автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Имитационное моделирование логических элементов при воздействии ионизирующего излучения

На правах рукописи УДК 539.1.043

РУСАНОВСКИЙ ВИТАЛИЙ ИВАНОВИЧ

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

на соискании степени доктора технических наук

по специальности: 05.13.01 "Системный анализ, управление и обработка информации"

005547051

Владимир 2010

005547051

На правах рукописи УДК 539.1.043

РУСАНОВСКИИ ВИТАЛИИ ИВАНОВИЧ

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

на соискании степени доктора технических наук

по специальности: 05.13.01 "Системный анализ, управление и обработка информации"

Владимир 2010

Работа выполнена на кафедре "Микро- и наноэлектроники" Московского Государственного Инженерно-физического Института (МИФИ, Россия). Научный консультант:

Вячеслав ПЕРШЕНКОВ, доктор техн. наук, проф., завкафедрой „Микро-и наноэлектроники" МИФИ, Россия.

Официальные оппоненты:

РУФИЦКИИ Михаил Всеволодович, доктор техн. наук,

профессор,

ДАВЫДОВ Николай Николаевич, доктор техн. наук,

САДЫКОВ Султан Садыкович, доктор техн. наук,

профессор.

Защита состоится "21" июня 2010, в 15.00 час. на заседании диссертационного совета ДО 1.01.0187 ТПП ВО в Торгово-промышленной палате Владимирской области по адресу: 600001, г.Владимир, ул. Студеная гора, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке "Центра делового образования" Торгово-промышленной палате Владимирской области по адресу: 600001, г.Владимир, ул. Студеная гора, 34

Автореферат разослан "12" мая 2010

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор техн. наук, профессор МАКАРОВ Р.И

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследуемой темы и степень её изучения.

Широкое использование интегральных микросхем (ИМС) в вычислительной технике и в системах управления, которые находятся под воздействием ионизирующего излучения (ИИ), требует углубленных исследований надежности активных элементов, определения изменений параметров элементов и ИМС в целом. Одна из актуальных проблем - определение максимального уровня облучения, при котором ИМС будут работоспособны.

Многообразие технологий производства, схемотехнических и конструктивных решений, функциональное назначение и условия эксплуатации приводят к разному поведению элементов и ИМС при воздействии ИИ. В связи с этим необходимо разработать физические модели, которые объяснили бы физические эффекты и поведение параметров элементов и ИМС при облучении.

Высокая степень интеграции и сложность функционирования ИМС требуют дальнейшего исследования для определения деградации параметров элементов и ИМС, разработки быстрых и недорого стоящих методов определения изменения параметров элементов и ИМС, прогнозирования их работоспособности при воздействии ИИ.

Теоретические и практические аспекты этой области, как правило, имеют дискуссионный характер, который объясняется сложностью физических процессов в многослойных структурах при воздействии ИИ. К настоящему времени не скоррелированы результаты исследований из-за многообразия новых технологий производства, не определены чувствительные параметры и корреляция между ними, на основе которых можно было бы определить радиационную стойкость (PC) и прогнозировать надежную работоспособность элементов и ИМС в целом.

В этом контексте необходимо разработать расчетные методы и программные средства для экстракции параметров элементов

ИМС до и после облучения, определить РС и прогнозировать работоспособность ИМС в целом. Необходимо разработать методы прогнозирования работоспособности при облучении на основе исходных параметров до и после облучения, тестовых облучений и эмпирических моделей.

Работа посвящена прогнозированию и оценки надежности ИМС на основе разработки физических моделей, позволяющих описать физические эффекты при воздействии ИИ, а также расчетных методов и программных средств, на основе которых из экспериментальных данных определяются наиболее чувствительные параметры элементов и ИМС. Используя значение параметров активных элементов ИМС, осуществляется имитационное моделирование для определения РС и прогнозирования работоспособности элементов и ИМС в целом.

Целью диссертационной работы заключаются прогнозированию и оценки надежности ИМС на основе анализа физических эффектов в активных элементах ИМС, разработке физических моделей, расчетных методов для экстракции параметров элементов ИМС, методов определения РС и в прогнозировании работоспособности элементов и ИМС на основе комплексных методов (рас-четно-экспериментальных) при ограниченном количестве экспериментальных данных.

Для достижения предложенной цели необходимо решение следующих задач:

1. Анализ механизмов деградации элементов ИМС при воздействии ИИ для формулирования основных направлений диссертационной работы.

2. Разработка физической модели накопления радиационно-индуцированного заряда (РИЗ), для определения параметров окисла МОП-структур.

3. Экспериментальные измерение характеристик биполярных и МОП транзисторов (МОПТ) до и после облучения.

4. Разработка модели для прогнозирования деградации параметров МОП структур при облучении низкой интенсивностью, используя экспериментальные лабораторные измерения.

5. Разработка модели разделения радиационно-индуцирован-ного сдвига порогового напряжения на объемную и поверхностную составляющие.

6. Разработка метода нейтрализации РИЗ для прогнозирования поведения параметров элементов ИМС при облучении без осуществления термического отжига.

7. Разработка расчетных методов и программных средств для экстракции параметров биполярных и МОП транзисторов до и после облучении.

8. Разработка метода прогнозирования деградации параметров биполярных и МОП структур при облучении.

9. Определение PC и прогнозирование работоспособности транзисторов и логических элементов (ЛЭ) на основе результатов имитационного моделирования с помощью программы схемотехнического моделирования SPICE.

Научная новизна полученных результатов состоит в: разработке аналитической модели описания РИЗ при облучении в окисле МОП структур; разработке расчетных методов определения параметров биполярных и МОП транзисторов, используемых в программе SPICE; разработке программ для экстракции параметров биполярных и МОП транзисторов до и после воздействия ИИ; разработке метода перехода от облучения больших интенсивностей и коротких времен к облучению малых интенсивностей и длительных времен; определении значений импульсного напряжения на затворе для отжига РИЗ; определении PC биполярных и МОП ЛЭ; разработке метода прогнозирования работоспособности транзисторов и ЛЭ на основе результатов имитационного моделирования.

Практическое значение работы. Предложенные методы и модели позволяют: объяснить физические эффекты в МОП структурах при облучении; рассчитать параметры биполярных и МОП транзисторов до и после облучения; использовать программу SPICE для имитационного моделирования характеристик ЛЭ; объяснить радиационные зависимости параметров ЛЭ при облучении; осуществить экстракцию параметров транзисторов до и после облучения; определить изменение параметров биполярных и МОП транзисторов при облучении; перейти от результатов облучений при больших интенсивностях и коротких временах к

прогнозированию облучения при малых интенсивностях и длительных времен; осуществить отжиг РИЗ за относительно малые времена; определить уровни облучения работоспособности ЛЭ; прогнозировать работоспособность биполярных и МОП ЛЭ на основе результатов имитационного моделирования, используя программу SPICE.

Разработанные методы и программы используются в процессе проектирования и изготовления элементов ИМС с заданным уровнем PC, а также в учебном процессе на кафедрах «Микроэлектроники» ТУМ и МИФИ для следующих предметов: «САПР», «Основы микроэлектроники», «Физика полупроводниковых приборов» и др.

Предложенные расчетные методы и программные средства экстракции параметров элементов ИМС были внедрены на ОАО „НИИМЭ и Микрон" N603921 г. Зеленоград (Россия) (Акт внедрения от 10.02.2003), в МИФИ (Акт внедрения от 17.02.2003) и в ТУМ (Акт внедрения от 18.01.2005).

На защиту выносится:

1. Результаты исследования механизмов деградации биполярных и МОП-структур при воздействии ИИ. Образование и отжиг РИЗ при облучении. Модели отжига РИЗ. Образование поверхностных состояний (ПС) и роль водорода в их образовании. Прогнозирование работоспособности МОП-структур.

2. Эффекты воздействия ИИ на окисел МОП-структур. Методика численного моделирования формирования РИЗ в окисле МОП структур. Результаты численного и аналитического решения системы уравнений непрерывности, описывающих РИЗ.

3. Измерение параметров элементов ИМС при облучении. Методы облучения и объекты исследования. Измерение характеристик биполярных и МОП транзисторов.

• 4. Расчетные методы определения параметров биполярных и МОП транзисторов. Математическая модель, используемая при моделировании биполярных и МОП структур.

5. Метод экстракции параметров математической модели транзисторов SPICE LEVEL3. Прогнозирование изменений параметров транзисторов при облучении. Разделение порогового

напряжения на объемную и поверхностную составляющие.

б/Конверсионная модель и ее использование при прогнозировании деградации параметров элементов ИМС при облучении. Расчетный метод определения изменения порогового напряжения МОПТ.

7. Использование эффекта радиационно-индуцированной нейтрализации заряда (РИНЗ) для прогнозирования изменений параметров элементов ИМС при облучении.

8. Дозовые зависимости наиболее чувствительных параметров биполярных и МОП транзисторов.

9. Моделирование характеристик биполярных и МОП ЛЭ до и после облучения.

10. Определение PC и прогнозирование работоспособности биполярных и МОП ЛЭ на основе результатов имитационного моделирования.

Публикации. Основные результаты исследований были представлены и опубликованы на 21 международных форумах, научных и по специальности. Всего опубликовано 90 работ, по результатам диссертации опубликовано 70 научных работ, из которых 10 - в журналах ,и сборниках, 4 учебника и одна монография. Общее число страниц всех опубликованных работ составляет около 2000с.

Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на (в): International conference on microelectronics and computer science ICMCS, Kishinev, Republic of Moldova. 1992, 1997; Semiconductor Conferences, CAS, Proceedings, IEEE - Romania section, Sinaia, Romania. 1993, 1994,1995; Proceedings of the international symposium on signals, circuits and systems SCS, Iasi, Romania. 1993, 1995, 1997; Proceedings of the symposium on electronics and telecommunication, Timishoara, Romania. 1994; International Nuclear and Space Radiation Effects, Conference, Indiana Wells, California, USA. 1996; Congres Europeen. Les radiations et leurs effets sur les composants et les systemes, Cannes, France. 1997; Materialele conferinfei §tiinfifice „Matematica aplicata §i informatica", A§M, Chi§inau, Moldova. 1998; Buletinul §tiin|ific al Universita{ii din Pite§ti, seria „Matematica §i

informaticä", Pite§ti, Romania. 1998; Analele Universitafii „Eftimie Murgu", Re§i|a, Romania. 1998; Conferinfa interna^ionalä de comunicäri §tiin|ifice consacratä aniversärii a 35-a a UTM, Chi§inäu, Moldova. 1999; Simpozionul International „Lumea computerelor §i umanitatea-interactiuni §i divergenfe", Chi§inäu, Moldova. 1999; Радиационная стойкость электронных систем „Стойкость - 99", Научно-технический сборник СПЭЛС, Москва. 1999; Sesiunea §tiin{ificä "Symposia Professorum", seria inginerie, ULIM, Chi§inäu, Moldova, 2002; Analele §tiinfifice ale USM, Chi§inau, Moldova. 2003; Научная сессия МИФИ-99, „Автоматика, электроника, микроэлектроника", Москва. 1999,2004; Monografía „Acjiunea radiajiei ionizante asupra structurilor MOS", Chi§inäu 2004.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, обобщения полученных результатов, выводов и рекомендаций, списка используемых источников (290 наименований) и приложений. Общий объем работы составляет 276 страниц включая 113 рисунков и 13 таблиц.

Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты работ, выполненных лично автором или в соавторстве с коллегами и аспирантами. Личный вклад автора заключается в: постановке задач исследований (в отдельных случаях совместно с ПЕРШЕНКОВЫМ B.C.), разработке методик экспериментов, проведении теоретических и экспериментальных исследований (совместно с аспирантом АВРАМ И. А.), анализе и интерпретации полученных результатов. Другие соавторы работ участвовали в подготовке образцов для исследований, проведении измерений и отдельных расчетов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цели и задачи, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, основные положения диссертации, выносимые на защиту, результаты научных исследований, апробация работы, опубликованные результаты и личный вклад автора.

В I главе представлен анализ литературных источников,

которые описывают механизмы деградации МОП структур при

воздействии ИИ, воздействие ИИ на МОП структуры, формирова-

8

ние заряда в окисле, модели описания заряда в окисле, релаксация РИЗ в МОП структурах, формирование ПС, роль водорода в образовании ПС и прогнозирование стойкости МОП структур.

Воздействие ИИ приводит к существенным изменениям электрофизических характеристик МОП структур. Эти изменения определяются образованием центров захвата и накоплением заряда в окисле под затвором, возрастанием концентрации ПС на границе 8ь8Ю2 и уменьшением подвижности носителей на поверхности полупроводника.

Электроны и дырки, генерируемые излучением, разделяются электрическим полем окисла, после чего образуется положительный заряд в объеме окисла с плотностью Л^ и заряд ПС Qlf

с плотностью N¡1. Знак заряда ПС отрицательный - для МОПТ с п-каналом и положительный для МОПТ с р-каналом.

Накопление заряда 0>{ в объеме окисла приводит к уменьшению порогового напряжения У^ для МОПТ с п-каналом, а рост

заряда ПС Qit приводит к росту У^г для МОПТ с р-каналом. Изменение порогового напряжения в общем случае:

^ох ^ох

где: АОз/и - изменение заряда в объеме и соответственно

- на ПС; Сох - удельная емкость окисла; знак „+" используется для МОПТ с п-каналом, знак „-" для МОПТ с р-каналом.

Экспериментальные данные показывают, что в МОП структурах, в случае облучения при положительном напряжении на затворе

(^>0), плотность накопленного положительного заряда имеет максимальное значение на некотором расстоянии /^Н^-Ю^м от границы 8ь8Ю2, а затем снижается вглубь диэлектрика по экспоненциальному закону. При <0 возникают две области, одна,

заряженная положительно, другая - отрицательно. Положительно заряженная область располагается в узком слое толщиной / ~540"9м, а отрицательно заряженная область простирается вглубь 8Ю2 на расстоянии 1-10"9м и более. Это объясняется тем, что при нанесении металлического электрода и его выжигании, часть атомов металла проникает в объем ЗЮ2. Атомы А1, Аи, Сг и других металлов создают в оксиде кремния ловушки электронов. При отсутствии металлического электрода у границы диэлектрик-металл образуется только положительный заряд.

В процессе облучения электроны уходят с атомных связей, что позволяет атомам сдвинуться в новое равновесное положение, в результате чего образуется устойчивый центр захвата.

Облучение БЮ2 может приводить к образованию трехвалентного кремния и разрыву кислородного мостика:

. шЯ-О-Яш^^+шЯ О-Шщ (2)

где: = — атом кремния, соединенный тремя мостиковыми связями кислорода.

В БЮ большинство дефектов составляют донорные центры трехвалентного кремния (Е'-центры) и центры междуузельного кислорода (БЬцентры), которые несут основную ответственность за образование положительного заряда в оксиде.

Формирование Е'-центров можно описать следующим образом:

^ Я - Я - +к+ —= Я Я О)

Процесс образования ПС на границе раздела 81-8Ю2 имеет особое значение для прогнозирования отклика МОП структур при облучении. Процесс образования ПС продолжается и после облучения. Представленные в литературе методы образования ПС являются качественными. До сих пор не существует количественных моделей образования ПС.

Экспериментальное определение РС в условиях облучения космического пространства практически невозможно из-за

длительного времени проведения экспериментов и их высокой стоимости. Возникает необходимость разработки методов определения стойкости параметров элементов ИМСдля того, чтобы методы исследования были оперативными, простыми и экономичными, а полученные результаты - близкими к реальным.

В настоящее время разработано несколько методов прогнозирования работоспособности ИМС, в которых делаются попытки приблизить результаты лабораторных исследований к реальным условиям, учитывая режим работы, телтературу, интенсивность ИИ и др. Эти методы не являются унифицированными и требуют дальнейшего усовершенствования.

Во II главе представлены результаты численного моделирования образования РИЗ в окисле МОП структур, аналитическое и численное решения системы уравнений, описывающих образование заряда при воздействии радиации.

Предложена методика решения системы уравнений непрерывности, использующая некоторые аппроксимации и допущения, которые способствуют упрощению решения исходной классической системы уравнений непрерывности.

Ниже представлены решения системы уравнений непрерывности, используемой для расчета изменения параметров МОП структур.

Объемная концентрация электронов: /{Еох)К„Рх

"(*)=-г/ (4)

объемная концентрация дырок: /(Еох)КёРх

Уйр

распределение объемной концентрации захваченных дырок: Ж*, 0 = СрМ1рр{х)1 = СрЫф 8 X. (6)

распределение электрического поля в диэлектрике:

Р(х)----(5)

и

Е(л0 = -Е(*)о+-

£Е,

охЖ§Р х

Ус1р з

накопленный заряд в диэлектрике: ~СрЫф/{Еох)К8Р х2'

в(х)=д

Уйп

(7)

(8)

где: /(Еох) - вероятность разделения пар электрическим полем; Kg- коэффициент генерации пар электрон-дырка; Немощность дозы; с1ох- толщина окисла; х - координата, которая моделирует толщину окисла; У^р - дрейфовая скорость

электронов и дырок в окисле; Ср- скорость захвата дырок; Щр

- концентрация ловушек для дырок; Б - накопленная доза; <7 -заряд электрона; е - относительная диэлектрическая

проницаемость ЗЮ2; е0- диэлектрическая константа; время

облучения.

Уравнения непрерывности электронов и дырок были решены с учетом следующих начальных условий:

Е(х,0) = Е0 = Г„/с1ох, (9)

и граничных условий:

р(с1ох,0 = 0, п(0,() = 0 Уё<0, р(0,0 = 0, п(с1ох,0) = 0 Из полученных решений системы уравнений непрерывности следует, что объемные концентрации электронов п(рс) и дьфок р(х) линейно зависят от мощности дозы облучения.

В зависимости от значения напряжения на затворе заряд расположен вблизи границы металл-полупроводник ( Vg=0B, рис. 1)

(10)

или вблизи границы 8ь8Ю2 (^=+5В, рис. 2).

О^ИМрОУ

СМ, С/т2

Примечание:

7,сенб 6.0С-Н6 5,<ЕН6 4ДО16 З.СЕН6 2,СЕИ6 1,(ЕН6

1-0-(1Е+1)Гр(5Ю2)

2-1>(5Е+1)Гр(5Юг) К1Е+2)Гр(5ед Н5Е+2)Гр(5Юг) ¡-ОЕ+ЭКрфОД К5Е+3)Гр(ИОД НШ-ьОГрфОг)

^(ЕН0 ЦЕИО №10 М&10 №10 ЦШО ВДВ® б^(ЕК» 4,(ЕК» чгтага

(}о1, С/тг

Рис. 1. Дозовые зависимости на- Рис. 2. Дозовые зависимости копления заряда по толщине накопления заряда по толщине

С ростом дозы характер распределения заряда меняется, накопление заряда ^ линейно растет, затем переходит в режим насыщения. Значение накопленного заряда вблизи затвора растет незначительно, т.к. концентрация дырок р(х) вблизи затвора

мала (^=+5В). Накопление заряда происходит в объеме окисла

и принимает максимальное значение вблизи затвора или вблизи границы 81-8Ю2. Значение накопленного заряда растет в зависимости от приложенного напряжения на затворе и зависит от его полярности.

Полученные результаты подтверждают тот факт, что в МОП структурах, в случае облучения при положительном напряжении

на затворе (^>0), плотность накопленного положительного заряда

имеет максимум на некотором расстоянии /=(Н4)1(Г8т, а затем снижается вглубь диэлектрика по экспоненциальному закону. При

^=0 положительно заряженная область располагается около затвора в узком слое толщиной /»(5-^10)10"9т.

окисла (У}*=0В)

окисла (У£г=5В).

в

На рис. 3, 4 представлены дозовые зависимости объемной концентрации захваченных дырок Р((х^) = /(£)) для разных значений приложенного напряжения на затворе V^ =(0;+5)В при

равномерном распределения ловушек У/р. Накопление заряда в слоях вблизи электродов зависит от распределения нейтральных ловушек ^(р (х).

и, ш !

МВ-25-1 П, ш1 7

13-25-

1,00-25

ЯСВ-24' 6

6,(&24

4.С&24

2,(&24" 5

<увоо- --1— 111)11 -г-—1 л

Рис. 3. Дозовые зависимости концентрации захваченных дырок (Уд^ОВ).

Рис. 4. Дозовые зависимости концентрации захваченных дырок №=5В). .

Из анализа максимальных значений концентрации дырочных

ловушек Р™ах (х) и зависимости 0о№) следует, что предельное значение накопленного заряда (при максимальной дозе облучения) несколько меньше во втором случае, когда концентрация центров захвата в объеме меньше. Этот неожиданный результат может быть объяснен следующим образом. С уменьшением концентрации уровней захвата в объеме окисла уменьшается темп рекомбинации пар электрон-дырка через глубокие уровни. В результате увеличивается поток дырок в приграничной области электродов, где имеет место их накопление.

Процесс накопления заряда сопровождается уменьшением значения электрического поля и его местонахождением. Электри-

ческое поля Еох = /(£>) ограничивает процесс накопления дырок из-за уменьшения сечения захвата свободных дырок нейтральными ловушками.

При больших электрических полях скорость дырок увеличивается, а время переноса через окисел уменьшается. Следовательно, вероятность захвата дырок меньше. Тем не менее, с увеличением электрического поля увеличивается вероятность разделения электронно-дырочных пар, что приводит к увеличению потока дырок и их захвату.

Полученные результаты подтверждают механизмы деградации, представленные в первой главе.

В III главе представлены методика облучения элементов ИМС, объекты исследования, приведены результаты измерения характеристик биполярных и МОП транзисторов до и после облучения.

Согласно научным хоздоговорам между НИИМЭ (г.Зеленоград, Россия) и Кишиневским Политехническим Институтом (г. Кишинев, Молдова) были исследованы биполярные транзисторы микропроцессорного комплекта (МПК) 1802, изготовленные по планарно-эпитаксиальной технологии с изоляцией р-п переходом и „Изопланар-1", схемотехника ТТЛ с диодом Шотки. Были измерены характеристики биполярных транзисторов ИМС 198НТ1 (п-р-п транзистор) и Kl98НТ5 (р-п-р транзистор).

Объектом исследования МОП структур являлись транзисторы ИМС 564ЛН2, 564ЛА7, 564ЛА8 и К176ЛП1. Были измерены характеристики МОПТ с п- и р- каналами до и после рентгеновского облучения.

Исследованные образцы были изготовлены на предприятиях BELMICROSYSTEMS (г.Минск, Белоруссия), МИКРОН (г.Зеленоград, Россия) и МЕЗОН (г.Кишинев, Молдова).

Облучение биполярных транзисторов выполнялось на установке „Сириус 3200" (Россия), используя изотоп Sr-90/Y-90 с максимальной энергией 0,9МэВ. Элементы ИМС были облучены нейтронами, у-квантовым и рентгеновским излучением. Рентгеновское излучение биполярных и МОП элементов проводилось

на кафедре „Микроэлектроника" (МИФИ, Россия) на измерительном комплексе „Инвариант" и на кафедре „Физика" (ТУМ, Молдова) на измерительных установках ДРОН-1 и РУП-200-5-2 с энергией (18-20)103эВ, мощность дозы (0,5-0,7)Гр(8Ю2)/с, номинальное напряжение трубки с медным катодом 200кВ, ток -5-10"3А. Для измерения параметров элементов ИМС были разработаны устройства измерений, методы и специализированные программы.

Для определения воздействия ИИ на характеристики биполярных структур измерялись зависимости 1в=/(Рве) и 1(2 = /(Увц), на основе которых рассчитывались значения коэффициента к 21 от дозы при двух разных значениях напряжения иВЕ= 0,5В и иВЕ= 0,6В (таб.1). При облучении нейтронами уменьшение коэффициента усиления обусловлено объемной рекомбинацией, увеличением тока базы и топологическими размерами структуры. Рост тока базы обусловлен смещением атомов и формированием дефектов типа пар Френкеля. Появление дефектов приводит к росту тока базы и уменьшению коэффициента усиления ^21 из-за усиления процессов рекомбинации в базе транзистора. При облучении у-квантами и рентгеновском излучении процессы рекомбинации усиливаются не только в объеме, но и на поверхности структуры. Это приводит к увеличению тока базы и уменьшению коэффициента усиления.

На основе полученных результатов измерений был определен коэффициент корреляции коэффициента усиления при облучении у-квантами и рентгеновском облучении, который равен 2,2.

Таблица 1. Зависимость коэффициента Ьг! от доз облучения

Доза иВЕ 0,5В иВЕ 0,6В

0 79 99

Нейтр. (н/ст2)

2,4Е+12 71 76

2,4Е+13 46 75

2,4Е+14 4 11

у-кв. (Гр^Юг))

1,2Е+3 42 55

1,2Е+4 5 17

1,2Е+5 1 6

Рен.из. (Грф 02))

0,6Е+4 78 99

3,0Е+4 77 98

3,6Е+4 28 58

4,2Е+4 12 37

Для определения сдвигов параметров МОП структур измерялись зависимости ID = /при воздействии рентгеновского излучения. С ростом дозы излучения при VD$ =const ток

ID увеличивается за счет уменьшения Vfo . Из зависимости

Id ~ /(Vgs) определяются значения V^, для чего в линейной области проводятся касательные к каждой кривой. Значение

пересечения с осью Vq$ соответствует значениям напряжения

Vth (таб. 2).

С увеличением дозы пороговое напряжение сдвигается в сторону меньших значений. Пороговое напряжение обратно пропорционально потоку облучения, т.к. увеличение потока увеличивает

заряд Qpf, вследствие чего увеличивается число деффектов и уменьшается

значение Уменьшение

крутизны gm в зависимости

от дозы излучения, обусловлено уменьшением подвижности носителей заряда из-за образования ПС на границе раздела.

В IV главе представлены методы расчета параметров биполярных и МОП транзисторов с учетом воздействия ИИ, а также математические выражения и графические методы определения параметров биполярных и МОП структур, которые позволяют рассчитать статические и динамические характеристики транзисторов. Предложены некоторые изменения в стандартной модели программы схемотехнического моделирования SPICE для учета воздействия ИИ.

Представленные расчетные методы, математические выраже-

Таблица 2.

Зависимость порогового на-пряжеия (Vth) и крутизны (gm) от _доз облучения

Доза, Vth. gm,

(Ip(Si02)) (В) (А/В)

0 2 5,8Е-3

0,6Е+4 1,4 5,5Е-3

1,2Е+4 1,0 5,3E-3

1.8Е+4 0,7 3,6Е-3

2.4Е+4 0,6 3,4Е-3

3,0Е+4 0,5 3,0Е-3

ния и графические методы определения параметров биполярных и МОП структур использовались для экстракции параметров математической модели программы схемотехнического моделирования SPICE.

Одна из проблем при экстракции параметров биполярных транзисторов классической модели SPICE состоит в определении параметров, являющихся общими для прямого и инверсного включения транзистора. К числу таких параметров относятся линейное сопротивление базы RBM и нелинейное сопротивление базы с параметрами RB и IRB. Трудности заключаются в том, что параметры сопротивления базы Rjja с физической точки зрения не являются инвариантными для прямого и инверсного включения.

Предложенная электрическая структура биполярного транзистора отличается от традиционной модели, используемой в программе модели биполярного транзистора SPICE. Принципиальным отличием является введение дополнительного элемента в базовой области, который учитывает радиационно-индуци-рованные эффекты и не противоречит основной модели SPICE.

Для учета радиационных эффектов при экстракции параметров, в стандартной модели МОПТ SPICE предложено следующее

выражение, по которому рассчитывается

(V„-VT0)2 V2 2(1 + GAMMA)

IГ) = BETA -— (l-exp[-(-£-)]),

D 2(1 + GAMMA) F Vg-VTO (11)

где

W KP

BETA = —

L 1 + THETA (Vg - VTO )

Главным его преимуществом является то, что ток стока описывается с помощью одного уравнения, а не кусочно-заданной функцией.

Расчетные методы определения параметров и предложенные изменения в математических моделях SPICE LEVEL3 позволяют устранить противоречия и трудности SPICE для учета ради-

ационно-индуцированных эффектов в биполярных и МОП транзисторах. На основе расчетных методов были разработаны программные средства для экстракции параметров математической модели SPICE биполярных и МОП транзисторов до и после облучения.

В V главе представлены методы разделения порогового напряжения на объемную и поверхностную составляющие, рассмотрена конверсионная модель, описан эффект РИНЗ и их использование для прогнозирования работоспособности элементов ИМС при облучении.

Обработка экспериментальных результатов заключается в

разделении изменения порогового напряжения на составляющие AVoi и AVj(, которые обусловлены ростом заряда в объеме и на ПС. Экспериментально определены значения изменений порогового напряжения Щц и его составляющих AVot и ЬУц при

разных дозах облучения (таб. 3). Из анализа экспериментальных данных следует, что изменение ВАХ при облучении обусловлено

изменением порогового напряжения AV^ и его составляющих.

Таблица 3. Дозовые зависимости изменения порогового напряжения А¥(1г и ее составляющих А¥ыи АУН

Доза, (rp(Sto2)) ДГ0„(В)

0 0,00 0,21 0,00 2,84 0,00 2,84

0,6Е+4 -0,50 0,22 0,17 2,76 -0,66 2,76

1,2Е+4 -0,93 0,24 0,34 2,53 -1,27 2,53

1.8Е+4 -1,15 0,26 1,43 2,69 -2,58 2,70

2,4Е+4 -0,96 0,42 1,94 2,64 -2,90 2,67

Для расчета и прогнозирования изменения порогового напряжения при облучении низкой интенсивности, в работе предложена конверсионная модель, которая использует получен-

ные лабораторные результаты без осуществления термического отжига.

Представлены соотношения, позволяющие рассчитать изменения значений порогового напряжения МОГГГ с п- (д )

и р-каналами (ДР^):

АЪИп=-АУ0((\ + К01) + (А7{+К01АУ0)В, (13)

АУЛр ^-АУо^\-Ко0-{АУ^Ко1АУо)Э (14)

В уравнениях (13) и (14) после облучения зависит только от времени. Эти соотношения содержат 5 подстроечных параметров, три из которых (А^о, ¡о>можно определить из зависимости

АУ0{ от дозы, остальные два из зависимости А¥ц от

дозы. В диссертации предложен алгоритм и метод определения подстроечных параметров.

Предложенная модель предоставляет возможность описания

заряда АОц с помощью коэффициента физический смысл которого состоит в том, что каждый акт исчезновения положительного заряда приводит к образованию К0\ ПС. При малых поглощенных дозах, когда заряд Ад0{ линейно изменяется с дозой

излучения, коэффициент Ка\ по мере отжига остается примерно

постоянным. Для Ко1< 1 (при комнатной температуре) число

образующихся ПС меньше числа отжигаемого положительного

заряда. Чем ближе к 1, тем значительнее вклад изменяющейся

во времени величины в п-канальных транзисторах и тем слабее изменение со временем порогового напряжения р-канального

транзистора. При пороговое напряжение р-канального

МОПТ на этапе отжига остается постоянным.

Из анализа полученных экспериментальных данных (таб. 4)

следует, что существует корреляция между эффектами отжига и накопления ПС. Это позволяет выразить Щц при воздействии

ИИ низкой интенсивности через воздействие ИИ высокой интенсивности, используя коэффициент К0{.

Таблица 4.

Данные Гв. (В) АУ0, (вяхиед) ю~8 '0. (8) V К01 д V,, (В/Грф 02)) 10"9

Эксперимент: п-канал, ЗОпш 0 1,1 0,0004 0,074 0 1,5

2,5 ■ 0,83 0,0016 0,083 0,12 0,14

5,0 0,6 0,019 0,092 0,12 0,0028

Эксперимент: п-канал, ЮОпт 0 20 15 0,026 1.0 56

2,5 23 16 0,035 1,0 59

5,0 22 48 0,078 1,0 98

Отклонение экспериментальных и расчетных значений порогового напряжения и крутизны составляет максимум 13% (таб. 5).

Таблица 5.

Экспериментальные и расчетные значения

порогового напряжения и крутизны_

Доза, (Гр(Ы02)) экспер. ГлЛ В) расчет §т > (А/В) экспер. Вт Л А/В) расчет

0 2,0 2,1 5,8Е-3 6,0Е-3

0,6Е+4 1,4 1,4 5,5Е-3 5,2Е-3

1.2Е+4 1,0 0,9 5,ЗЕ-3 5,0Е-3

1,8Е+4 0,7 0,6 3,6Е-3 4,ЗЕ-3

2,4Е+4 0,6 0,6 3,4Е-3 4,5Е-3

3,0Е+4 0,5 0,6 3,0Е-3 Э,ЗЕ-3

Важным моментом является выбор трех моментов времени для проведения послерадиационных измерений. Экспериментально определено, что для уменьшения ошибок, измерения проводятся следующим образом: первое измерение должно быть выполнено непосредственно после окончания излучения ); второе - в

момент времени, вдвое превышающим продолжительность облучения (t2=2tH3); третье - в момент t3=100tH3. Дальнейшее повышение продолжительности эксперимента не приводит к улучшению точности прогноза.

Для отжига РИЗ предложено использовать эффект РИНЗ, который состоит в том, что во время облучения на затвор подается последовательность разнополярных импульсов. При положительном импульсе приложенного на затворе происходит накопление положительного заряда, а при отрицательном - генерируемые электроны нейтрализуют положительный заряд. Экспериментально определены значения импульсного напряжения затвора. В реальных условиях отжиг может происходить за несколько десятков лет. Предложенный метод позволяет экспериментально осуществить нейтрализацию РИЗ за время порядка 100с.

Предложенные методы и экспериментальные исследования позволяют эффективно использовать рентгеновское излучение как простой и эффективный источник излучения для выполнения процедуры экстракции параметров модели SPICE.

В VI главе представлены дозовые зависимости параметров биполярных и МОП транзисторов от доз облучения, результаты имитационного моделирования ЛЭ, метод определения PC при облучении, а также результаты прогнозирования работоспособности ЛЭ на базе результатов имитационного моделирования.

Из экспериментальных данных полученных до и после облучения, используя разработанную программу экстракции параметров для SPICE, получены дозовые зависимости параметров биполярных транзисторов (таб. 6).

При облучении нейтронами, с увеличением дозы, ток насыщения JS уменьшается из-за появления дефектов типа "кластеров". При рентгеновском излучении и облучении у-квантами уменьшение JS обусловлено увеличением скорости поверхностной рекомбинации в базе.

Коэффициент неидеальности в нормальном режиме NF и ток начала спада зависимости коэффициента усиления от тока

Таблица 6.

Дозовые зависимости параметров биполярных транзисторов_

Доза Параметры

К (А) ОТ 1КР (А) 1ЯВ (А) ЯВ (От) КЕ ГСЕ (А) ВР

0 7.95Е-18 1,02 1,07 1,88Е-3 1.00Е+2 1,72 6,00Е-14 8,5Е+1

НеПтр( н/сш2)

2,4Е+12 5.72Е-18 1,02 9,98Е-1 9,11Е-4 1.60Е+1 1,45 1.52Е-14 6,9Е+1

2.4Е+13 5,49Е-18 1,03 9.98Е-1 5,17Е-4 1.70Е+1 1,58 2,64 Е-13 6,0Е+2

2.4Е+14 1.99Е-19 1,02 9,92Е-1 1,88Е-4 2,00Е+1 1,70 3,53Е-11 4,ЗЕ+1

у-кванты (Гр(8!02))

1,2Е+3 1.49Е-17 1,02 1,04Е+0 6,64Е-4 1,00Е+1 1,45 7,08Е-16 7,6Е+1

1.2Е+4 9.79Е-18 1,03 9,12Е-1 5,74Е-4 1.20Е+1 1,42 2,95Е-15 7,0Е+1

1,2Е+5 1,25Е-18 1,02 1,86Е-1 1,96Е-4 1.40Е+1 1,36 1.04Е-13 4,2Е+1

Ретген.изл. (Гр(8Ю2))

0.6Е+4 4.90Е-18 1,02 1,04Е+0 2.59Е-2 3,26Е+2 1,57 2,80Е-14 7,0Е+1

1.2Е+4 1,31Е-18 1,02 1,02Е+0 2.46Е-2 3,36Е+2 1,56 2,69Е-14 5,9Е+1

1,8Е+4 7,71Е-19 1,00 9,98Е-1 2.11Е-2 3,24Е+2 1,40 4.12Е-14 5,5Е+1

2,4Е+4 5.09Е-19 1,03 9.87Е-1 1,75Е-2 3,18Е+2 1,65 5,66Е-14 5,0Е+1

3,0Е+4 2.43Е-19 1,03 б,53Е-2 1,68Е-2 2,63Е+2 1,91 2,48Е-13 4,2Е+1

3,6Е+4 9,49Е-20 1,02 1,38Е-2 1.66Е-2 2Д7Е+2 1,68 3.91Е-13 3,9Е+1

4,2Е+4 7,73Е-20 1,02 1.21Е-2 1,48Е-2 2,06Е+2 1,82 2Д1Е-12 3,0Е+1

коллектора в нормальном режиме ЖР остаются практически постоянными в пределах ошибок экспериментальных данных и не зависят от дозы облучения.

При облучении нейтронами ток базы ШВ уменьшается из-за сильного влияния объемных эффектов. С ростом дозы значение тока более пологое.Такие же эффекты наблюдаются и при облучении у-квантами и рентгеновском излучении из-за увеличения поверхностных рекомбинационных потерь в базе. Облучение нейтронами приводит к росту тока насыщения

ШЕ перехода база-эмитгер. С ростом дозы происходит формирование скоплений точечных дефектов, которые превращаются в целые области дефектов типа „кластеры" . Вследствие этого,

растет ток базы ток эмиттера 1е и ток насыщения /ж. Такие же эффекты наблюдаются и при других видах облучения.

При всех облучениях коэффициент усиления ЯГ уменына-

ется из-за роста тока 1ц •

Изменение параметров МОПТ обусловлено проявлением эффектов в диэлектрике на границе раздела 81-8Ю2 (таб. 7).

Таблица 7. Дозовые зависимости параметров МОПТ ___(до и после облучения)_

Доза rP(Si02) Параметры

VTO NSUB KP ЕТА ТНЕТА

(V) Cm"3) (A/V2) (1А0

0 1,94 4Д0Е+22 1.73Е+5 0,83 1,27Е-1

0,6Е+4 1,39 5,09Е+22 1.41Е+5 1,51 5,26Е-2

1.2Е+4 0,99 6,72Е+22 1.18Е+5 2,28 0

1,8Е+4 0,70 6,67Е+22 1,16Е+5 3,24 2,08Е-2

2,4Е+4 0,64 6,60Е+22 1,11Е+5 4,66 2,29Е-2

3,0Е+4 0,48 6,80Е+22 1,11Е+5 6,14 4,03Е-2

С ростом дозы пороговое напряжение при нулевом смещении подложки VTO уменьшается из-за уменьшения параметра статической обратной связи GAMMA ■>а также из-за уменьшения

поверхностного потенциала полупроводника PHI ■ Уменьшение подвижности носителей в канале обусловлено возникновением донорнных и акцепторных центров.

Концентрация примеси в подложке NSUB остается практически постоянной в пределах ошибок эксперимента и не зависит от дозы облучения. , ■

При больших дозах облучения параметр удельной крутизны KP уменьшается относительно слабо вследствие того, что МОП структуры насыщаются намного быстрее при больших дозах, а подвижность уже не влияет на KP .

С увеличением дозы параметр статической обратной связи ЕТА увеличивается вследствие увеличения концентрации примеси в канале. Экстракция данного параметра обеспечивает корреляцию между экспериментальными данными и данными модели SPICE LEVEL3.

Коэффициент модуляции подвижности носителей в канале THETA с ростом дозы уменьшается а при отжиге заряда на ловушках после облучения увеличивается. Это позволяет установить корреляцию между параметром THETA и образованием ПС. С увеличением дозы подвижность уменьшается, что приводит к уменьшению параметра THETA ■

Отклонение экспериментальных и расчетных ВАХ, используя полученные параметры до и после облучения, составляет максимум 3%, что подтверждает правомерность использования математической модели экстракции параметров и обеспечивает хорошую точность результатов моделирования.

Используя значение параметров биполярных и МОП транзисторов из экспериментальных данных до и после облучения, были промоделированы ЛЭ CLOCK (рис. 5) и ЛЭ 2И-НЕ (рис. 6) в зависимости от доз для разных источников облучения.

Электрической схемой CLOCK является ЛЭ МП1802, выполняющая функцию НЕ. При облучении данная схема теряет свои

коммутационные свойства из-за увеличения напряжения u9ut

(рис. 7, 8). Увеличение UgUt обусловлено изменением параметров

транзисторов, о котором было изложено выше.

При рентгеновском излучении (рис. 7) для доз (0-f-2,4E+4) Tp(Si02) ЛЭ работает в нормальном режиме, уровень выходного напряжения находится в интервале значений логического "О". С

ростом дозы UqU{ резко возрастает из-за нарушения режима

насыщения транзистора Тг Рост обусловлен увеличением скорости поверхностной рекомбинации. Вследствие, формирования дополнительных ПС на границе раздела Si—Si02. Рост выходного напряжения схемы CLOCK (рис. 8) приводит к увеличению времени коммутации, и как следствие, к нарушению коммутационных функций схемы.

Uout=f(Uui) Uout, В

Uout, В

Uou

Примечание: 1-до облучения 5-D-(2,4E+4)rp(SiCb) 8- D=(4,2E+4)rp(SiCh)

Uinp, В

Uout, В Uoi*=f(t)

»34- »' л =\ h,f= 1 ' 1 I r —

2- \/r—j 1/ 1 / 11 n vi— 1/ 5 / VI._ н j

1,0

Рис. 7. Дозовые зависимости Uout=f(Uin) для ЛЭ CLOCK при рентгеновском излучении.

Рис. 8. Дозовые зависимости Uout=f(t) для ЛЭ CLOCK при рентгеновском излучении.

Изменение крутизны и порогового напряжения У^ при облучении влияет на динамические характеристиках инвертора и ЛЭ 2И-НЕ (рис. 9, 10). Уменьшение крутизны и порогового напряжения приводит к снижению амплитуды токов, определяя перезарядку паразитных емкостей. Поэтому при облучении уменьшается рабочая частота схемы, которая, в свою очередь, определяет время распространения сигнала.

С ростом дозы облучения выходное напряжение уменьшается и сдвигается в сторону меньших напряжений из-за уменьшения порогового напряжения нагрузочного транзистора (рис. 9). Для

коммутации из-за уменьшения уровня логической „1" и роста значения емкости Сн, которое в свою очередь определяется уменьшением амплитуды тока (рис. 10). С ростом дозы выходное напряжение не соответствует уровню логического "0" из-за уменьшения тока транзисторов, который в свою очередь зависит от числа последовательно соединенных транзисторов и от уменьшения эквивалентной крутизны передаточных характеристик. Рост выходного напряжения обуславливает увеличение времени коммутации ЛЭ.

Uout,B

Unl-fUn)

4,5 4 3,5 3 2,5 2" 1,5" 1-Q5 0

Примечание:

1- до облучения

2-D-(0,6E+4)rp(Si02)

3-EKl,2E+4)rp(Si03)

4- D=0,8E+4)rp(SiO2)

5-D=(2,4E+4)rp(Si02)

6-D-(3,0E+4)rp(SiO2)

Uin,B

"I—1—I—I—I—I—I—I—I—1—I—1—I—I—I—I—I—I—|—I—|—I—J—I—I—I—I

^ <3> <V S1? *v # * t* ^

Uout, В

V] 4 1 гн

3,5 V

Я5-2' 15

1 Q5' 11,2,3,4,5 I 1 „

0"! | 1 1 1 1 1 1 I | | -г- 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1

ww/w

Рис. 9. Дозовые зависимости Uout=f(Uin) инвертора.

Рис. 10. Дозовые зависимости Uout=f(t) ЛЭ 2И-НЕ

Стабильность работы ЛЭ определяется заданным значением стойкости, уровнем помехоустойчивости и рабочей частотой. В ЛЭ И необходимо использовать как можно меньше входов, т.к. последовательное соединение входов способствует увеличению U QU[ •

Изменение вышеперечисленных параметров биполярных и МОП ЛЭ приводят к нарушению режима работоспособности ЛЭ и ИМС в целом.

На основе результатов моделирования характеристик с помощью программы SPICE, используя параметры транзисторов до и после воздействия, определены уровни PC ЛЭ и на их основе сделаны прогнозы работоспособности ЛЭ.

ОБОБЩЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Проведен анализ полученных результатов из литературных источников и выявлены основные задачи диссертационной работы. Установлено, что существующие методы прогнозирования работоспособности ИМС не являются законченными и требуют дальнейших исследований и доработок.

2. Проведено моделирование воздействия ИИ на подзатвор-ный окисел МОПТ. Предложены упрощения в системе уравнений непрерывности, используя некоторые приближения и теоретические допущения. Полученные результаты при решении систем уравнений непрерывности хорошо описывают эффекты и механизмы деградации МОП структур.

3. Проведены измерения характеристик элементов ИМС. Для измерения параметров элементов ИМС были разработаны устройства измерений, методы и специализированные программы, которые были внедрены в НИИМЭ(г. Зеленоград, Росия). Из полученных результатов определены параметры, наиболее чувствительные к воздействию ИИ и их дозовые зависимости.

4. Разработаны расчетные методы параметров биполярных и МОП структур для программы SPICE. Предложены изменения в математических моделях биполярных и МОП транзисторов данной программы, которые позволяют определить параметры модели из экспериментальных характеристик, измеренных до и после воздействия ИИ.

5. Предложена конверсионная модель, позволяющая прогнозировать изменения параметров МОПТ при воздействии длительного низкоинтенсивного облучения. Разработан метод прогнозирования работоспособности ИМС, который осуществляется экстраполяцией лабораторных результатов. Модель позволяет получить описание заряда AQff с помощью коэффициента KQi- Установлено, что существует корреляция между отжигом положительного заряда в окисле и накоплением ПС. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие справедливость предложенного метода и возможностьиспользования рентгеновского излучения для экстракции параметровбиполярных и МОП структур.

6. Предложен эффект РИНЗ, с помощью которого осуществляется расчет значения порогового напряжения V^ и его

составляющих. Предложен метод расчета и прогнозирования работоспособности МОПТ. Рассчитаны подстроечные коэффициенты, используемые для расчета изменения порогового напряжения МОПТ.

7. Предложена модель воздействия облучения низких интенсивностей путем подачи последовательности знакопеременных импульсов на затвор МОПТ. Определены параметры приложенного напряжения на затворе МОПТ.

8. Разработана программа экстракции параметров программы SPICE, получены дозовые зависимости параметров биполярных и МОП транзисторов. Выполнено имитационное моделирование ВАХ, используя полученные значения параметров до и после облучения.

9. На основе результатов радиационных испытаний с последующим имитационным моделированием ВАХ определены уровни PC биполярных и МОП ЛЭ.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Обобщая результаты исследований, можно сделать следующие выводы:

1. Установлено, что деградация МОПТ определяется деградацией порогового напряжения V-fa и крутизны gm . Воздействие

ИИ приводит к генерации центров захвата на границе раздела оксид-полупроводник и оксид-металл, к накоплению заряда в окисле под затвором, росту концентрации ПС на границе раздела Si-Si02 и уменьшению подвижности заряда в приповерхностной области полупроводника.

2. Доказано, что изменение параметров не заканчивается при завершении облучения. Релаксация накопленного заряда в окисле связана с туннелированием электронов из подложки, а процессы отжига положительного заряда определяются процессами

тунелирования захваченных дырок в подложке и термическим „выбросом" дырок из ловушкек в валентную зону окисла.

3. По измеренным ВАХ определены параметры, наиболее чувствительные к облучению различными источниками облучения. Для конкретной технологии, определен коэффициент корреляции между облучением у-квантами и рентгеновском излучением.

4. Изложены методы расчета параметров биполярных и МОП транзисторов для программы SPICE при облучении. На основе этих методов разработана программа экстракции параметров элементов ИМС до и после воздействия ИИ. Предложенные методы расчета параметров позволяют устранить противоречия и трудности использования модели SPICE LEVEL3 для моделирования ВАХ транзисторов, с учетом внешних воздействий.

5. Предложены изменения в стандартных моделях SPICE биполярных и МОП транзисторов, учитывающие радиационно-индуцированные эффекты. Проведено моделирование ВАХ биполярных и МОП транзисторов до и после воздействия ИИ. Отклонение экспериментальных и расчетных характеристик не превышает 3%, что подтверждает применимость математической модели экстракции параметров и точность полученных результатов моделирования.

6. Предложена конверсионная модель, которая используется для прогнозирования работоспособности ИМС при облучении низкой интенсивности. Разработан план эксперимента с целью уменьшения экспериментальных ошибок. Новизна модели состоит

в возможности описания заряда AQf с помощью коэффициента KQi-

7. Предложен метод прогнозирования изменения порогового напряжения AVffo при облучении низкой интенсивности и

длительных времен. Экспериментально определены подстроеч-нные коэффициенты, используемые для расчета изменений

порогового напряжения МОПТ с n-каналом и МОПТ с р-

каналом ^кр. Рассчитаны изменения порогового напряжения

АУщ и крутизны Несоответствие расчетных и экспериментальных данных составляет не более 13%. Погрешность зависит от корректности определения подстроенных коэффициентов и от точности измерений до и после облучения.

8. Использован эффект РИНЗ для разделения компонент

порогового напряжения V^ и эффектов одновременного накопления и отжига дефектов. Определены механизмы накопления заряда на ловушках в объеме заряда заряда ПС и

составляющие порогового напряжения АУ0( и А Уц-, а также их

дозовые зависимости. Предложенный метод позволяет экспериментально нейтрализовать заряд за время порядка 100с.

9. Экспериментально определено значение амплитуды положительного импульса, которое соответствует напряжению питания, и значение амплитуды отрицательного импульса, которое равно (-1,3 -1,7)В. Число импульсов выбирается таким образом, чтобы суммарная поглощенная доза, во всех моментах положительного смещения, соответствовала максимальной дозе, по которой следует осуществить прогноз.

10. По результатам моделирования определены уровни РС работоспособности ЛЭ в условиях воздействия факторов космического пространства для различных источников облучения. Для биполярных ЛЭ: при облучении нейтронами - (2,4Е+13)н/ см2; при облучении у-квантами - (1,2Е+5)Гр(8Ю2); при рентгеновском излучении - (3,0Е+4)Гр(8Ю2). Уровень РС работоспособности МОП ЛЭ при рентгеновском излучении составляет (3,0Е+4)Гр(8Ю2).

11. На основе уровня РС работоспособности биполярных ЛЭ, зная мощность дозы, осуществлен прогноз времени их работы: при облучение нейтронами - (2,4Е+10)с; при облучение у-

квантами - (1,2Е+7)с; при рентгеновском излучении - (3,0Е+7)с. Для МОП ЛЭ при рентгеновском излучении - (3,0Е+7)с.

На основе полученных результатов было предложено и внедрено следующее:

1. Расчетные методы и программы экстракции параметров, которые позволяют: определить параметры биполярных и МОП транзисторов для математической модели программы SPICE LEVEL3 из экспериментальных характеристик, до и после облучения; рассчитать дозовые зависимости параметров; определить наиболее чувствительные параметры биполярных и МОП структур при облучении.

2. Метод определения PC биполярных и МОП структур на основе результатов имитационного моделирования характеристик с использованием программы SPICE.

3. Расчетный метод изменения порогового напряжения МОПТ.

4. Метод прогнозирования времени работоспособности транзисторов и ЛЭ, спроектированных на их основе, при воздействии ИИ низких интенсивностей и больших времен.

Основные публикации по теме диссертации. Полученные и представленные результаты были опубликованы в следующих трудах:

1. ЧУЙКИН В.В., БЕРЕЗЕНКО А.И. Влияние радиации на элементную базу МП БИС. Отрослевой сб.¡"Специальные вопросытехники средств связи". Серия техника, радио, связь. Вып.З- М.:1990.

2. КОЗИОРОВ Е.Л., ЧУЙКИН В.В., РУСАНОВСКИИ В.И. Модели активных элементов биполярных БИС, ориентированные на программы схемотехнического моделирования. Тез.докл. I совещ,- семинара: „Промышленные САПР в области электроники и ВТ", Минск, Беларусь. 1990, 2 с.

3. КОЗИОРОВ Е.Л., ЧУЙКИН В.В., РУСАНОВСКИИ В.И. Физико-топологическая модель биполярного транзистора БИС с изопланарной изоляцией при воздействии ионизирующего излучения. Тез. докл. научн. техн. семинара: „Вопросы стойкости ЭРИ, элементов и материалов к спец. воздействию". Харьков, Украина. 1990, 2 с.

4. РУСАНОВСКИЙ В.И. Расчётно-экспериментальный метод обеспечения стойкости функциональных узлов биполярных МП

БИС к воздействию непрерывных ионизирующих излучений. Диссертационная работа. Кишинёв, Молдова. 1990, 151с.

5. ВАВИЛОВ В.А., КОВАЛЕНКО Т.В., ПАНАСЕНКОВ Ю.А., РУСАНОВСКИЙ В.И., УРСУ А.Г. Влияние межэлементных утечек на функционирование узлов МП БИС. Тез. докл. III Всес. конф.: „Физические основы надежности и деградации ППП", Кишинев, Молдова. 1991, с. 23-24.

6. ГРЕМАЛЬСКИЙ А.А, НАСТАСЕНКО В.П., КОВАЛЕНКО Т.В., ПАНАСЕНКОВ Ю.А., РУСАНОВСКИЙ В.И., УРСУ А.Г. Контроль дефектов МП БИС обмена информации. Тез. докл. III Всес. конф.: „Физические основы надежности и деградации ППП", Кишинев, Молдова. 1991, с. 82-84.

7. BRUSENTSOV I., PERSHENKOV V., RUSANOVSCHIV., SOROKIN A., URSU A. The disign of high frequency CMOS LSI in dependence on the statistical dispersion of the parameters. International conf.: „On microelectronics and computer science". TUM, Kishinev, Moldova. 1992, p. 122-129.

8. BRUSENTSOV I., PERSHENKOV V., RUSANOVSCHI V., SOROKIN A., URSU A. Determination Of The Influence Of Structural And Technological Parameters Upon The Treshold Voltage Dispersion Of The MOS Active Microelements. International conference: "On microelectronics and computer science". TUM, Kishinev, Moldova. 1992, p. 130-138.

9. V.S. PERSHENKOV, V.I. RUSANOVSCHI, A.G. URSU, S.T. SISIANU. Methods of determination of MOS devices parameters drifting under the space environment radiation influence. International symposium on signals, circuits and systems SCS-93, Iasi, Romania. 1993, p. 365-368.

10. I.N. SHVETZOV-SHILOVSKI, V.V. BELYAKOV, S.V. CHEREPKO, V.I. RUSANOVSCHI, S.T. SISIANU. Analytical model of radiation induced interface states buildup and its use for charge separation analysis. 16th Annual Semiconductor Conferences, CAS-93, Proceedings. // IEEE Romania Section, Sinaia, Romania. 1993, p. 553556.

11. V. S. PERSHENKOV, V. I. RUSANOVSCHI, A. G. URSU, S. T. SISIANU. The experimental research of charge accumulation

process in thick isolation oxide. International symposium on signals, circuits and systems SCS-93, Iasi, Romania. 1993, p. 361-364.

12. V. PERSHENKOV, I. BRUSENTZOV, A. SOROKIN, V. SONTEA, V. RUSANOVSCHI, M. RUSANOVSCHI. Determination of the doping impurities profile using the direct measurement method of the blocking layer capacity of the MO S transistors. Symposium on electronics and telecommunication, Timishoara, Romania. 1994, vol. 1, p. 9-12.

13. V. PERSHENKOV, V. BELEAKOV, V. RUSANOVSCHI, A. MAXIM. Fast Switched-Biase Annealing of Radiation-Induced Oxide-Trapped Charge. Symposium on electronics and telecommunication, Timishoara, Romania. 1994, v.l, p. 13-16.

14.1. N. SHVETZOV-SHILOVSKI, V. S. PERSHENKOV, V. RUSANOVSCHI. The extraction of response function for MOSFET prediction in space environments. 17th Annual Semiconductor Conference // IEEE-Romania Section CAS' 1994, Sinaia, Romania. 1994, vol. 2, p. 733-736.

15. КЕРДИВАРА Г.Я., ВАВИЛОВ B.A., РУСАНОВСКИЙ В.И., НИКУ Ф.М. Разработка устройств сопряжений микро-ЭВМ „Электроника-60". Тез. докл. П Всес. конф. „Физические основы надежности и деградации ППП", Кишинев, Молдова. 1995, с. 139.

16. A. MAXIM, V. RUSANOVSCHI, V. §ONTEA. Metode de analiza asistata de calulator in electronica. Curs practic. UTM, Chi§inau, Moldova. 1995, vol. 1,2,292p.

17. V.V. BELYAKOV, V.S. PERSHENKOV, I.N. SHVETZOV-SHILOVSKI, V.I. RUSANOVSCHI, V.P. SONTEA. Using of MOSFET in Bipolar Mode for Studying of Si-Si02 Structure Properties. International Symposium on Signals and Systems, SCS'95, Iasi, Romania. 1995, p. 91-92.

18. I.N. SHVETZOV-SHILOVSKI, M.Y. POPOV, V.I. RUSANOVSCHI, A. V. ROMANENKO. Transistor Parameters Extraction for Physical Investigation. International Symposium on Signals and Systems, SCS'95, Iasi, Romania. 1995, p. 87-90.

19. V.S. PERSHENKOV, V.V. BELYAKOV, S.V. CHEREPKO, A.B. SOGOYAN, V.L RUSANOVSCHI, V.P. SONTEA. The Effect of Radiation-Induced Reversible Switching Annealing. 18th Annual

34

Semiconductor Conference. //IEEE-Romania Section CAS' 1995, Sinaia, Romania. 1995. vol. 2, p. 129-132.

20. V.S. PERSHENKO V, V. V. BELYAKO V, A.B. SOGO YAN, V. V. ABRAMOV, V. I. RUSANOVSCHI, A. V. ROMANENKO. Evidence of Electron Traps Generation in Gate Oxide of MOS Structures. International Simposium on Signals and Systems, SCS'95, Iasi, Romania 1995, p. 75-78.

21. V.S. PERSHENKOV, V.V. BELYAKO V, M.Y. POPOV, S.V. CHEREPKO, I.N. SHVETZOV-SfflLOVSKI, V.l. RUSANOVSCHI. Methods of Prediction of MOS Device Response in Space Enviroments. International Simposium on Signals and Systems, SCS'95, Iasi, Romania. 1995, p. 79-82.

22. V.S. PERSHENKOV, S.V. CHEREPKO, V.V. ABRAMOV, A.V. SHALINOV, V.l. RUSANOVSCHI. A model of the Near-Interface Variable Bandgap and Nature of Border Traps in MOS Oxides. 33rd Annual International Nuclear and Space Radiation Effects Conference, Indiana Wells, California, USA. 1996.

23. V.ÇONTEA, V. RUSANOVSCHI, A.MAXIM, Gh. MAXIM. Modelare si simulare pe calculator in Electrónica de putere. Ciclu de prelegeri, UTM, Chiçinâu, Moldova. 1996, vol. 1,2, 333p.

24. V.S. PERSHENKOV, S.V. CHEREPKO, V.V. BELYAKO V, V.V. ABRAMOV, A.V. SOGOYAN, V.l. ROGOV, V.N. ULIMOV, V.S. NISIBULIN, V.l. RUSANOVSCHI. La simulation de l'effet des irradiation a faible debit de dose dans les dispositifs. 4eme Congres Européen. Les radiations et leurs effets sur les composants et les systèmes, Cannes, France. 1997.

25. V.S. PERSHENKOV, S.V. CHEREPKO, V.B. MASLOS, V.V. ABRAMOV, A.V. SOGOYAN, V.l. ROGOV, V.N. ULIMOV, V.l. RUSANOVSCHI. Test unifie pour la simulation des effets des irradiation a faible debit de dose dans des dispositifs MOS et bipolaries. 4-eme Congres Européen. Les radiations et leurs effets sur les composants et les systèmes, Cannes, France. 1997.

26. V.S. PERSHENKOV, S.V. CHEREPKO, V.B. MASLOV, V.V. ABRAMOV, V.N. ULIMOV, V.V. EMILIANOV, V.P. SONTEA, V.l. RUSANOVSCHI, A.I. AVRAM. Simulation of Low Dose Rate Ef-

fects in Bipolar Devices. International Symposium on Signal Circuits and Systems SCS ' 97, Iasi, Romania. 1997, p. 441-442.

27. V.S. PERSHENKOV, S.V. CHEREPKO, V.V. ABRAMOV, V.N. ULIMOV, V.V. EMILIANOV, V.P. SONTEA, V.l. RUSANOV-SCHI, A.I. AVRAM, V.l. ROGOV, V S. NASIBULLIN. Low DoseRate Radiation Effects in Bipolar Devices. International Symposium on Signal Circuits and Systems SCS ' 97, Iasi, Romania. 1997, p. 439-440.

28. V.B. MASLO V, V.V. ABRAMOV, V.l. RUSANO VSCHI, A.I. AVRAM, T. RUSSU. The prediction of the Structures response for Space Environments. International Conference on Microelectronics and Computer Science ICMCS-97, Kishinev, Moldova. 1997, p. 58-60.

29. G.I. ZEBREV, V.V. BELYAKOV, V.P. SONTEA, V.l. RUSANOVSCHI. Experimental Technique for MOS Transistor Radiation Response Analysis in Subtreshold and above Treshold Regions. International Symposium on Signal Circuits and Systems SCS' 97, Iasi, Romania. 1997, p. 330-333.

30. I.N. SHVETZOV-SHILOVSKI, V.V. BELYAKOV, S.V. CHEREPKO, V.S. PERSHENKOV, M.V. POPOV, V.l. RUSANOVSCHI, V.P. SONTEA, A.I. AVRAM. The Combined Approach to CMOS IS Prediction in Space Environments. International Symposium on Signal Circuits and Systems SCS ' 97, Iasi, Romania. 1997, p. 327-329.

31. V.l. RUSANOVSCHI, A.I. AVRAM, T. RUSSU. Simulation and Investigation of Low Dose Rate Effects in Bipolar Devices. International Conference on Microelectronics and Computer Science ICMCS-97, Kishinev, Moldova. 1997, p. 54-57

32. V.l. RUSANOVSCHI, A.I. AVRAM, T. RUSSU. Simularea §i modelarea structurilor MOS aflate sub efectul iradierii folosind modelul SPICE. Buletin §tiintific al Universität din Pite§ti, seria "Matematica §i informática", Pite§ti, Romänia, 1998, p.165-168.

33. V.l. RUSANOVSCHI, A.I. AVRAM, T. RUSSU. Neutralizaba sarcinilor in oxidul structurilor MOS la iradierea ionizatä. Conferida §tiintifico-didacticä anualä, ULIM, Chi§inäu, Moldova. 1998, p. 356-357.

34. V.l. RUSANOVSCHI, A.I. AVRAM, T. RUSSU. Metoda de determinare a parametrilor TMOS la iradiere. Conferida §tiin{ifico-didacticä anualä, ULIM, Chi§inäu, Moldova. 1998, p. 352-353.

35. V.I. RUSANOVSGHI, A.I. AVRAM, T RUSSU. Simularea schemotehnicá a CI pe baza parametrilor invarian{i topologici. Materialele conferenfei ¡stiinjifíce a tinerelor savanti "Matematica aplicatá §i informática", Institutul de matematica al Á§M, Uniunea societájilor din Moldova, Chi§inau, Moldova.1998, p.6-8.

36. У.1. RUS ANO VSCHI, A.I. AVRAM, T. RUSSU. Determinarea parametrilor invarian^i topologici pentru simularea caracteristicilor electrice a CI Materialele conferintei §tiinfifice a tinerilor savanti „Matematica aplicatá §i informática" Institutul de matematica al A§M, Uniunea societafilor din Moldova, Ci§inau, Moldova. 1998, p. 3-5.

37. RUSANOVSCHI V., AVRAM I., RUSSU T. Modele matematice ale elementelor aflate sub influenfa iradierii ionizante.// Buletin §tiin|iílc al Universitafii din Pite§ti, seria "Matematica §i informática", Pite§ti, Romanía, 1998, p. 161-164.

38. V.S. PERSHENKOV, V.I. RUSANO VSCHI, A.I. AVRAM, T. RUSSU. Cinética acumulárii sarcinilor §i a stárilor de suprafatá ín structurile MOS supuse iradierii ionizante. Analele Universitáfii "Eftimie Murgu", Re§iía, Románia. 1998, ISSN 1453-7397, N 3, p. 30-38.

39. V.S. PERSHENKOV, V.I. RUSANO VSCHI, A.I.. AVRAM, T. RUSSU. Acumularea sarcinii §i neutralizarea reversibilá in oxidul structurilor MOS la iradiere. Analele Universitáfii "Eñimie Murgu", Re§ita, Romania. 1998, ISSN 1453-7397, N 3, p. 40-46.

40. RUS ANO VS CHIV. Modelul fízic al sarcinii induse la iradiere ín structurile MOS. Simpozionul International "Lumea computerilor §i umanitatea - interactiuni §i divergente", Chi§ináu, Moldova. 1999, p. 108-109.

41. V. RUS ANO VS CHI. Prognozarea functionárii TMOS aflate sub influenta iradierii. Simpozionul Internacional "Lumea computerelor §i umanitatea - Interacjiuni §i divergente", Chi§ináu, Moldova. 1999, p. 110-111.

42. АБРАМОВ B.B., ЕМЕЛИЯНОВ B.B., MACJIOB В.Б., ПЕРШЕНКОВ B.C., УЛИМОВ B.H., ЧЕРЕПКО, РУСАНОВ-СКИЙ В.И. Унифицированный метод моделирования эффекта малой мощности дозы в биполярных и МДП приборах. Научная сессия МИФИ-99, Сборник научных трудов, т.6, "Автоматика,

Электроника, Микроэлектроника, Измерительные системы", Москва, Россия. 1999, стр. 81-82.

43. B.C. ПЕРШЕНКОВ, С.В. ЧЕРЕПКО, В.И. РУСАНОВ-СКИЙ. Влияние областей над эмиттерным переходом и пассивной базой на эффект низкой интенсивности в биполярных приборах. Радиационная стойкость электронных систем "Стойкость-99, Научно-технический сборник, Выпуск-2 СПЭЛС, Москва, Россия. 1999, стр. 83-84.

44. С.С. ЛОМАКИН, Г.И. ЗЕБРЕВ, В.И. РУСАНОВСКИЙ. Прогнозирование воздействия горячих носителей в МОП транзисторах с помощью радиации. Радиационная стойкость электронных систем "Стойкость-99, Научно-технический сборник, Выпуск-2 СПЭЛС, Москва, Россия. 1999, стр. 79-80.

45. V. RUSANOVSCHI. Actiunea iradierii ionizante asupra oxidului structurilor MOS. // Revista inventatorilor §i cercetätorilor „Intellectus". AGEPI, Chi§inäu, Moldova. 2002, N 4, p. 58-62.

46. V. RUSANOVSCHI. Modelul matematic al rezistorului utilizat pentru determinarea abaterii nominalului la афипеа iradierii ionizante. Sesiunea §tiin|ificä "Symposia Professorum", seria inginerie, ULIM, Chi§inäu, Moldova. 2002, p. 82-86.

47. V. RUSANOVSCHI. Determinarea nivelului de stabilitate a elementelor logice la acfiunea iradierii ionizante. // Revistainventatorilor §i cercetätorilor "Intellectus", AGEPI, Chi§inäu, Moldova. 2003, N 1, p. 72-74.

48. V. RUSANOVSCHI. Divizarea tensiunii de prag Vfo in componentele V0¡ §i V¿t. II Revista inventatorilor §i cercetätorilor „Intellectus", AGEPI, Chi§inäu, Moldova. 2003, N 2, p. 71 -73.

49. V. RUSANOVSCHI. Acjiunea radiafiei ionizante asupra elementelor bipolare ale CI. Analele §tiintifice ale USM, seria „§tiin{e fizico-matematice", USM, Chi§inäu, Moldova. 2003, ISBN 9975-70305-4, p. 83-93.

50. Г.И.ЗЕБРЕВ, Д.Ю.ПАВЛОВ, В.И.РУСАНОВСКИЙ.

Сравнение процессов деградации в толстых окислах ИС биполярных и КМОП технологий. Научная сессия МИФИ-2004, Сборник научных трудов, т.1, "Автоматика, электроника,

микроэлектроника, измерительные системы", Москва, Россия 2004, стр.84-85.

51. У. RUS ANO VS CHI. Acjiunea radiajiei ionizante asupra structurilor MOS. Monografie, AGEPI, Chi§inäu, Moldova. 2004,186p.

52. V. RUSANOVSCHI. Prognozarea fiinctionärii СИа iradiere./ /Revista inventatorílor §i cercetätorilor „Intellectus", AGEPI, Chi§inäu

Moldova. 2005, ISSN 1810 - 7079, N 2, р. 52-55.

53. V. RUSANOVSCHI. Metoda de extragere a parametrilor tranzistorului metal-oxid-semiconductor.// Revista inventatorílor si cercetrtorilor „Intellectus", AGEPI, Chi§inäu, Moldova. 2005, ISSN 1810-7079, N3,p. 67-69.

54. Г.И.ЗЕБРЕВ, Д.Ю.ПАВЛОВ, В.С.ПЕРШЕНКОВ, В.И.РУСАНОВСКИЙ. Радиационная деградация биполярных интегральных транзисторов при разных электрических режимах и температурах облучения. Радиационная стойкость электронных систем "Стойкость-2005, Научно-технический сборник, Выпуск-8 СПЭЛС, Москва, Россия. 2005, стр. 103-104.

55. A.C. БАКЕРЕНКОВ, Д.В. САВЧЕНКОВ, A.A. ЛЕБЕДЕВ, В.И РУСАНОВСКИИ. Влияние электрического режима на деградацию параметров операционного усилителя LM124". Научная сессия МИФИ-2010. Сборник научных трудов, т.1, "Автоматика, электроника, микроэлектроника, измерительные системы", Москва, 2010.

56. Д.В. САВЧЕНКОВ, A.C. БАКЕРЕНКОВ, В.И. РУСАНОВСКИИ. Экстракция параметров конверсионной модели эффекта низкой интенсивности в биполярных транзисторах. Научная сессия МИФИ-2010. Сборник научных трудов, т.1, "Автоматика, электроника, микроэлектроника, измерительные системы", Москва, 2010.

АННОТАЦИЯ

диссертации В. Русановского на тему: „Имитационное моделирование логических элементов при воздействии ионизирующего излучения", представленной на соискание степени доктора технических наук по специальности: 05.13.01 "Системный анализ, управление и обработка инфоромации"

УДК 539.1.043

Диссертационная работа посвящена разработке физических моделей, позволяющих описать физические эффекты в элементах ИМС при воздействии ионизирующего излучения (ИИ) и программные средства, с помощью которых определяются параметры, наиболее чувствительные к воздействию ИИ.

Предложена физическая модель воздействия ИИ на МОП структуры, с помощью которой можно качественно определить концентрацию электронов и дырок, концентрацию захваченных дырок, распределение электрического поля в окисле, накопленный заряд в объеме окисла и изменение составляющих порогового напряжения.

Для расчета и прогнозирования изменения параметров при облучении низкой интенсивности в работе предложена конверсионная модель, которая использует полученные лабораторные результаты без осуществления термического отжига. Представлены соотношения, позволяющие рассчитать изменение порогового напряжения МОПТ.

Предложена модель РИНЗ, с помощью которой можно моделировать условия воздействия ИИ низкой интенсивности. Модель основана на подаче знакопеременного напряжения на затвор при облучении высокой интенсивности. Экспериментально определена последовательность приложенного напряжения на затворе для отжига индуцированного заряда.

Разработаны программные средства дтя экстракции параметров элементов ИМС до и после облучения. На основе результатов моделирования определена РС элементов и ИМС, предложена методика прогнозирования их работоспособности.

Диссертация написана на русском языке.

ABSTRACT

of the thesis on the topic: „The radiation effects simulation of logic elements" presented by V. Rusanovschi for doctor's degree conferring on specialty: 05.13.01 "Systems analysis, information management and processing"

UTC 539.1.043

The thesis is related to the elaboration of physical models describing physical effects under the influence of ionizing radiation (IR) and software tools using of which the most sensitive parameters under effect of IR resulting from experimental data (before and after radiation) are determined.

The physical model of IR influence on MOS structures is proposed, that allows to determine the concentration of electrons and holes, the kinetics of accumulation of the trapped charge on snares, the oxide electric field distribution, the accumulated charge at oxide volume as well as the shift of the components of threshold voltage.

The conversion model using obtained laboratory results without carrying out of the thermal annealing is proposed for calculation and prediction of the parameters changes at the low intensity radiation. There are presented relations allowing to calculate the change of the MOST thereshold voltage.

The model of radiation-induced charge neutralization (RICN) is proposed, that allows to simulate the influence of low dose rate radiation using alternate tension supply on gate during the high dose rate radiation. The amplitude and time of the gate impulses tension for the annealing of induced charge are experimentally determined.

Software tools are elaborated for extraction of the parameters of Large Scale Integrated (LSI) circuits before and after irradiation. The hardness of the LSI elements are determined as well as the methods of theirs efficiency prediction are proposed on the basis of the results of circuit simulation.

The thesis is written in Russian.