств СБИС. Синтез ФИУ СБИС является проблемой, практически не затронутой в ах отечественных и зарубежных авторов, что связано с отсутствием принятых понятий о ФИУ, ях классификации методов синтеза. На

идентификационная ташь с, о логических, элементов. Классические.

БТ

пт

МОП-Т

к*

Э(±) Б(Х) К(Х) г- И -1<+)

И(1)3(Х)С(Х)(- Я —,(+)

ИШ|

3(Х) С (X) |— 1

Классические комплементарные.

К-БИ

К-ПТ

к-моп

32_£

(-> Э2 К1 А К1 31 (-*-) X

Н на а IС1 И1 (+)

(-) И2 С5 I С1 И1

02(1). -1

32Хсг * С1Х|31 ,№(»

И2(1) Ч!,32 00]С1,С2(Х)

Функцконально-интегрярованные с. оЛдИМн" 0<5/

И2Л

К] Э1

ИПЛ

верный К-{

32 ? 31

СГ^и —ПЦЛИ

И ш сг 4 С1 и

КЦХ), Б1,К2(Х)|Э1,Б2(Д)

Э,К(Х).И,БМ ,С(Х)

ЦШ1—

Э2 (+)

-¡дд^г

Э(+)

Функционально-интегрированные с и областями.

БИТ-КМОП

пик

к-моп-ТУН

X

[32 ¿Г]

ВшГ»

ПС

— Вых.

Ц^-тг

И 31 32 |С

X

Классические

Пожарим цепочка

ЕИ-Т

•РАМ05"-рааиеплённый

МОП-С

тх~-ГГ

'Т1 Т1

Фушадаонально-шггелрироваЕНые с "О.О"

МОП-БИ-К

1от*рам05"

моп-р-п

х—с:

ли р

пзи - моп-би

Фуюсциояально-интегрировапиые с "В.О"

>-1—У

основании анализа предложенной классификации определяются несколько общих, характерных для ФИУ СБИС, признаков, а именно:

■ элементной базой ФИУ является предельно специализированный функционально-интегрированный эяеменгг-транзистор или фрагмент;

■ рабочие области ФИТ транзисторов образуют шины питания и информационные шины;

" схемотехника в ряде случаев не дает адекватно полного описания работы ФИУ;

* в рабочих режимах ФИУ возможно использование шшх механизмов функционирования, чем в традиционных транзисторах.

2.4 Декомпозиция (деинтетратаяУ флтащионально - интегрированных структур СБИС.

Из анализа предложенных идентификационных таблиц и блок-схем видно, что в ряде случаев применяемые в СБИС функционально-интегрированные структуры имеют относительно сложную конструкцию и технологию изготовления. В связи с этим актуальной является и обратная задача - декомлозицшг сложных ФИ структур в более простые.

Предложен упрощенный подход к декомпозиции технологически сложных ФИС, состоящий в выполнении действий, обратных операциям синтеза, приводящих к понижению размерности ФИ структур. Отмечается, что при этом возможны и нетривиальные эвристические методы декомпозиция. В частности, предложенный автором метод «плавающего затвора» предполагает упрощение конструкции ФИЛЭ путем декомпозиции затворных систем (см. рис.2.8).

Предлохсенные методы синтеза и декомпозиции позволяют более целенаправленно вест поиск новых структур СБИС на всех четырех уровнях интеграции. Практическая значимость сформулированных методов подтверждается экспериментальным и расчетным путем при оценке эффективности синтезированных автором структур, результаты которой изложены в последующих главах диссертации.

В третьей главе: рассматрены особенности функционирования структур первого уровня интеграции на примерах наиболее важных в практическом отношении разработок новых транзисторов, отнесенных автором к различным классам.

3.1 КдассФЙТ транзисторы с «общими областями».

3.1.1. ФИТ-БИ-ПТ транзистор, показанный пп. 1.2 табл. 2.1, в простейшем случае представляет собой интеграцию основного биполярного вертикального п-р-1) транзистора и двух полевых р-канадьных транзисторов, имеющих общие области стоков, истоков и канала. При этом их области стоков и истоков являются одновременно базовыми областями биполярного п-р-п транзистора, коллектор и эмиттер которого в свою очередь являются затворами полевых р-канальных транзисторов.

Из эквивалентной схемы следует, что голевые транзисторы способны водгпъ часть входного тока п-р-п транзистора и уменьшать время режима сыщения, определяющего быстродействие транзисторного ключа, в

ответствии с выражением : 'ц

где то - время жизни неосновных носителей заряда; 16 - ток базы анзистора; 1К - ток коллектора транзистора; 1\2ь — коэффициент передачи тока хеме с «общим эмиттером».

При этом регулировка тока базы осуществляется за счет обратной связи, разуемой нолевым транзистором, затвором которого является область алектора биполярного транзистора, при подсоединении области истока к пасти эмиттера.

Данное техническое решение, впервые предложенное автором ссертации в 1993 г. и несколько позднее американскими специалистами ндом В. и Цао И. И., может быть использовано в схеме ненасыщенного шзисторного ключа - инвертора. Следует отметить, что традиционным пением «проблемы насыщения» биполярных тратисторон яяляется .кшьзов&лие барьеров Шотпси, формируемых на сггабсясгированных гаекториих обяастех. Однако, введу невдеалмюсти их ВАК добиться тного исключения насыщения биполярных гра-;гзисторо5 ке удастся, прячем ? уменьшения режима насыщения требует« увеличение площя;гч, шмаемой диодом Шотгкя н, соответственна, транзисторной структурой. Из ¡вненим топологий ФИТ-БИ-ИТ к транзистора с диодсп Шоттки вчдао его имущество по занимаемой площади, технологичности и ко ограничению кнш насыщения, определяющего быстродейстане транзисторного ключа.

Для функционирования транзисторной структуры ФИТ-БИ-11Т >бходамо выполнение соответствующих конструктивно-технологических ■бовииий, в частности, эффективная работоспособность р-канальных полевых [нзисгоров должна быть обеспечена технологическими процессами ¡эмнревания «тонкой» активной р-базы с концентрацией примеси, ветерной для полевых транзисторов и находящейся в пределах =10%3*1011 ат/см"3 При

этом пет необходимости в использовании ¡микро!шых топологических размеров на поверхности кристалла, тструкция ФИТ транзистора практически совпадает с конструкцией «стеночного» изопланарного транзистора «ИЗО-2п» (отличие только в Iичие дополнительного базового вывода), а технология их изготовления шостью идентична.

Оптимальное сочетание параметров инвертора и р-канального нзистора было рассчитано с помощью стандартных программ САИРа — СЕ. При этом в расчетах использовалась типовая модель изопланарного п-р-гранзистора микросхем серии 1802 с параметрами: глубина залегания птерного и коллекторного переходов ХЙН).6 мкм, Хбк=4».9 мкм,

коэффициент передачи тока Н?.ь=80, концентрация примеси у р-п перехода база-эмиттер N00=3* 1017 ат/см3, у р-п перехода коллектор-база N»0=1016 ат/см3.

Установлено, что уменьшение топологических размеров структуры (до 0,2 мкм) приводит к сложной для количественного анализа ситуации, т.к. с одной стороны - уменьшается крутизна полевого транзистора вследствие проявления эффектов короткого канала, с другой стороны - начинает включаться горизонтальный биполярный р-п-р транзистор, параллельный полевому, имеющий большую крутизну. В результате эффективность обратной связи при уменьшении топологических размеров возрастает. Стойкость к действию ВБФ у обеих транзисторных структур -примерно одинакова, т.к. определяется скоростью деградации усилительных параметров вертикального п-р-п биполярного транзистора.

3.1.2. «Конвергируемый» ФИТ — МОП - БИТ транзистор, впервые предложенный автором диссертации {6,8] и показанный на рис 3.3 и табл. 2.1 п.п. 3.2, представляет собой функционально - интегрированную структуру горизонтальных МОП и п-р-п биполярного транзисторов, у которых объединены, соатьетственпо, область клока и эмиттера, область истока н коллектора, область коллектора и область базы.

Ксдользованке в СБИС данной струтяуры. выполненной на монокремнии в традиционном варианте.. не представляет интереса из-за большой величины рзразшяых емкостей база-эвиптгрного н база-кш^кагзгорного р-ю переходов, однако положен«, при использовании

механизма инжекчин биполярного -фгчзвпора токзм екзииляи МОП конденсатора и минимизации размеров р-а п?ре,\;>;;о& сток-истош.-шл областей. В этом случае часть базы п-р-п транзистора находится в «одгатеораой части МОП транзистора. Подложка р' тика ■'.''■р.муе" распределенное сшфопшкшю» которое фиксирует нулевой потенциал в активной базе транзистора до появления положительного импульса на ¡атворе МОП структуры (эквивалентная схема ФИТ покачана на рис.3.3, г). Таким образом исходный режим работы характеризуется закрытым состоянием биполярного и МОП транзистора при нулевом потенциале на его затворе. Положительный нарастающий во времена сигнал на входе - затворе ФИГ структуры проходит через конденсатор, образуемый МОП структурой, смещает экиттерннй переход в прямом направлении, вызывая временное включение биполярного транзистора при условии отсутствия инверсионного слоя в области канала, т.е. в случае превышения значения порогового напряжения величины контактной разности потенциалов р-п перехода - срх (см. рис. 3.3, д.). Однако при достижении ъходным сигналом уровня У-щ, происходит образование инверсионного слоя, под затвором МОП структуры, который экранирует активную базовую область биполярного транзистора, вызывая его переход в закрытое состояние и включение МОП транзистора. Таким образом, ФИТ-МОП-БИТ работает повременно как МОП и биполярный транзистор, т.е. является «конвертируемым» транзистором.

Важным обстоятельством является идентичность технологии изготовления и конструкции традиционного МОП и ФИТ-МОП-БИ транзисторов. При типовых значениях концентраций донорной примеси в истоке "N0=10® ат/см3 а подзатвориок области МА=3*10пн-1018 ат/см3 для корогкоканзлыгых МОП транзисторов с длиной капала - толщиной базы \Уб=Ю.2 мкм, и временем жизни ачектронов т0 ~ 10"8 с, коэффициентом диффузии электронов 1\ =20 см2/с, емкость оксида Сох = 0.5* 10"'5 Ф/мкмг, коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером: Ьгь^О, время пролета электронов через базу:

Плотность тока транзистора при длительности импульса Т=10"* с:

Jí » —=--- ® 10 '-г .

X; 2т- /Г„ мкм

Таким образом в динамическом режиме биполярный транзистор ФИТ струкгуры с топологическими размерами площади р-п перехода 8э=0.2х0.2 мкм2 и п»>цу\ди затвора Бт0.2х0,2 мкм2 способен коммутировать выходной ток на лва порядка большей величины, чем типовой МОП трж-истор, т.е.:

Л.. •"> '

Зклю-геиие МОП тр:-¡те:стора и экранирование биполярного транзистора нроисхоя'.'т >1рч достижение зходтам потевшмдеч геяичаю* пороз о«г-го напряжения, которое может быть определено к: ачузженич:

> и, ^ ~ч>в * Л----------;

V о«

где - напряжение плоских зон (-0.9В); (¡>в • уровень Ферми (0.4 В); д -заряд электрона; £,„ - диэлектрическая проницаемость оксида кремния.

3.2^Класе ФИТ транзисторов с «виргуачьными областями»

Математические модели ФИТ тракзкеторов с «общими областями» однозначно определяются их эквивалентными электрическими схемами, представленным в 3-ей строке таблицы 21, а их ВАХ легко рассчитываются с помощью стандартных программ автоматизированного проектирования (САПР). Однако в рассматриваемом здесь классе ФИТ с «виртуальными областями» положение несколько иное. Если некоторые транзисторы также могут быть представлены адекватными электрическими схемами и рассчитаны средствами САПР, то для анализа транзисторов типа «ТУН-МОП-ДШ» и «ПТДЗ» известные математические модели не приемлемы, что потребовало разработки новых моделей при выполнении работы.

3.2.1 «ТУИ-МОП-ДШ» - транзистор, предложенный автором диссертации в соавторстве с Красниковым Г.Я. и др. в 1995г. [7] и экспериментально исследованный в рамках НИР «Абрис» в НИИМЭ, работает следующим образом: ври подаче нулевого потенциала на затвор У о относительно электрода истока Уй и положительного потенциала на электрод стока Уц, в подзатворной

области «"-типа на границе с силицидом платины образуется барьер Шоп смещенный в обратном направлении напряжением стока. В этом слу практически отсутствует протекание тока через транзистор.

При подаче положительного потенциала на затвор, превышают некоторое пороговое напряжение Уто , электроны из области п*-сп дрейфуют в область канала, что приводит к уменьшению потенциалы) барьера между силицидом и кремнием до туннелъно-прозрачной величины.! обстоятельство приводит к протеканию туннельного тока через транзистор. В переходе Шоттки при прямом смещении имеют место четыре процес ■ надбарьерный перенос, прсоблздагощий на умерено легироваш полупроводнике (Мп<1017 см"3 для Б^) при не слишком низких температу (-300 К);

О квантоволгехаиическое туннелиросание электронов через бар! доминирующее при высоких уровнях легирования (N»^10" см"3), Н рекомбинация в области простраисгвенного заряда; В инжекция дырок из металла в полупроводник.

При отрицательном смещении имеют место обратные процессы, барьерах Шоттки, выполненных на кремнии с уровнем легирования ИрсЮ17 3, процесс переноса может бьль полностью описан а рамках теории тер электронной эмиссии, предложенной Бете , согласно которой составляю) тока ояпеделяется выражением;

! - 1 I ех»1 - ' I ■ ('3 5)

где

здесь А - эффективная постоянная Ричардсона для термоэлектрон; эмиссии; (рш - ьысота потенцнального барьера, определяемая разностью мез работой выхода электронов из металла (ф„) и электронным сродсп полупроводника ("/,).

В барьерах Шотгкн, выполненных на относительно силыюлегироваш кремнии Шц>1()18 см"3), преобладающим процессом переноса зар оказывается туннелирование . В этом случае к выражению , описывают термоэлектронную эмиссию, добавляется туннельная компонента тока:

/г^ехр(А) (3.2)

где А - константа;

Ф

(3-3)

2

где Ь - постоянная Планка, т* - эффективная масса, А - константа

Из выражения (3.3) видно, что туннельный ток экспопенциальпо зависит кг корня квадратного от концентрация донорной примеси в полупроводнике Нп).

Пренебрегая инжекцией дырок из метила в полупроводник и «комбинацией в области пространственного заряда, поскольку ТУН-МОП-ДШ абоггает на нгоком уровне инжекции и рассеяние электронов в области ространственного заряда в кремнии не велико, получаем выражение для [лотности тока через диодШотгки:

•©-■Ы-г)

Так как структура ТУН-МОП-ДШ транзистора состоит из ¡оследователыю расположенных барьера Шотпш и МОП структуры, ток аръера равен току канала МОП структуры.

С целью получения выражения для вольт-амперной характеристики ранзнстора разделим его структуру на облает пространственного заряда ЭПЗ) у истока из силицида платины, подзатворлую область и "-типа, область анала - п и область стока - п+-типа. (рис. 3.15).

Очевидно, что при подаче нулевого потенциала на сток (У0) и оложптелшого на и сток (Ув), ток барьера Шопкн и ток каната будут величивагься при возрастании положительного потенциала на затворе (Ус,) следствие роста концентрации электронов на границе МОП структуры вблизи >ПЗ барьера Шсггки. Для тока каната запишем :

4 -»на5 (3.5) . '

где

(3.6)

здесь <рв - потенциал уровня Ферми;

Оп(х) - плотность поверхностного заряда;

У ю - величина порогового напряжения;

Считая, что 1о и Гдщ равны и не зависят от «х», получаем ЗАХ ранзнстора при прямо смещенном истоке.

(3.7)

+ Аехр

¿V.

Для распета ВАХ при обратном смещении барьера Шоттки воспользуемся звестной аппроксимацией энергетического барьера выражением:

1Т «лехр|д| (3.8)

Л

где Ос н р - константы, зависящие от типа полупроводникового материала.

Пренебрегая ыадбарьерной составляющей тока обратно смещен: диода Шотуки, умножая выражение (3.5) на выражение (3.8) и з; интегрируя, получаем выражение дня тока стока ТУН-МОП-ДШ транзистор

Приравняв к нулю выходную проводимость: —р = О, получим грани напряжение, харагяеризующее переход транзистора в режим насыщенна:

Состье гс жующая величина тока стока равна:

(з.ю)

L

Из зкеперимшталтлшх зависимостей, показанных на ряс ЗЛ6 и ни. приведенных кыгхшений очевидны уникалыше свойства транзис зпшиочакишеч» в жепоиеиииалыюм характере ВЛХ и возможности полу«. симметричны?: х^гдетерисгак ззрибора ири использовании íM облас качестве истока.

3.2.2 ФИ1 грзнзкетор с двойкам üia^pov «ГЩ!3». Предложен г^ч гедмгето с ^с^члеу-о» Л.Я. t> \9S4-v. '3J u npwyt зксиеркмс^'-гу г H'áMfcD t< рамках ЯШ' -Т4» 3). Bíím у. nv-.-

ФИТ трашистор ЯЕГЛСГГЯ «чпето* палупржоя/ваатыа «шалегк.: '/ргшзкезора. ílprpaan: работы tpafaacopá завлючгктса в уьлшы

иагфя&екнем на первом затворе копцешрацией носителей заряда г. оГ<я$.

капал?, через обед«аш«у*> носителями заряда р" область. Обеднение р ' со достигается иутсм формирования вторым затвором области простшаяоше: заряда, полностью перекрывающей ее кглзинеятралшуго часть В i транзисторе роль подзагворного .диэлектрика выполняет слаболегирон

«виртуальная» р ' облаегь. Разработанная автором теоретическая м транзистора и экспериментальные результаты показали практически и практически отсутствие тока через управляющий затвор транзистора в ра< диапазоне напряжений.

Для получения аналитических выражений для ВАХ Tpaim использовались приближения «плавно меняющегося канала» и одноме распределение потенциала в подзатворной области прибора, определи одномерным уравнением Пуассона: d

ík

xfl-,.,...

n_p_£¡; (З.П) e J

где е(х) и р(х) - диэлектрическая постоянная и плотность связа заряда, нредствляющис собой известные функции нормальной к новер.» структуры координаты х.

Транзистор «ТУН-МОП-ДШ»

уУг, о У,;

¡1

¡а мкА 100 -1,0 -0,5

23 -¡-4 I 43

ТВ ЙВ

и*

_________

0.5 1,0 .1,5 У„(В)

-1С«

Рис. 3.1: Транзистор «ТУК-МОП-ДШ»; а - транзистор с барьером Шоттки в сток истсяовых областях, б - ФИТ транзистор с р+ -областью истока, в - ФИТ транзистор с п+ областью истока.

Граничные условия в области < X < <1§2+с1н+с1з рассматриваются исходя из фиксированного значения потенциала на омических контактах к п4 слою и р" подложке, задаваемого напряжениями и У02 (см.табл.2.1. п.п.3.1). При нулевом потенциале на истоке граничные условия имеют вид-.

где У<з1 и Ус,2 - напряжение на омических контактах соответственно при х=-Фн и х=ч1с2+йс+(18 по отношению к истоку, а ф5 - равновесная контактная разность потенциалов между л+-слоем и р" подлжкой, определяемая выражением:

Г ' Р~

9s=<?r'1п

(3.13) .

где (рт - тепловой потенциал, а п ,р\п<- концентрации носителей заряда в р-областях (соответствешю, пря х—doi и x=doj+dc+ds) и собственном полупроводнике.

Таким образом, задавая профили легирования и диэлектрической проницаемости, имеем замкнутую граничную задачу для определения ф(х).

Для анализа основных закономерностей в работе ПТДЗ достаточно ограничиться случаем кусочно-постояяяых распределений плотности заряда р(х) и диэлектрической нрницаемости х(х) вида:

I (3.14)

dal<,X< dG1 -+ dc\-p = n; z = Xc

dm+dc<.X<, da2 +dc *-ds;jp = -p',X = Xs

и использовать приближение резкой границы между областью пространственного заряда (ОПЗ) и квазинейтральной областью (КНО) для каждого однородного по составу и уровню легирования слоя. Тогда, сделав еще одно очевидное предположение, а именно, что каждый из слоев п* и р обязательно содержит КНО вблизи омического контакта (п+-слой - вследствие чрезвычайно высокого уровня легирования, а р"-слой - из-за большой его протяженности), можно изменить граничные условия к решению уравнения Пуассона для области 0<X<do2+dc, заменив соответсвенно (3.12) на условия:

х=0:

<Йс = (3.15)

Xg2 V Xai

х=а01-к1с

« - ** , ~"Т (3.16)

<?х =---.-V? + - *ог)

Хс V Хс

Дальнейший ход решения существенно зависит от наличия (или отсутствия) КНО в р- и и1"-слоях. Всего, таким образом, возможны четыре качественно различающихся ситуации:

- КНО есть в каждом из/>*-, и+-слоев;

- КНО есть только в п4-слое;

- КНО есть только в /?~-слое;

- КНО отсутствует в каждом из р\ п+-слоев

Соответствующие выражения для основных параметров 1ГГДЗ транзисторов имеют вид:

Ь 3x1. 2 я-Ч-о

(3.17)

У7 = Ц

1_ лоз К

и

№ и;

(3.1«)

Ч

—-(¿(н+.йс^ (5.19)

(3.20)

Приведенные в третьей главе результаты показывают преимущество основных параметров ФИТ транзисторов по сравнению с их традиционными аналогами, которое состоит в следующем:

О БИ-ГГГ транзистор обладает большим быстродействием при меньшей занимаемой площади по сравнению с биполярным транзистором с барьером Шотгки;

0 МОП-БИТ транзистор имеет большее быстродействие по сравнению с традиционным МОП транзистором за счет экспоненциальной крутизны биполярной структуры при сохранении идентичных топологических размеров;

П ПТДЗ транзистор имеет большую крутизну, меньший уровень шумов и экстремально высокую стойкость к ВВФ по сравнению с МОП транзистором;

О ТУН-МОП-ДШ транзистор обладает более простой структурой и потенциально большим быстродействием при уменьшении топологических размеров.

Показано, что функционированние предложенных вариантов ФИТ-транзистэров принципиально отличается от работы традиционных

транзисторов, и не может быть полностью и адекватно описано сущестщтощнми сгредстъамн аппарата схел(техники.

Очевидно, что целесообразность практического использования ФИТ-тратястороБ может быт;, доказана разработкой на их основе элементен СБИС более высокого уровня интеграции.

Четртш глава содержит результаты исследований наиболее перспекитных п'онстругайкно-техаслогическда. решений фун^ионйльно-ттегр^роьашмх. фрагмент* и логачсских элементов СБИС, ь частности, содержащих рассмотренные в третей главе ФИТ тршпнегорньс структуры. Возможности функциональчой интеграции ядечапе иллюстркруюгся на примерах простых и шмЕуяярных фрагменмл;. ^кекфгг-теекпх ием, тамг/. ксг.с »г.одныс и вшэднуо .-знжа.цы логических элемеят«*: , узлы с вяза к изоляции, транзисторные фрагменты -¡р ииера и ним р?огмв. Среди них существенный тпхри, предстжшог юяривдааьиые технически«: рс>ис«кя конструкции ьыниднш каскадов, носгроскных н<: схемах Дарлингтона ы МОП-БИТ транзисторах о горшшлъльнол б«з солярной структурой, гдехмерш'к фрагмент К-МОП тан гера, ПИК фрагмент инвертирующего касдога »1 г.;л

Однако, понбонъака шперее ир&дс1ак:"3чт резуде-.э^м »о Футсипояаяьш'й шп^грацик япгкчеизс* элсисятк», поскольку они ирги -нч^ски тС"?:гоогы<1' лреяятсяхяют со5<?& хлсн*н1чую Базу С К ИГ'.

¿Ь- .

В я<мкто«я» сакилгеялкчгского 'нреч'кгк^оьздп^ яь?л<-.«у.с гчедп

ф?ат.,*кги уск.гятелк м<и.",мос';р зыходывгь сигналь.

£» »аол. 2.2 г.¡г. 1.? нок.тми фрагкел -

«схема Дэалк.чгтояа». В иред.г>31Я£№0й< ^¿'.•чичеоком решении роль резиезорг-в внчолчяег квазинеГпралыш отнять р" &'«ы &вднифшяч> п-р-и транзистора

В МОП-БИТ фрагментах (см. гаГот. 2.2 и.а ¡А) [5] в качестве базовой оР-пэстп »фокально: о и-р-п транзистора пеполмусгся р" область стока МОП трагеантора, обя»сгь к-оалекгора образования «Г подложкой. Недостатком зтоР ФИФ структуры не. монокремиии звяястся возможное вклк»че»ие паразтыой пгркс-торной структуры, более вероятии«; в случае бтажого расположения л-канального МОП' транзистора (менее -О.бмки).

Данного недостатка лишен ФЙФ фрагмент с КНИ структурой, предложенные ашером [1?]. В этом случао реализуется самосошетст-.ия структура со скрытым юохмрующкк диэлсктряхом. В этой конструкции акгжшая область базы биполярного транзистора формируется либо за слег базовой даффузш ачнепториой примеси, либо с помощью «теневой» ашшангацни в область эмиттера. Область вне лорэ. биполярного транзистора интегрируется с подзатпприон областью кашла /МОП транзистора.

Экспериментальные исследования интегрированных горизонтальных п-р-л арутур п МОП транзисторен на КИИ тд/южках (см. табл. 2.2 пи. 1.4) шполненных но технология «SIMOX», показали, что коэффициент усиленна для биполярного п-p-n транзистора (при эффективной тознцине активной ôaau и .'Шин; канала Гзфф~0.8 мкм) находятся в пределах h2i,=2J-3 при плотности коллега ориого теки 100 ыка/мкм2, характерной для МОП структуры Низкое значение Ьмэсвязано с наличием большого количества центров рекомиитаишг в объеме тксясдованных КИИ структур, полученных методом ионной имшшиадмц по технологии «SIMOX». а также существенным влиянием рехомбттти » юикай плеске кремния у границы раздела крештй-скрытй wwiKi рик.

Вычисляя хЗДекттгоое время жжмш т,фф в базе при заданной тшицшк W6=0.8 мкн кзпэделта яз аырз'мения:

М'б2 Ьм: .....

можно оаеыть возможные значения Ml? для случая W&--0 2 мхм

;,оторые имеет аргммвншке хедачглы

В т;£л. 2Ï s'il. ?.2 шжзззш пргдпоаег-чая ФИФ структура й«дслйк-«>; части cxii.it-' ¡in-irycpiL a нощмЬ iSasan сготь раяы'танРл гЛО> -ужатом?.. iiMJaKtfC;; «vtro-î.:. и: .шпорой.

yjr-.vo/AHocu-. иысо^.м йвтотркьа« р^млмпки::

»ниц«« гечмйч-^жс!« решснни iIjvctw«, и -, ¡амюй яуоожмоч iwn,:^'-; о е-: №иОЛЮОШ1*т ■ i v^nvi' ■ЩШШиПГЧИОЧИм, /т.М bOÇPpC'H¡ЮЛ/КШоСП r-i.wsî.-.'ï-.i'; <" ■л".янзиеторь, на '.»тво>чом <жвде), Ьу*могшо. олсш/од»!

тйхяогюпмеатик сяособоа получен»»! poci»%n*w№»><$M'o к-а ; с»ю

ъшэкрсманя жмется рекристаляигззция островков полпкргмния с иокояю зонйой та-¡л», (метод ZWR) с последующим формирование «мсокоэнерг^тачдой яюнноЗ ймплашзиксК областей стоков и исток-га » « каипльных ipaiisucropoB.

U.. Фув кппонздьно-ивтегрированные »сипели.

Проведенный в диссертации аиаотз показал, что «БИК-К-МОП» инвсртс на бате «конаертируемогоэтранзнстора становится весьма быстродействующи при использования топологических норм Ь,<0,2~0,3мк\/. В этом случ: характернее врем» пролета носителей через базу горизоетального п-р транзистора тчу-1"нс, а время перезарядки паразитных затворных и сто т'стокойыт. областей т~4-10"'1 с, что обеспечивает форсированное включеш вентиля. При концентрации акцепторной примеси в области р-базы Nait~2'î( см4, пороговое напряженке МОП структура будет иметь приемлимое д. стандартных .чримеиеим'й значение (VTo~2.5 В). Следует отметить так вдснтачность размеров и -гехноггогяи изготовления «БИК-К-МОП» и общих « МОП» mciPtccKiix элементов.

В табл. 23 и л 1.4 показан предложенный вариант «БИГ-К-МОП» инвертора на КНИ структуре, энергодинамика которого определяется коэффициентом усиления Ь21э горизонтального биполярного транзистора, а выигрыш в топологических размерах по отношению к известной БИ-К-МОП логике очевиден.

В табл. 23 пл. 3.4 показан «К-МОП-ТУН-ДП1» инвертор, основанной на интеграции «ТУН-МОП-ДШ» транзистора за МОП транзистора с барьерами Шотки в сток-истоковых областях. В предлагаемой новой конструкции вентиля полностью отсутствуют биполярные структуры и сильно ослаблены процессы генерации горячих электронов и лавинное умножение электронно-дырочных пар (по сравнению с «К-МОП»). Выигрыш в топологических размерах данного логического элемента очевиден. Для технолопгческой реализации вентиля необходимо всего 4-е фотолитографические операции. Его высокая энергодинамика определяется экспоненциальным характером ВАХ «ТУН-МОП-ДШ» транзистора.

4.3. Функционально-интегрированные ячейки памяти.

Из представленных в диссертации данных следует топологическое преимущество ячеек памяти ОЗУ ПВ с функционально-интегрированной структурой на основе БИ-К-МОП» и «БИК-К-МОП» инверторов [10].

Результаты и расчетных оценок, приведенные в четвертой главе, показывают преимущество предложенных -вариантов ФИЛЭ над традиционными логическими элементами по энергоданамике и уровню интеграции.

Последующие главы содержат результаты синтеза функционально-интегрированных структур (ФИС) четвертого уровня интеграции и количественного анализа стойкости различных элементов СБИС к ВВФ.

В пятой главе приведены результаты исследования эффективности функциональной интеграции на уровне специализированных устройств СШС-приемников оптического изображения , устройств оперативной и энергонезависимой памяти, последовательных функциональных устройств — сенсоров, дисплеев и детекторов.

. 5.1 ПЗС приборы. Использование традиционной конструкции ПЗ.С приборов в виде последовательной цепочки МОП конденсаторов в условиях специального применения (в частности, для отображения быстролетящих объектов, самолетов и т.д.), весьма проблематично проблематично. Это связано с медленным перемещением информационного заряда по цепочке потенциальных ям и его искажением на поверхностных состояниях границы раздела оксид-полупроводник. В значительной степени этих проблем лишены предложенные американскими учеными Мисоиом Г, и Бурке Н. ПЗИ-приборы с зарядовой инжекцией в подложку, с двухкоордшатной организацией выборки

потенциальных ям с интегрированными с ними биполярными структурами (см. табл. 24 пл. 1.2).

5.2 Функционально-интегрированные устройства энергонезависимой памяти СППЗУ. В настоящее время доминирующее положение в качестве ячейки памяти СПГГЗУ (РПЗУ) занимает МОП транзистор с «плавающим затвором» «FAMOS». Информационный заряд в прибор заносится либо с помощью «разотрева» электронов электрическим полем при смыкании областей пространственного заряда стока и истока, либо путем лавинного пробоя стокового р-н перехода. Современная электронная литография позволяет реализовать размеры элемента памяти «FAMOS» меньше ~1 мкм2, что соответствует максимальной информационной емкости кристалла СППЗУ с размерами 2.5 см х 2.5 см около ~1 Г бит.

Однако, достижение такого уровня интеграции, как отмечает большинство специалистов, весьма проблематично. Это связано прежде всего с физическими_ограничениями по величине электрического поля в кремнии (Е,Р<Ш5 В/см) в области стока транзистора с длиной канала L„<0.2 мкм, и в оксиде (Екр < 107 В/см), а также с технологическими трудностями при реализации рельефной конструкции элементов памяти.

Радикальное решение проблемы, как показано в диссертации, возможно при использовании предложенного автором «элестри-фотониого» метода программирования СППЗУ [16], основанного на концепции «внешней» энергетики npii записи информации. Слтцнсстъ данного метода состоит в использовании эффекта преимущественного накопления положительного заряда иод действием ионизирующего ультрафиолете '-от о излучения в оксиде кремниевых МОП структур, находящихся под электрическим смещением. Важно, что при таком программировании нз требуется использование сильных электрических полей и «горячих электронов», т к. энергия для программирования поступает из знентегс источника, а относительно слабые (Ed 0 S В/см) электрические поля » накопителе СППЗУ служат для селективного , дрейфа генерируемых излучением электронов и дырок (см. рис 5.1).

Данное преммуществщ позволяет отказаться от сложных конструкций

«FAMOS», (см. табл. 24 п.п. 31 и п.п. 32), и перейти к простейшим

конструкциям элементов памяти, представляющих собой МОП транзисторы с

«плавающей» подзатворной областью (см. табл. 24. пп. 33 [34-40].

Существенным оказалось и то, что в предложенном элементе памяти допустимо

объединение стоковой и затворной областей, в результате чего ,рн превращается в двухполюсник [35]. Функционально-интегрированное устройство СППЗУ на

основе данного элемета показано, по степени интеграции превышает все

известные автору конструкции. Экстремально высокая интеграция достигается

тем, что области затворов и стоков элементов образуют адресные шины

СППЗУ, а области истоков - разрядные шины. При этом, изготовление

конструкции такого накопителя требует применения всего двух

«несамосовмещснных» фотолитографий [42}.

зз

Р, оги.ед. ^

¡¡тетя

ШШ к

объем перех. прилов.

обл. обл. J

^аш

Л)

Рис. 54. а) Структурные области оксида; б) Зависимость доли электронно-дырочных пар (Р), избежавших рекомбинации, от энергии квантов излучения, в) Зависимость доли нерекомбинированных пар от напряженности электрического поля при облучении электронами, протонами, а-частицами; г) Зависимость сдвига ВАХ МОП структуры при дозе 10э грей от приложенного поля во время облучения с различной мощностью доз - 0,78 и 0,01 Гр/с; д). Зависимость порогового напряжения МОП-транзистора от времени действия ультрафиолетового излучения и напряжения на затворе.

Перспективным для программирования ФИУ СППЗУ является также улектродиффузионный» способ селективного изменения пороговых апряжеиий соответствующих элементов памяти, предложенный и сследованный автором в 1985 г. [17]. В качестве электрически активных иффузантов, перемещаемых элекгрическим потенциалом затвора, осматривались имплантнрованнъш водород и щелочные металлы. Данный пособ программирования, также как «электрофотонный», не требует высоких тектрических. полей в ходе программирования. Аналогичные работы стали роводиться американскими исследователями из национальной лаборатории Sandia" и французскими из компании «France Telecom/CNET» только в 1995 г. i этих работах в скрытые слои оксида «накачивался» водород с помощью ысокотемперптурной диффузии (800 °С). Исследователям удалось получить теыенты памяти с хорошо воспроизводимыми характеристиками на базе ростой конструкции МОП транзистора, однако время программирования дного элемента памяти оказалось недопустимо большим (50-100 не) и не риемлиемом при использовании в СППЗУ большей информационной емкости золее 1Мбит).

Важно, что использование приложенного автором «тотального» метода реграммировзкия СППЗУ устраняет данный недостаток {163J. Проведенные второе в КИИМЭ а з-да «Микрон» '^следования МОП структур мембранного ид показали хорошую воспроизводимость «элекгрэфепоииого» и элйГфолиффузяо.,1;к»го-' моголов прзцкш*щровачия СППЗУ. Так, разброс оотгог-ых напряжении v'-ío не превышал -0.2 В, ар», средней разнице оротовых напряжений, соогвектвугаплгх ?л>г-л'1сс::ич «0>\ к более 4 В. уществештым преимуществом предложенного ;<тотального» метода рограммнрования являе гсч также нозможнг-сц- записи р. элемент намя-ni более дного бита информации.

На основании проведенного анализа слезет вывод, что использование редложенной конструкции элемента памяти, в сочетании с «тотальным» , оиизапиоьиым ;ши элекгродиффузионным физическим механизмом рограммированття, позволяет теоретически достичь уровня интеграции ~1 Гбит ри использовании минимальной топологической нормы ~0.17 мкм.

5.3. Нейронное инжекционное последовательное функциональное сгройство (НИПФУ). Автором диссертации в 1988 г. впервые была редложена концепция НИПФУ, представляющего собой по существу вердотельной аналог нервной клетки мозга (нейрона) [18-20]. Принцип сйствия НИПФУ основан на последовательном инжекционном механизме ереноса зарядовых пакетов от элемента к элементу. Каждый элемент иШФУявляется динамической ячейкой памяти, хранящей информацию -аряд неосновных носителей тока - в течение времени их жизни (то), (см. табл. 4 п.п. 21) Важнейшим отличием НИПФУ от ПЗС приборов является охранение заряда в диффузионной емкости базы биполярного транзистора (а

не в барьерной емкости потенциальной ямы) и его перемещение асинхронным способом. Весьма существенным является то обстоятельство, что НИПФУ при работе потребляет очень малую энергию (как один запоминающий элемент всего устройства), что делает- его привлекательным для целого ряда областей применения. Несколько примеров эффективного применения НИПФУ в различных устройствах приведены ниже.

5.3.1 Скоростное последовательное запоминающее устройство. На базе НИПФУ автором реализовано сверхскоростное последовательное путем программирования от элемента к элементу величин нагрузочных сопротивлений, где информация о величине сопротивления определяется по величине броска тока питания [20]. Важными достоинствами данного ГОУ являются:

- высокая надежность в случае организации устройства в виде двойной спирали;

- высокое быстродействие, т.к. время выборки информации определяется временем переноса сигнала от элемента к элементу (<1 не).

5.3.2. А'«явная матрица для плоских жидкокристаллических экранов (ЖКЗ^ с оптическим вводом информации. Применение НИПФУ ь даяиой области представляется перспективным, i .к дает возможность:

- замешу координатной выборки ЖКЗ элементов на Солее вро.чую последовательн). ю;

- резервирования элементов матрицы;

- простого ввода информации в компьютер через ЖКЭ экран с помощью оптического игра

5.3.3. Сенсорные устройства на основе НИПФУ. реализуются за счет эффекта «суммирования» в выходном сигнале изменений электорфизическнх параметров активных областей транзисторов матрицы, зависящих от различных внешних энергетических воздействий (температуры, магнитного ноля, радиации, давления и т.д.).

5.3.4. Скоростной координатный детектор заряженных частиц

На основе НИПФУ возможна реализация координэтко-времетшого интегрального детектора радиационных частиц с уникальными параметрами по временному (-0,3 не) и координатному (~5 мкм) разрешению. Попадание радиационных частиц в пиксели (биполярные структуры) детектора приводит к возникновению ионизационного тока в р-п переходах соответствующих транзисторов матрицы детектора. Время прихода частицы определяется по времени броска в цепи питания, а координата - по времени прихода напряжения на выход усшройства.

На базе НИПФУ в научном центре «Курчатовский институт» по педложетпо автора создан и запатентовав [52] макет координатного детектора -частиц с рекордными параметрами: временным разрешением пе хуже ~3 не и »решением по координатам менее -10 мкм х 10 мхм. Результаты данной тботы представлены в трудах международных конференций [49-52]. Следует гм стать, что использование НИПФУ создало качественно новую ентуапню ■ в бласти прецепзионного детектирования релятивистских частиц и гнттеновских квантов [90-95]. Из результатов материалов пятой главы делается мвод, что применение методов функциональной интеграци на четвертом ровне приводит к радикальному прогрессу в области специализированных БИС.

В шестой главе представлены результаты исследования стойкости ункцяональиых элементов микросхем с повышенной и стойкостью к ВВФ по акторам И1, И2 и СЗ. Рассмотрены методы повышения стойкости микросхем.

6.1 Экспериментальные исследования Экспериментально исследована тонкость к ВВФ биполярных и К-МОП микросхем и их элементов серий 1802, 33, 556, 537 и 534. Определены параметры - критерия стойкости микросхем ТЛШ, ЭСЛ и К-МОП элементов и их аналитические зависимости от величины типа ВВФ.

Показано, что стойкость биполярных СБИС к фактору Н1 определяется онструкшвно-технологичесгатп особенностями изготовления интегральных ранзисторов, а именно: глубиной залегания: эшптерного и коллекторного р-п ереходов, временем жизни неосновных носителей заряда в активных областях труюуры, а также уровнем инжекпия (см. рис. 61)

Показано, что стойкость СБИС существенно зависит от степени нтеграции и топологических размеров. Данное обстоятельство выражается, режде всего, в выявлении закономерности возрастания разбросов токов утечки г пороговых напряжений для биполярных и МОЛ интегральных структур убмикронных размеров и снижения стойкости при воздействии фактора СЗ, то оценивается автором как «негативная» тенденция, требующая поиска новой олее стойкой элементной: базы СБИС.

Для оценки стойкости СБИС к фактору И2 отмечена необходимость учета пецифических эффектов рекомбинации электронно-дырочных пар при высоких ровнях импульсного излучения, и предложены корректные физическая и шгематическая модели, учитывающие данные эффекты (разработанные модели тали основой отраслевых стандартов ОСТ 11.073.059-76 и ОСТ 11.073.060.76).

6.2 Физическая и математическая модели ионизационных прцессов в труктурах микросхем.

В разработанной физической модели ионизационных процессов учтены:

- нелинейные зависимости скорости генерации от мощности излучения:

где К8, й) - коэффициенты нелинейности генерации, Рг - мощность дозы [мпульсного излучения;

Рис. Ы. Экспериментальные зависимости изменения коэффициента усиления от фактора транзисторов конструкций: а - планарно-элш аксиальной, б -изопланарной, в - сверхсамосовмещенной.

- нелинейные зависимости подвижности Ца(Р-,) и уровнен Ферми Ее";

Енр(Рт);

- общая зависимость скорости рекомбинации электронно-дырочных пар в виде:

к=^ •п • р+^ • п2 ■ р+к, ■/<?„с!1;

где т„, тр - постоянные рекомбинации электронов и дырок через ловушетные центры; упр, ун - постоянные прямой н ударной рекомбинации, К, - коэффициент рекомбинационного изменения временя жизни, д>л - плотность потока радиации.

Предложенная математическая модель построена на численно-аналитическом решении одномерных уравнений непрерывности и Пуассона. Уравнение непрерывности для электронов (для дырок аналогично) записывается в виде:

дп „ дп ( _ дйпЛ дп ( оЕ ф,4)

и путем использования замены переменной: п=У-и, где

V - ехр^ -1 г |=«хр К

ч -I оЕ

и подстановок

х = и -1 <7 • ехр о

г х г*

ехр| - А -¿Я; о [_ о Р» .

приводится к аналитически решаемому виду:

а ~ л2'

Численное решение системы уравнений построено на методе последовательных приближений, при котором начальные значения По(хД), Ро(хд), Ео(хД), Ио(х,0 определяются из равновесных условий.

6.3 Схемотехнические и коисгруюттно-топопотические методы повышения стойкости СБИС к действию ВВФ.

Показано, что схемотехнические решения, предложенные автором [74-79], позволяют повысить стойкость биполярных схем к фактору И1 в несколько раз. При этом отмечено, что схемотехнические методы малоэффективны при воздействующих факторах СЗ и Й2.

Предложенные конструктивно-топологические методы показали эффективность при повышении стойкости к фактору СЗ К-МОП СБИС, однако

их применение приводит к 20-30%-ному увеличению площади кристалла и снижению быстродействия СБИС.

6.4 Конструктивно-технологические методы повышения стойкости к

ВВФ.

На примерах К-МОП микросхем серий 537РУ8, «Мажор» и др. показана высокая эффективность и универсальность разработанного автором совместно с Е.А. Ладыгиным радиациошга-технологического процесса (РТП) для повышения стойкости СБИС к фактору СЗ [83]. Показано, что эффективность РТП возрастает с ростом уровня интеграции и снижения топологических размеров микросхем.

Предложены конструктивно-технологический способ повышения стойкости микросхем к фактору И2, использующий «квазиполную» диэлектрическую изоляцию [87] и методы стабилизации характеристик диэлектрических систем микросхем [4,53, 84].

6.5 Проанализирована стойкость СБИС, содержащих функционально-итегрированные транзисторы, и фрагменты, и показано, что использование разработанных функционально-интегрированных структур всех четырех уровнен интеграции не приводит к снижению стойкости СБИС. При этом отмечено, что ряд функционально-интегрированных структур обладают экстремально высокими показателями по стойкости к ВВФ. В частности, показано, что использование в микросхемах «ТУН-МОП-ДШ» и «ПТДЗ» транзисторных структур иозволяет обеспечить выполнение предельных требований ГОСТа В.2039404. по стойкости микросхем к воздействию ВВФ.

Заключение

В итоге выполненной работы получен ряд новых результатов, направленных на решение сложной и актуальной научно-технической проблемы создания функционально-интегрированных СБИС с повышенным уровнем интеграции, улучшенной энергодинамикой и высокой стойкостью к ВВФ.

Проведенный анализ эволюции СБИС позволил выявить основные тенденции в их развитии, заключающиеся в необходимости процесса дальнейшей функциональной интеграции СБИС нового поколения на всех сформулированных в работе четырех иерархических уровнях. Это связано, прежде всего, с качественным отличием трехмерных функционально-интегрированных транзисторных структур от их обычных одно- двухмерных аналогов, а также с резким обострением возникших физических, технологических и схемотехнических проблем в СБИС субмикронного топологического диапозона.

Доказано, что основными факторами, сдерживающими интенсивное развитие функциональной интеграции СБИС являются технологические проблемы .отсутствие ряда необходимых математических и физических моделей, а также недостаточная информированность специалистов о

еорегических и экспериментальных достижениях микроэлектроники в данном шправлении.

В рамках данной работы были впервые предложены математические и ¡шзические модели, описывающие:

- специфический характер ВАХ предложенных автором функционально-интегрированных «ТУН-МОП-ДШ» , «ПТДЗ» и «конв.МОП» транзисторов;

- кинетику накопления протонов в элементах памяти энергонезависимых ЭППЗУ;

- ионизационные процессы в элементах СБИС при высоких уровнях юздействующего импульсного излучения;

-характер и особенности усиления ионизационных токов в координатных иттегральных детекторах частиц.

Новизна и полезность полученных результатов заключается в лассификации структур и формировании новых методов функциональной штеграцпи СБИС, изобретении и синтезе ряда новых классов функционально-[нтегрнрованных структур, обеспечивающих преимущество СБИС на их основе ю энергодинамике, уровню интеграции и стойкости к ВВФ. В частности, ¡оказано, что:

I) СБИС цифровые и тппа БМК на основе предложенных БИК-К-МОП ФИЛЭ превосходят традиционные К-МОП и БИ-К-МОП СБИС на монокремнии по быстро действию и стойкое™ к ВВФ (более чем « 3-5 рая) при сохранении идентичных топологических размеров и технологии изготовления;

2)СБИС цифровые и типа БМК на основе предложенных БИГ-К-МОП КИЛЭ превосходят традиционные Б'Л-К-МОП ЛЗ с KÍ1И структурой по ¡ыстродействию (более чем в 2 раза) при уменьшении идентичных аполог ических размеров в 2 раза н упршении технологии изготовления;

3)СБИС типа БМК на основе предчоженных К-МОП-ТУН-ДШ ¡ревосходят традиционные К-МОГ1ЛЭ по быстродействию и интеграции (в 1,5 аза) и стойкости к ВВФ (в 10 раз) при упрощении технологии изготовления (5 кгюлитографин вместо 9);

4)СБИС типа К-МОП-ОЗУПВ на основе предложенных ФИЛЭ типа БИГ-v-МОП или ПИК превосходят традиционные по интеграции (более чем в 1,5 аза) и быстродействию (более чем в 10 раз).

5)В СБИС типа энергонезависимых ЭППЗУ применение предложенных лектрофотонных и водородных элементов памяти позволяет повысить ыстродействие и степень интеграция схем (более чем иа порядок) и достичь ровня информационной емкости -1 Гбит при топологической норме L¡~0,17 км;

6) СБИС типа приемников оптического изображения на основе редаожешидх ФИФ фрагментов превосходят традиционные по ыстродействию и стойкости к ВВФ (более чем в 10 раз);

7) СБИС на основе предложенного нейронного функционально] устройства НЙПФУ обеспечивает потенциальную возможность качествелыь изменений в области приемников оптического и рентгеновского изображени ЖКИ дисплеев, сенсоров и детекторов радиационных частиц.

Проведенные исследования показали, что существующая негативн; тенденция к снижению стойкости СБИС при уменьшении тополотичесю размеров ее элементов в значительной степени может быть ослаблена п] использовании разработанных автором схемотехнических и технологичесм методов повышения стойкости к ВВФ.

Научно-техническая значимость и практическая ценность полученнв результатов подтверждены рядом авторских свидетельств и патентов .

Теоретические и практические результаты работы использованы щ создании расчетных методик оценки стойкое»! СБИС, вошедших в отраслет стандарты при разработке БИС с повышенной стойкостью к ВВФ на ря, предприятий отрасли, в частности'.

-па предприятии АООТ «НИИМЭ и завод МИКРОН» при создан! микросхем серий 1 S22, 533, 133, удовлетворяющих требованиям по стойкости ВВФ ГОСТа В20.39.404.81, и патентно-чистых функционалы: интегрированных К-МОП-КНИ структур для СБИС сверхвысокой степи интеграции:

-на предприятии ПИИ «ЭЛЕКТ РОИСТ АН ДАРТ» при создан i отраслевых стаида.ото» ОСТ Я .073.059-26 и ОСТ11.073.060.76;

-на предприятии НИИ «МККРОПРИБОРОВ» при разработке HW БМК «МАЖОР» ,удовлетворяющей предельным требованиям по стойкости ВВФ;

- в НИИ «ПРОБЛЕМ ТЕХНОЛОГИИ МШСРОЭЛИСТРОНШШ» ¿ РФ при разработке функционально-интегрированных структур «ТУН-МО' ДЫ» гранзисторов и элементов памяти ЭППЗУ;

-в Российском Научном центре «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» разработке комплекса расчетных методик, структурно-топологических решен и макета позиционного детектора а-частиц.

Материалы диссертации используются в учебном процессе в Московск< Государственном институте Стали и Сплавов в курсах «Проектирование СБИ1 и «Микросхемотехннка».

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Мурашев В.Н. Кремлев В-Я. Орлов В.П. Полупроводниковый прибор. Авт. спидет. ЛЪ1340571 22.05. 1987г.

Мурашев В.Н. Коломийцев Л.М. Логический элемент. Авт. свидет. №1023974 6.10.1981г.

Кремлев В.Я. Мурашев В.Н. Полевой транзистор. Авт. свид. №1221690 26.10.1984г.

Мурашев В.Н. Колонийцев Л.М. Логический элемент Авт свидет №83098829 12.1979г.

Мурашев В.Н. Ладыгин Е.А. Никитина Г.И. Черников К.С. И С КМОП инвертора. Авт. евндет. №1547632 19.01.1989г.

Murashev V. New bipolar transistor science technics The Informatia Agency Russian General Register, Instruments, Electronic Components ss. 24. 4.9.10 $14.12.1.1993. ppl2

Красников Г.А. Михайлов В.Л. Мурашев ВН. Мордкович В.Н. Приходько IT.C. Полевой транзистор типа меташт-диэлектрик-полупроводник. Международная заявка на патент RC T/R №>.95/00217 (положительное решениещриор. 29.09.1995г.

Мурашев В Н. Перспективная элементная база для нового поколения СКИС Ж-л электронная промышленность 1995г.№3, ртр.63-73 Murashev V.Ab initio study of small gallium phosphate clusters Cheaikirl ''bysics Letters, 1995, V236, io, pp 609-615 ).Мурашев В.Н. Триггер. Авт-свидет. Nsl 148541 11.12 J984г. L. Мурашез В.Н. Функциональная и(>тетрация СБИС следующий этап юлкшиошюго развития микроэлектроники. Ж-л Электронная эомышлеиность. 1998г. №3,4 стр.77

'.Murashev V.N. Prikhodko P.S. Vavibov V.A. New Element Base for [/LSI Circuits док. Рос.конф. MrCROELECTRONlES -94" с участием зарубежных ученых. Звенигород 1994г. с. 83-84 J.Korolev М.А. Mordkovich V.N. Murashev V.N. Pnchodino P.S. SOI sensors with high sensitivitg and high working temperature SOI. International Conference. Tuason USA 1995. Pp. 67-68 IBarabanenkov M.Y. Murashev V.N. Mordkovich V.N. Prikhodko P.S. High Temperature SOI Transistor NATO advance coni. Series "SOI technology and Devices" Kiev 1998. P. 109 5.Черников К.С.Мурашев В.И. и др. Полевой транзистор и способ его изготовления. Алт. свидет. №1664087 15.03.1991г.

6 Мурашев В.Н. Коломийцев Л.М. Щетинин Ю.И. Способ записи информации и программируемое постоянное запошшающее устройство. Авт. Свидет. №665555 заявка№2448539 1.02.1977г. 26.07.1979г.

7 Мурашев В.Н. Шурчков И.С. Пастон В.В. Способ программирования ПЗУ. Авг евндет. №1395822 1.08.1985г.

18 Мураше® В.Н. Динамическая ячейка памяти. Авт. свкдет. №14193i 22.06.1988г.

19 Мурашев В Н. Кокин В Н. Орлов О М Последовательное запоминают устройство. Авт сввдет. №1447165 22. 08. 1988г.

20 Мурашев В.Н. Свистунов A.A. Постоянное запоминающее устройство. Af сввдет. №1436734 3.07Л988т.

21 Мурашев В.Н. Динамическая ячейка памяти. Международная заявка i патент.Гос.Per. №97109947/09С010309 от И июня 1997г.

22 Вавилов В.А.Кокин В.Н. Мурашов В.Н. Щуру ко и И.О. Стойкое полупроводниковых интегральных микросхем. Ж -л снециальн. радиоэлектроника сер.7, вып.1(50), 1987г., стр.27

23 Вавилов В.А. Горохова М.С. Мурашев В.Н. Оценка и прогнозирован! радиационной стойкости БИС с помощью тестовой ячейки. Ж-л спеиналыи радиоэлектроника сер.3, вып 1 (50), 1988г. стр.85

24 А.Г.Мурашев В.Н. Взвило» В. А. Влияние ионизирующих излучений i биполярные БИС. Ж-л специальная радиоэлектроника сер.10. вып.2(2' 1988г., стр 24-23.

25 Мурашев В.Н. Ладыгин Е.А. Оценка предельно достижимых характерисп СБИС. Сборник материалов юбилейной конференции, г. Кзлинингра. 1996г.

26 Мурашев В Н. Стойкий с спецвоздейсгвиям полевой транзистор. Труды I межотраслевой иаунингсхпаческой конференции «Надежность нздел» электсотпгой техники, 21028 мая, 1996г. Севастополь')

27 Мурашев В.Н. Ладыпы ЕЛ. Оценка предельно допиишых характерней: СБИС. Сборник матеркапог юбилейной конференции, Г. Калив ингра, 1996г.

28 Мурыиев В.Н. Коломийцев Л.М. Зеленцов A.C. Вавилов В.А. Интегральна схема с отрялательнмм сопротивлением. Авт. свидет. №¡071182 LW.1983r.

29 Мурашев В.Н. Коломийцев Л.М Зелеицоз A.C. Сельков Е. П. Ивтшральт схема на комплиментарных транзисторах. Авт. свяд. Mi 10854449 с 8.12.1983г.

30 Мурашев В.Н. Коломийцев Л.М. Зеленцов A.C. Сельков Е.11. Нитегралъщ схема на комплементарных транзисторах. Авт. свидет. №109452 22.01Л984г.

31 Мурашев В.Н. Л.М. Коломийцев. Инжекционный запоминающий

Ъ\~-74элемент. Авт свидет. №6X0051 заявка№2581256 20.02.1978т. 2.12.1979г.

32 Вавилов В.А. Миллер Ю.Г. Мурашев В.Н. Коломийцев JI.lv Долговременный запоминающий элемент. Авт. свидет. №258125 20.02.1978г. 5.12.1979г.

33 Мурашев В.Н. Вавилов В.А. Коломийцев Л.М. Гаврилов В.Е Миллер Ю.1 Щ,етагаи \О.И. Долговременный здас-мшакяций элемент. Am. свиде-№680054 заявка №2581255 20.02.1978г. 5.12.1979г.

Мурашев В.Н. Коломийцев Л.М. Мадера А.Г. Горохов М.С. Журавлев В.М. Соколов О.В. Запоминающий элемент. Авт. сшгдег. По заявке №2735962 с присоед. Заявки №2735963 11.03.1979г. (положит. Решение 20.11.1979г.) А/с №780705

Мурашев В.н. Коломийцев J1.M. ЩепшивЮ.И. Запоминающий элемент. Авт. свидет. По заявке №2592635 18-24 (039166) от 21.3. 1978г. Положит. Решение 10.10.1078г.

Мурашев В.Н. Коломийцев Л.М. Долговременный запоминающий элемент. Лет. свидет. По заявке №25812117 /18-24 20.20.1978г. положит. Решение 31. 08.1978г. А/с №693850 28.0б.1979г.

Мурашев В.К. Коломийцев Л.М. Долговременный запоминающий элемент. Авт. свидет. №695373 заявка №2581216/18-24 20.02.1978г. положит, решение 31.08.1978г

Кордивара Г.Я. Мураше» В.Н. Элемент. Авт. свидет. По заявке №263871/'! 724 положит решение 10.05.1978г.

Мурашев В.Н Элемент памяти долговременного запоминающего устройства. Авт елндет. № 1204061 24.03.1986г.

1 Коломийцев Я.М. Мурашев В.Н. Вавилов В.А. Щербинин A.A. Долговременней э<кмет аодята для долговременного запоминающего устройств.. Авт. свидет. №1010973 ?.!2.1982г.

Коломийцеп Rh-'. Мурашев H.H. В&дитз В.А. И т.д. Элемент памяти для долговременно; запоминающего усгройсггяа. Авт. сойдет. №10 №<>72 7.12.1982г.

2 Мурашев £Ш. Кололшйцея Л.М. Песоцю.'й Н.Ф. Способ изпях>ымя>ил матрнчною вжоаюеяя. Авт. спадет. По заявке №2735964 i ¡.СО. 1979г. положит. Решен« 20.11.1979г.

3 Мурашев В.Н. С шстунов A.A. Орлов О.М. Интегральная схема матрицы ЗУ. Заявка на а/№4225952 с положит, решение от 16.12.1987г.

4 Мурашев В.Н. Панкратов А.Л. Леонов Г1.А. Устройство для программирования дешифратора. Заявка на авт. свндет.№4359483 положит. Решение от 10.10.1988т.

5 Мурашев В Н. Панкратов А.Л. Леонов П.А. Устройство программирования. Заявка на авт. свидет. №4358518 авт. свидет. 28.10.1988г.

6 Мурашев В.Н. Орлов О.М. Полевой транзистор с двойным потенциальным

управлением - новая элементная база СБИС ж-л Электронная промышленность, 1991г. №12 стр.55-56

7 Мурашев В.Н. Полевой прибор. Авт. свидет. №1074282 от 15.10.1983г.

8 Мурашев В.Н. Панкратов А.Л. Орлов О.М. Инвертор. Заявка на авт. свидет. №4284559 положит. Решение от 18.01.1988г.

9 Мурашев В.Н. Грабчак В.П. Мостовой В.Н. Мелешко Е.А. Яковлев Г.И. Ладыгин Е.А Нейтроны а исследованиях я индустрии. Труды пятой международной конференции по применению ядерной технологии кристаллов .Греция,июнь, 1995г. (Сб. докладов.)

50 Мурашев В.Н. Тарабин Ю.В. Грабчак В.П. Мостовой В.Н. Позици детектор для регистрации нейтронов. Труды международной конфер по применению детекторов в авиации США, Атлантик - Сити. 12-15 т 19%г .(Сборник докладов)

51 Мурашев В.Н. Мелешко ЕА Тарабрин Ю.А. Яковлев Г. И. Павло. Полупроводниковые детекторы в физических и научных примен Труды пятой международной конференции. Рига. Латвия. Май 18-22 (Сборник докладов).

52 Мурашев В.Н. Яковлев Г.В. Мелешко Е.А. Тарабрин Ю.А. Павло! Позиционный детектор частиц. Международная заявка на 1 №9811484/25 (016360). От 29.02.1998г.

53 Вавилов В.А Мурашев В.Н. Титов А.Г. Влияние внешних воздейста биполярные БИС. Спец. электроника сер. 10 Вып. 2(24) 1988г. стр.24-2!

54 Мураше» В.Н. Вавилов В А. Кокин В.Н. Щируко» И.О. Сто! полупроводниковых интегральных микросхем. Спец. Электроника вып.1 (50) стр.22

55 Вавилов В. А. Миллер Ю.Г. Мурашов В.Н. Стойкость полупроводни №пегралыилх микросхем «Лотика-!/» сп^ддяяъи'&а радиоззниер: 1972г. №4стр.41-48

56 Вавилов В.А. Мурашев В.Н. Мзмепсшс электрических пара» микросхем серий 155 и ЮС и их эдсчетов при воздейсши". иыпуш излучения. ж-д сисцлйльиая радтлектроникь сер.З вьт.1 (10) 1978г.

57 Гавршюв В.К. Миллер Ю.Г. Мурашов «З.Н. Влияние аргаьичсеких пок, полупроводникового кристалла на изменение электрических парса полупроводниковых интегральных микросхем и их компонентов в уел облучения. Ж-л Специальная радиоэлектроника 1972г. №56 стр. 59-67г.

58 Мурашев В.Н. Ладыгин Е.А. Сгой-сссг/. СБИС на КНИ структура' Вопросы атомной науки. Вып 1-2, 1996г. стгр. 30-32.

59 Мурашев В.Н. Ладыгин Е.А. Устойчивость СБИС и методы ее повыи Вопросы атомной науки. Вып. 1-2,1996г.

60 Павлова В. А. Мурашев В.Н. Внешнее воздействие на усилительные св< планарных транзисторов в электрическом режиме. Сборник докладов Межвузовская конференция.

61 Павлова В.А. Мурашев В.Н. Влияние внешних воздействий на кремн транзисторы в режиме малых токов. Труды научно-техни« конференции МИРЭА 1970г. стр. 101-101

62 Мурашев В.Н. Автореферат диссертации на соискание ученой ст кандидата технических наук «Стойкость ИС и импульсному воздействи

63 Мурашев В.Н. Диссертация на соискание ученой степени кащ

' технических наук «Стойкость ИС и импульсному воздействию

микроприборов» М, 1980г. 250с.

i4 Мурашев B.H. Расчетные методы, определения реакции больших интегральных схем и логических устройств на импульсные виды воздействия. Ж-л специальная радиоэлектроника вып. 9, 1978г. стр. 29-31.

>5 Кедивара Г.Я. Мурашев В.Н. Численпо-андлигическая модель юиполяриого транзистора. XIV - Вузовская научно-техническая конференция, секция электрофизических наук 24-26 апреля, 1978г. Кишенев. (Сборник докладов).

56 Мурашев В.Н. Численно-аналитическая модель элементов биполярных схем, учитывающая действие мощных импульсных воздействий. Сборник «Специальные вопросы атомной науки и техники. Серии Внешнее воздействие на аппаратуру, элементы н материалы. 1979г. вып 2(4) сгр. 4042.

67 Мурашев В.Н. Гуров К.П, Миллер Ю.Г. Метод анализа переходных процессов в полупроводниковых приборах находящихся под воздействием мощных импульсных излучений. Украинский физ15чесхий журнал т.26 №10 1981г.

68 Мурашев В.Н. Вавилов В. А. Миллер Ю.Г. Метод расчета ионизационных токов з полупроводникоъых структурах. Стойкость изделий электронной гехлики. Сборник Сгатей 1981г.

69 Мурашее В.Я. Вавилов В.А. Гуров К.П. Кердивзра Г.Я. Методика анализа перглод'.шх процессов в полу проводи ихобых приборах. Ж-д Специальная рвдиаазсктрсызака серия 2 тюлуяровс-даиксйый приборы 1982г. вьш.2(.40).

70Мшлер Ю.Г Аврашков Ii .П. Муразтез В.Н. Микросхемы интегральные попупроъожтковые. Проектирование с птюищо ЭВМ. Метод расчета реакции MC на импульсное воздействие. Отраслевой стандарт «Игарка - 36» ОСТ U.073.0i>0 76

71 Миштер Ю.Г. Вавилов В.А. Мурашев В.Н. Микросхемы интегральные полупроводниковые. Проектирование с помощью ЭВМ. Метод определения показателей стойкости к воздействию непрерывных видок воздействий. Отраслевой стандарт «Игарка-35» ОСТ 11.073.059-76.

72 Миллер Ю.Г. Вавилов В.А. Мурашев В.Н. Стойкость изделий электронной техники. Справочник методическое руководство т.1 1981г.

73 Миллер Ю.Г. Мурашев В.Н. м др. Справочник моделирование воздействий ВВФ на электро изделия. Методическое пособие. Глава 2,3,4 1986г.

74 Вавилов В.А. Мурашев В.Н. Пронин С.А. Схемотехнические методы повышения стойкости биполярных логических элементов. Сборник «Специальные вопросы атомной науки и техники.» Серии внешнее воздействие на аппаратуру, элементы и материалы. 1979г. вып.2 (14).

75 Мурашев В.и. Вавилов В.А. Миллер Ю.Г. ДТЛ - логический элемент. Авт. сыщет. №114480 по заявке №2213572.

76 Мурашев В.Н. Вавилов В.А. ДТЛ - логический элемент. Авт. свидет. №116612 по заявке №22)3573 от 3.01.1977.

77 Мурашев В.Н. Щетинин Ю.И. Миллер Ю.Г. Логический элемент. «И-НЕ» Авт свидет. №646442 па заявке №2479473 от 25,04.1977г.

78 Пронин С.И. Мурашев В.Н. Логический элемент. Авт. Свидет. №12559 24.07.197S.

79 Мурашев В.Н Пронин С.А. Миллер Ю.Г. ДГЛ - логический элемент, свидет. По заявке №2239898/22 положительное решение от 8.05.197 №133885.

80 Мурашев В Л Стойкий триггер. Авт. свидет. №124272 по заявке №223 от 8.02.1978г.о; 25.04.1979г.

81 Мурашев В.Н. Щетинин Ю.И. Приходько П.С. Схема вентиля разреш выборки ОЗУ. Авт. свидет. N¿242858 от 1.09.1986.

82 Ладыгин Е.А. Гаев С.М. Крупов Д.Г. Мурашев В.Н. Стойкая струк-Заявка на авт. свидет. №4954188 от 17.06.1991.

83 Ладыгин Е.А. Мельников А.Л. Мурашев В.Н. Паничкин А.В. Радиахшс термическая обработка ИС ОЗУ серии 537 РУ2 Журнал технолог-, конструирование в электронной аппаратуре 1997г. №2 стр. 34-36.

84 Мурашев В.Н. Кскии В.Н. Никитина Г.И. Способ стабшшз: диэлектрических пленок на кремниевых пластинах. Авт. свидет. №2673: 4.01. 1988.

85 Мурашев В.Н. Мапмшез В.Н. Способ измерения времени жизни неосиот носителей тока Авт. Слндет. N¡197116.

86 Мурашев В i i Метод измерения ионизационных токов. Заявка ;.< свидет. №.31370*3/21 от 4.03.1986г.

Ю Мураша-. В.К. Орлов Д.М. Нестеров А Э Старнцын В.Н. Техлологичс асаекты получения СБИС с диэлеетркческой изоляцией. Ж-л Зл:-ктрэ промышленность. 1990г. №4 <пр,30.

88 Венков Б.В. J/ЙДЬГГ'ЙН x'j. А. Мурашев Вн. Орлов ОМ. Способ изготобл К-М01 I струстур. Заявка на авт. свидет. №04155/20 от 20.05.1990г.

89 Венков Б.В. Ладыгин Е.А. Мураше;; В.н. Орлов О.М. Способ изготовл интегральных схем. Заявка на авт. Свидет. №04153/20 от 20.06.1' положительное решение.

90. Alexandras K.V.1, Ambrosio М. IU, Aminosov V.V. Antonova У.] Aramo С. !0.Benvicini V. и, Chechia V.A. \ Cliubenko A.P.1, Drobhev V Erlikin A.D.FujiiM.Hataao Y.LadiginE.A.4,Lomoaosov B.N.', Merzon G.l.', Mukharoedsiiin R.aA Murashev V. N.4 Pavlichenko 1 PanasynkM.l/, Rogaiiova T.M.J, Roussetsky A.S.1, Ryabov V.A.', Ryazh; O.G.2, Saito T.6, Sasaki H7, Shchepctov A.L.1, Sobolevskii N.M2, Starkov Sveshnikova L.G.3, Tsarev V.A.1, Wolfendale A.12, Vacci A.11, Yanagit; Zatsepin G.7.% Zhdanov G.B.Zhukov A.P.2

Studies of Cosmic Kays

In Eaergy Range of 1014-1016 eV, Primari Electrons at Energy of 0.1-10 TeV, Gamma-Rays 3t Energy of 30 GeV-1 TeV, Neutrons and Gamma-Rays in Solar Radiation, and Massive Exotic Charged Particles in Cosmic Radiation

91 The INCA Project Collaboration

1 Lebedev Physical Institute, Moscow, Russia

2 Institute for NuclearResearch, Moscow, Russia

J Skobeltsyn Institute of 'Nuclear Physics, Moscow, Russia

4 Institute of Steal and Alloys, Moscow, Russia

5 Institute for High-Energy Physics, Protvino, Russia

6ICCR, ToJiyo University, Tokyo, Japan

7Kochi University, Tokyo, Japan

3 Aomori University, Aomori, Japan

9 Gunma College of Technology, Gunma, Japan

10INFN, Napoli, Italy

UINFN, Trieste

12 Durham University, Durham, Great Britain

13 Institue of Ionosphere, Almaty, Kazakhstan

Salt Lare City; 26 Int. Cosmic Ray Conference, USA, 1999,17-25 Auguste.

92 Ladygin E.A., Murashev V.N. The INCA Project, i. Astrophysical Goals and the Concept of an Ionization-Neutron Calorimeter for Direct Investigation of Ultimate-Energy Electrons and Primari Cocnaic-Ray. Nuclei Bp to the "Knee" Region. Salt Lare City; 26 Int. Cosmic Ray Conference, USA, 1999, 17-25 Auguste.

93 Ladygin E.A., Murashev V.N. The INCA Ptoject. II. Measurements of die neutron yield Com a lead absorber for pion and proton projectiles. Salt Lare City; 26 Int. Cosmic Ray Conference, USA, 1999,17-25 Auguste

94 Ladygin E.A., Murashev V.N, The INCA Project. III. New Method for Separation of Electromal netic and Hadtor Cascades in Detection of ftimaiy Electrons and Gamma-hays. Salt Lare City; 26 Int. Cosmic Ray Conference, USA, 1999, 17-25 Auguste,

95 Ladygin E.A., Murashev V.N. The INCA Project. New Approach to Measusement of Energy of Primary Protons and Nuclei. . Salt Lare City; 26 Int. Cosmic Ray Conference, USA, 1999,17-25 Auguste.

ТЪбл 1.

История эволюционного развития функционально-интегрированных структур СБИС

Наименование Авторы Год Страна (фирма) Результат

ящик ДамерД 1954 США концепция функций

П.З.С Зворыкин В.К Винер И. Бойл В. 1Э34 1970 США США приемники оптим. изображения

МЗТТТЛТТЛШ Зворыкин В К Винер Н. Бойл В. 1967 США (Intel) ТГЛ-ИС-103 вен

Однотранэистор ячейка памяти Деннард Р. 1968 США (IBM) ДОЗУ

Элемент памяти FAMOS Кан Д. Зи С. 1967 США СППЗУ -1 Мбит

ИЛ Харт Д. Слоб Н. 1974 Швеция БИС -104 вен.

ипл Кремлев В.«? 1979 СССР С БИС-106 вен.

К-ГТТ-МОП инвертор 1980 Япония К-МОП ОЗУ-Ю'бит.

К-ПТ-МОП инвертор Мурашев В. Н Коломийцев А'Н 1980 СССР К-МОП ОЗУ-10!бит.

ПТДЗ Мурашев В. Н Кпемпйв В. Я 1S80 СССР РС-СБИС

ИН. попев лр-р. Стафеев В.. И 1981 СССР Нейриоторн ИС.

SIT 1S85 Япония Силов ИС

IGBT 19ЭЗ США Силов ИС *

3-ех мерн:1-но эатв Томсон 1S8Q Францмя-США К-МОП СБИС

3-ех мерн К-МОП Мурашев В Колпмийиев Л-Н 1979 СССР К-МОП СБИС

Н2-элементы Мурашев В Н 1992 СССР СППЗУ -1 Гбит

Н2-элементы Ванхойзен, Варен 1997 Франция-США СППЗУ -1 Гбит

ЭЛ .-фотон элемент Мурашев В. И Коломийцев Л. П. 1979 СССР СППЗУ -1 Гбит

ЗЛ .-фотон .элемент Орловский М.Н ClDA(motorola) СППЗУ -1 Гбит

ПФУ (ПЗС) Мурашеа В Я СССР СППЗУ ОЗУ сенсор, детектор