автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Конструктивно-технологические методы повышения радиационной стойкости биполярных и КМОП интегральных схем

На правах рукописи

МОСКАЛЕВ Вячеслав Юрьевич

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ БИПОЛЯРНЫХ И КМОП ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

Специальность 05 27 01 - „Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ииз160321

Воронеж - 2007

003160321

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Горлов Митрофан Иванович

Официальные доктор физико-математических

оппоненты наук, профессор

Бормонтов Евгений Николаевич, Воронежский государственный университет,

доктор технических наук, профессор Зольников Владимир Константинович, Воронежская государственная лесотехническая академия

Ведущая организация ФГУП «Научно-исследовательский

институт электронной техники» (г Воронеж)

Защита состоится «6» ноября 2007 г года в 1400 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д212 037 06 Воронежского государственного технического университета по адресу 394026, г Воронеж, Московский просп , 14

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного технического университета

Автореферат разослан «_» октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Горлов М И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Разработка радиационно-стойких интегральных схем (ИС) является не только одним из перспективных направлений в современной микро- и наноэлектронике, но также просто необходимой для поддержания работоспособности высокотехнологичного оборудования, например, в условиях освоения космоса или вблизи ядерных силовых установок Поэтому, как правило, такие ИС находят применение в составе аппаратуры на борту космических летательных аппаратов, а также в различной военной радиоэлектронной аппаратуре (РЭА)

Анализ сравнительных данных по радиационной стойкости различных ИС показывает, что далеко не все типы ИС способны гарантированно обеспечивать работоспособность аппаратуры в условиях воздействия указанных реальных уровней ионизирующего излучения Так МОП ИС, обладая высокой стойкостью к потоку нейтронов (до 1013 см"2), отличаются весьма высокой чувствительностью к гамма-излучению, и лишь отдельные типы ИС сохраняют работоспособность при уровне гамма-излучения 10 рад

Повышенные требования по стойкости к радиации полупроводниковых изделий, а именно к потоку нейтронов порядка 1015 см" и гамма-излучению порядка 10б рад, определяют актуальность разработки радиационно-стойких ИС

Диссертация выполнена на кафедре полупроводниковой электроники Воронежского государственного технического университета в рамках госбюджетной программы ГБ-04 34 «Исследование полупроводниковых материалов (Si, А3В5 и др ), приборов и технологии их изготовления», номер гос регистрации 0120 0412888

Цели и задачи работы. Цель работы состояла в исследовании известных и разработке принципиально новых конструктивно -технологических и других комплексных методов повышения радиационной стойкости биполярных и КМОП ИС и применению их в разрабатываемой ИС типа 1173ЕЕ2Т (контроллер источника питания), выполненной по БиКМОП технологии

Для достижения поставленной цели были определены следующие

задачи

1 Изучить проблемы разработки радиационно - стойких биполярных и КМОП ИС на современном этапе, а также возможности их исполнения на территории РФ

2 Разработать и апробировать комплекс мер для повышения радиационной стойкости как биполярных, так и КМОП ИС, в том числе и к импульсам гамма-излучения большой мощности с учетом уже известных <онструктивно-технологических методов и с применением новых технологических, топологических и схемотехнических решений

3 Разработать радиационно-стойкий операционный усилитель (как )дин из важнейших функциональных блоков контроллера источника штания) и обосновать выбор схемотехнических решений для цифровых и шалоговых блоков ИС

4 Внедрить предложенные методы увеличения радиационной тойкости применительно к ИС типа 1173ЕЕ2Т, провести испытания (в том

числе и на радиационную стойкость), проанализировать изменения основных параметров ИС после воздействия радиации с целью оценки эффективности применяемых методов повышения радиационной стойкости

5 Рассчитать гамма-процентный ресурс и срок сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т (после воздействия гамма-излучения)

6 Разработать методы отбраковки потенциально ненадежных ИС

Научная новизна работы. В работе получены следующие

новые научные и технические результаты

1 Спроектирован радиационно-стойкий операционный усилитель для ИС типа 1173ЕЕ2Т с учетом экспериментальных данных, с применением всех рассмотренных конструктивно-технологических методов, включая предложенные впервые топологические и схемотехнические решения для повышения радиационной стойкости ИС Разработанная ИС типа 1173ЕЕ2Т выполнена на основе коммерческого процесса по БиКМОП технологии

2 Разработано два способа отбраковки потенциально ненадежных интегральных схем методом измерения и анализа форм динамических токов потребления

Реализация результатов работы, практическая значимость.

1 Разработан радиационно-стойкий операционный усилитель (как один из важнейших функциональных блоков контроллера источника питания) с обоснованием выбора схемотехнических решений для цифровых и аналоговых блоков ИС

2 С применением комплекса мер для повышения радиационной стойкости как биполярных, так и КМОП ИС, с применением известных конструктивно-технологических методов и с использованием новых, в том числе проектирование схемотехники функциональных блоков ИС с учетом ухода пороговых напряжения транзисторов под действием гамма-излучения, секционирования и др, спроектирована радиационно-стойкая ИСтипа 1173ЕЕ2Т

3 Проведены испытания ИС типа 1173ЕЕ2Т (в том числе и на воздействие радиации) и проанализированы изменения основных электрических параметров Показано, что схемы обладают стойкостью к максимальной мощности дозы гамма-излучения 1*107 рад/с и к накопленной дозе гамма-излучения 3,3*107 рад, что свидетельствует о пригодности применяемых комплексных мер по улучшению радиационной стойкости БиКМОП ИС

4 Рассчитанные значения наработки до отказа (Тнм) ИС типа 1173ЕЕ2Т при Т=25°С и Т=85°С удовлетворяют требованиям, приведенным в ТУ Рассчитанное значение гамма - процентного срока сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т при Т=25°С равно Тсу = 658000 ч , что соответствует значению, приведенному в ТУ

5 Разработаны два способа отбраковки потенциально ненадежных схем на основе измерения и анализа форм динамических токов потребления на примерах ИС типа К561ЛН2 и КР1533ЛН1 (патенты РФ №2284538 и №2276378)

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1 Радиационные эффекты в КМОП ИС Методы, основанные на использовании высоколегированных охранных р+-колец и тонкой эпитаксиальной пленки n-типа на высоколегированной подложке п-типа, обеспечивают отсутствие токов утечек и «защелкивания» схемы при воздействии гамма-излучения

2 Применение кольцевой конструкции п-р-п транзистора и метода радиационно-термической отбраковки позволяет получать ИС со стойкостью к потоку нейтронов порядка 1015 см"2

3 Схемотехнические методы увеличения радиационной стойкости функциональных блоков ИС типа 1173ЕЕ2Т, такие как радиационная стабилизация напряжения на выходе дифференциального каскада с применением приемов секционирования транзисторов и резистивных нагрузок

4 Результаты испытаний на стойкость к воздействию гамма излучения ИС типа 1173ЕЕ2Т, анализ, сравнение и изменение основных параметров до и после воздействия с целью подтверждения эффективности применяемых комплексных мер Расчет гамма - процентного ресурса и гамма - процентного срока сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т после воздействия радиации

5 Два способа отбраковки потенциально ненадежных ИС на основе измерения и анализа форм динамических токов потребления позволяют выявлять потенциально ненадежные схемы методом неразрушающего контроля

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на Международных научно-методических семинарах «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах» (Москва, 2004, 2005, 2006), 11-ой, 13-ой Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, 2004, 2006), 45-47 конференциях профессорско - преподавательского состава, студентов, аспирантов и сотрудников ВГТУ (Воронеж, 2005-2007)

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования изложены в 16 научных работах, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и двух патентах РФ

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит [9] поиск и разработка конструкции биполярных п-р-п-транзисторов, обеспечивающих высокую стабильность характеристик ИС при воздействии радиационного излучения, [2, 14-16] разработка схемотехнических решений для отдельных блоков ИС типа 1173ЕЕ2Т, [1, 10, 12, 13] поиск и разработка принципов новых диагностических методов оценки технологического процесса изготовления МОП ИС, [3-8, 11] разработка двух методов отбраковки потенциально ненадежных ИС

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы Работа изложена на 115 страницах, включая 35 рисунков и 14 таблиц Список литературы содержит 92 наименования

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель и поставлены задачи исследования, показана научная новизна полученных результатов и их практическая и научная значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации результатов работы, публикациях, личном вкладе автора, структуре и объеме диссертации

В первой главе представлен литературный обзор по теме диссертации Рассмотрена природа радиационных эффектов в элементах интегральных микросхем, представлена их классификация, а также описаны механизмы воздействия облучения на биполярные и униполярные транзисторы Особое внимание в обзоре было уделено изучению известных технологических методов повышения радиационной стойкости КМОП ИС и конструктивно-технологических методов повышения радиационной стойкости биполярных (ТТЛШ) ИС Среди методик, имитирующих радиационные воздействия, рассмотрен метод, основанный на лавинной инжекции электронов в оксид Методика в силу своей простоты и оперативности позволяет провести большой объем экспериментальных работ для отработки технологии формирования радиационно-стойких КМОП схем Для повышения радиационной стойкости ТТЛШ БИС допустимо использование метода радиационно-термической отбраковки Однако известные методы не дают полного представления о том, как повысить радиационную стойкость ИС типа БиКМОП

Во второй главе рассмотрен ряд схемотехнических, конструктивных и технологических решений на примере разработки радиационно-стойкой БиКМОП ИС типа 1173ЕЕ2Т Описаны основные требования к функциональному назначению, электрическим параметрам и требуемой радиационной стойкости разрабатываемой ИС

Проектирование БиКМОП ИС определенного функционального назначения конкретизирует выбор схемотехнических и конструктивно-технологических решений в зависимости от выбранных проектных норм, технологического процесса, условий и режимов эксплуатации ИС Поэтому для ИС типа 1173ЕЕ2Т были применены радиационно-стойкие конструкции КМОП и биполярных элементов, составляющих ее полупроводниковую структуру

В случае МОП транзисторов для исключения инверсии поверхности кремния под локальным оксидом под действием ионизирующего излучения предлагается использовать р+ - охранное кольцо с концентрацией примеси более 10!8 см"3, которое формируется под тонким оксидом и легируется одновременно с истоками и стоками р - канальных транзисторов (рис 1) Такой уровень легирования полностью исключает инверсию типа проводимости при любых дозах облучения Для исключения снижения пробивных напряжений стока рабочего транзистора охранное кольцо выполнено с зазором 2,5 мкм от стока (данные приведены для 2 мкм-технологии, зазор «охранное кольцо» - сток определяется проектными нормами)

Чтобы не возникало утечек исток - сток в области выхода затвора на локальный оксид затвор выводится на охранное кольцо по тонкому подзатворному оксиду Такая конструкция п - канального транзистора обеспечивает пробивные напряжения стока более 20В и отсутствие утечек

сток - исток под действием ионизирующего излучения с дозами »с менее 10 рад.

Рис. I Топология п-канального транзистора с охранным кольцом

Для исключения эффекта гиристорного «защелкивания» в качестве Подложки для ИС предлагается использовать тонкую низколегированную эпитаксиадьную пленку п - типа с концентрацией примеси 10!5 см"3 толщиной К мкм па высоколегированной подложке п - типа с концентрацией примеси пол се 10го см"3.

Для биполярных транзисторов устранение каналов утечки, возникающих при их облучении в активном режиме работы, обеспечивается следующими решениями. Коллектор п-р-п транзистора выполнен в форме кольца, причем п-облаеть коллектора окружает эмитгерную область входного транзистора, а ба^а этого транзистора также выполнена в форме кольца, расположенного между эмиттсрной и коллекторной областями п-скрытых слоев под оксидом области изоляции (рис.2).

Рис.2. Топология радиационно-стойкого п-р-п-транзистора

Предлагаемое решение исключает условия образования паразитного транзистора (эмиттер-область п-скрьггого слоя, база-подложка, коллектор -скрытый слой других элементов ИС, в том числе резисторов). Кольцевая конструкция входного транзистора ИС обеспечивает также дополнительный положительный эффект - объемную реализацию резистора, тело которого включено между базой и эмиттером. При входе транзистора в режим лавинного пробоя падение напряжения на нем обеспечивает отпирание входного транзистора и уменьшение (ограничение) рассеиваемой на нем мощности, что уменьшает вероятность отказа ИС при разряде статического электричества.

Применение указанных конструкций является необходимым, но не обязательно достаточным условием обеспечения требуемой радиационной стойкости, поэтому для разработки БиКМО! I ИС типа 1173ЕЕ2Т дополнительно был рассмотрен ряд специальных схемотехнических и топологических приемов.

Все аналоговые блоки на биполярных транзисторах, МОП-транзисторах и смешанного состава построены с использованием генератора тока типа "токовое зеркало". Такие генераторы тока и, собственно, аналоговые блоки работают в режиме постоянного тока, когда в каждом составляющем элементе протекающий ток не изменяется во время работы или же изменяется незначительно относительно некоторого режимного тока.

Анализ результатов испытаний тестовых структур показал более высокую радиационную стойкость активных элементов и функциональных блоков, с применением секционированных транзисторов (рис.3). Поэтому все МОП транзисторы в ИС типа 1173ЕЕ2Т были выполнены с использованием приемов секционирования.

Рис.3. Топология секционированного п-канального транзистора охранным кольцом

Совмещение приемов секционирования транзисторов и резистивных нагрузок было использовано для стабилизации перепада напряжения на выходе дифференциального усилителя (рис. 4).

На рис 4 нижний генератор тока выполнен на основе токового зеркала с п - секциями 10 - рабочий ток одной секции, ID - радиационно-стимулированный ток в этой секции Резистивная нагрузка также состоит из п секций с такой же конфигурацией периферийных областей с полевым окислом, как и в транзисторной секции нижнего генератора тока Поэтому радиационная составляющая п!0, протекающая в генераторе тока, будет равна аналогичной составляющей, протекающей через периферию резистивной нагрузки В результате падения напряжения на резистивной нагрузке основной ток цепи не будет изменяться в процессе воздействия гамма излучения (при условии, что 10 останется без изменения)

Рис 4 Дифференциальный каскад с радиационной стабилизацией выходного напряжения

Операционный усилитель (ОУ) для ИС типа 1173ЕЕ2Т был схемотехнически исполнен на КМОП транзисторах с учетом следующих обстоятельств

- с учетом выбранной толщины подзатворного оксида (по экспериментальным данным измерений тестовых структур, подвергшихся радиационному воздействию) для получения радиационной стойкости КМОП-вентилей были выбраны значения пороговых напряжений на уровне Уппор = (0,6-1,0)В, Урпоо = -(0,4-0,8)В и схема была спроектирована с учетом возможного разброса пороговых напряжений под воздействием гамма облучения,

- МДП-транзисторы очень чувствительны к электростатическому разряду, поэтому при использовании их во входных каскадах требуется защита входов диодами, токи утечки которых сводят на нет преимущества МДП-транзисторов Необходимость диодной защиты отпадает в ИС с внутрисхемной связью входа аналоговой части схемы с предшествующими схемами При этом использование МДП-транзисторов в качестве дифференциальной пары позволяет заметно уменьшить входные токи, определяемые токами утечки диэлектрических затворов,

- сравнение дифференциальных каскадов на биполярных и униполярных транзисторах по их шумовым показателям в области средних частот показывает, что в первых из них при работе от источников с Яг >> 103 Ом уровень шума выше Следует иметь в виду, что каскады на униполярных транзисторах менее критичны к выбору оптимального сопротивления источника входного сигнала, а поэтому изме-

нение условия оптимальности при облучении не приводит к дополнительному увеличению шума,

выбрана обратная связь по напряжению, т к дифференциальный каскад предназначен для формирования импульсных сигналов с крутыми перепадами в высокоомной нагрузке с емкостью,

- выбрана последовательная обратная связь, тк при заданной глубине обратной связи схема с последовательной обратной связью обеспечивает усиление на единицу больше, чем при параллельной обратной связи

С применением перечисленных выше схемотехнических методов радиационной защиты, требуемых фазочастотных характеристик и усилительных свойств, был спроектирован ОУ ИС типа 1173ЕЕ2Т (рис 5) Анализ АЧХ ОУ для ИС типа 1173ЕЕ2Т при различных сопротивлениях нагрузки на выходе (от 25кОм до 1МОм) показал, что для нагрузки 25кОм (лучший случай) частота единичного усиления равна 23 кГц (рис 6а), а запас по фазе на этой частоте равен 80° (рис 66), что не даст ОУ самовозбуждаться при воздействии гамма-излучения (показатели свыше 45° даже для схем коммерческого исполнения считаются хорошими)

Stability Response

Рис 6 Амплитудно-частотные характеристики ОУ ИС типа 1173ЕЕ2Т при различных сопротивлениях нагрузки на выходе (от 25кОм до ШОм) а) частота единичного усиления, б) запас по фазе при частоте единичного усиления

В соответствии с заданной структурной схемой ШИМ-контроллера (контроллер источника питания с широтно-импульсной модуляцией) часть функциональных блоков (цифровые блоки) можно выполнить на основе КМОП-логики Однако другие блоки, такие как линейный стабилизатор напряжения и источник опорного напряжения, целесообразнее выполнить на биполярных транзисторах Как показывает опыт, такие каскады удается реализовать с высокой температурной стабильностью, не достижимой для КМОП-каскадов аналогичного типа Остальные функциональные блоки используют как биполярные, так и КМОП-элементы, а также встроенные конденсаторы и резисторы

С учетом вышеизложенного для выбора полупроводниковой структуры и состава необходимых элементов разрабатываемой

радиационно-стойкой ИС типа 1173ЕЕ2Т была выбрана БиКМОП-структура, дополненная встроенными конденсаторами типа Ро1у1- ЗЮ^ — Ро!у2 и тонкопленочными резисторами на основе сплава РС3710. Введение в полупроводниковую структуру ИС тонкопленочных резисторов предназначено для обеспечения возможности лазерной подгонки параметров резисторов и напряжения смещения выходного усилителя постоянного тока. Топология ИС типа 1173ЕЕ2Т показана на рис.7.

Операционный усилитель

Рис.7. Топология ИС типа 1173ЕЕ2Т

В третьей главе приведены результаты измерений электрических характеристик до и после воздействия ИИ с целью показать, что разработанная ИС удовлетворяет требованиям радиационной стойкости, а также были рассчитаны гамма-процентный ресурс и гамма-процентный срок сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т для прогнозирования долговечности стабильной работы ИС в условиях воздействия гамма-излучения,

ИС типа 1173ЕЕ2Т - это контроллер источника питания для компьютеров или другого портативного оборудования, ориентированного на батарейное питание. ИС содержит два понижающих широтно-импульсных модулятора (ШИМ) для формирования напряжений питания +3,3В и +5В. Кроме того, ИС содержит два микромощных линейных стабилизатора для возможного внешнего использования в качестве резервных источников питания и два прецизионных компаратора дли определения уровня напряжения низковольтных элементов (батареек).

Достоинства настоящей ИС — это малый шум, широтно-импульсная модуляция на фиксированной частоте при работе на умеренную и большую нагрузку или широтно-импульсная модуляция на частоте внутреннего генератора, внешне синхронизируемого сигналом пользователя для использования в системах, чувствительных к шумам, таких как системы с электромагнитным пером-указателем и связные компьютеры ИС типа 1173ЕЕ2Т - это монолитная интегральная схема, выполненная по БиКПОМ технологии и выпускаемая в корпусе для поверхностного монтажа

ИС типа 1173ЕЕ2Т с повышенной радиационной стойкостью успешно прошла испытания на воздействие радиации, в том числе на стойкость к максимальной мощности экспозиционной дозы гамма-излучения (1,3 107 рад/с) и экспозиционной дозе гамма-излучения (3,3 107 рад в основном режиме работы)

Гамма-процентный ресурс (Трт) и наработка до отказа (Т„ „ ) ИС типа 1173ЕЕ2Т при Т=25°С (Тру = 12825000 ч, Тнм ~ 5130000 ч) и при Т=85°С (Тр,, = 856000 ч, Т„ м = 342000 ч) Можно сделать вывод, что расчетные уровни с учетом некоторых приближений, принятых в РД110755-90, удовлетворяют требованиям, приведенным в ТУ

Рассчитанное значение гамма — процентного срока сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т при Тхр=25°С равно Тсу ~ 658000 ч, что соответствует значению, приведенному в ТУ

Основные параметры для испытаний на воздействие радиации представлены в таблице

Основные параметры для испытания ИС 1173ЕЕ2Т

Наименование параметра, единица измерения Буквенное обозначение Норма

не менее не более

Выходное напряжение низкого уровня на выходах С>1, <32, В при 10 01 8мс= 1о 02 вж=20 мкА и0ь - 0,4

Выходное напряжение высокого уровня на выходах <}1, (¿2, В ПРИ 1о 01 зяс= 1о 02 8КС=5 мкА ион ита-0,5 -

Для примера показаны результаты измерений одного опытного образца (образец №1) по стойкости к воздействию максимальной мощности экспозиционной дозы гамма излучения Типичные осциллограммы сигнала с выхода 0>1 (уровень логического "0") ИС типа 1173ЕЕ2Т при нормальной температуре (+25°С) для различных эквивалентных уровней гамма излучения приведены на рис 8

а Кх= 1 мкс/д, Ку=0,1 В/д

б Кх = 1 мкс/д, Ку=0,1 В/д

в Кх = 2 мкс/д, Ку= 0,1 В/д

г Кх = 5 мкс/д,

Ку= 0,5 В/д

20 мкс/д, 0,5 В/д

д Кх = 5 мкс/д, Ку= 0,5 В/д

Рис 8 Осциллограммы сигнала с выхода (^1 (уровень логического "0") при эквивалентных уровнях максимальной мощности экспозиционной дозы гаммы излучения, ед /с 1,5 108 (а), 5,4 108 (б), 1,1 109 (в), 1,5 Ю10 (г), 1,5 1011 (д), 1,7 1012 (е) при температуре +25 °С

Из представленных осциллограмм видно, что электрические параметры (в данном случае и<эь) соответствуют нормам этого параметра до воздействия гамма излучения большой мощности (таблица)

В четвертой главе анализируются способы отбраковки потенциально ненадежных интегральных схем

Показано, что способом анализа форм (параметров) динамического тока потребления могут отбраковываться дефектные и потенциально ненадежные, как правило, цифровые интегральные схемы (ИС) малой, средней и большой степени интеграции, изготовленные по различным технологиям Наличие аномалий в форме динамического тока потребления или его величины при обращении к заданному логическому элементу (или группе элементов) указывает на наличие дефектов ИС, что снижает потенциальную надежность данной схемы

Предлагается два способа отбраковки на основе измерения и анализа форм динамического тока потребления Первый способ заключается в том, что на представительной выборке конкретного типа ИС набирается статистика значений измеряемого динамического тока потребления до и после воздействия электростатическим разрядом напряжением, равным предельно - допустимому потенциалу, указанному в технических условиях (ТУ), и после термического отжига при предельно — допустимой температуре, указанной в ТУ, в течение 1-8 часов По полученным данным строятся поля корреляции по динамическому току потребления первоначальное значение 1Днач и значение после воздействия ЭСР 1дэСр, первоначальное значение 1днач и значение после температурного отжига 1дотж, по которым определяют два критерия для отбраковки потенциально ненадежных ИС первый критерий 1д,ач, [дз > А,

второй критерий: | 1Дртж - 1дки | > Д- Коэффициенты А и Д выбираются на представительной выборке для каждого типа схем.

Пример осуществления первого способа. На произвольно выбранных десяти ИС типа К561ЛИ2 (шесть логических элементов «НЕ») измерили амплитуду динамических токов потребления с помощью стробоскопического осциллографа С7-8 для каждого из шести инверторов каждой схемы в момент его выключения. 'Затем подали по 5 электростатических разрядов амплитудой 500 В на каждый вход и соответствующий вывод каждого инвертора, меняя полярность, после чего измерили динамический ток потребления. Отжиг ИС проводили при температуре 100°С в течение 1 часа. Затем построили графики — поля корреляции для значений динамических токов потребления: 1л„ач - 1Дмр (рис.9) и [д„а1, - 1дрТ5К (рис.10). По данным полям корреляции установили критерии для потенциально ненадежных ИС: 1днач, [дЭС1, > 80 мА; 11дсгу* -1дн»ч I > 7мА.

По первому критерию потенциально Ненадежными будут ИС № 4, 9, по второму критерию № 9. Таким образом, схема № 9 будет потенциально ненадежной. ____________

иня _

■ ■' и»

• ■ - • * ф ♦ *

' Г'

. . ' ' ; ■

Щ № то а 30

Рис.9. Поля корреляции для значений динамических токов потребления 1дмач-1д1ср

Рис.10. Поля корреляции для значений динамических токов потребления 1ЙИЧ - 1Лотж

Второй способ заключается в том, что на представительной выборке конкретного типа ИС набирается статистика значений измеряемого динамического тока потребления в цепи питания и земли при выключении и включении инверторов схемы до и после воздействия электростатическим разрядом, напряжением, равным предельно -допустимому потенциалу, указанному в технических условиях (ТУ) По полученным данным определяют диапазон допустимых значений коэффициента К = 1двыкл/1двкл, где 1дЕ1Ь]кл - динамический ток потребления при выключении, а - динамический ток при включении схемы, находят коэффициент А = КМАХ/КМШ (КМах - максимальное значение К для одной ИС, Кмгн - минимальное значение К для той же ИС) для каждой схемы до и после воздействия ЭСР и определяют критерии для отбраковки потенциально ненадежных ИС первый критерий Анач > 1,3, второй критерий АЭСР > 1,3, т е КМАХ не должно превышать КМвд более чем на 30% как до воздействия (А„ач), так и после воздействия ЭСР (АЭср) для каждой схемы ИС считается потенциально ненадежной, если она не удовлетворяет любому из этих двух критериев

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В настоящей диссертации рассмотрена проблема повышения радиационной стойкости биполярных и КМОП ИС схемотехническими и конструктивно-технологическими способами Кроме того изложена научно-техническая разработка, обеспечивающая решение важной прикладной задачи - замене длительных и дорогостоящих отбраковочных испытаний новыми диагностическими методами контроля качества и надежности партий ИС, основанными на измерении и анализе форм параметров динамических токов потребления как при производстве, так и на входном контроле у изготовителей радиоэлектронной аппаратуры

В диссертации получены следующие научно - технические результаты

1 Разработан радиационно-стойкий операционный усилитель (как один из важнейших функциональных блоков контроллера источника питания) с обоснованием выбора схемотехнических решений для цифровых и аналоговых блоков ИС

2 С применением комплекса мер для повышения радиационной стойкости как биполярных, так и КМОП ИС, с применением известных конструктивно-технологических методов и с использованием новых, в том числе проектирование схемотехники функциональных блоков ИС с учетом ухода пороговых напряжения транзисторов под действием гамма излучения, секционирования и др, спроектирована радиационно-стойкая ИС типа 1173ЕЕ2Т,

3 Проведены испытания И С типа 1173ЕЕ2Т (в том числе и на воздействие радиации) и проанализированы изменения основных электрических параметров Показано, что схемы обладают стойкостью к максимальной мощности дозы гамма - излучения 1*107 рад/с и к накопленной дозе гамма-излучения 3,3*107 рад, что свидетельствует о пригодности применяемых комплексных мер по улучшению радиационной стойкости БиКМОП ИС

4 Рассчитан гамма-процентный ресурс (Т™.) и наработка до отказа (Тнм) ИС типа 1173ЕЕ2Т при Т=25°С и Т=85°С Получено ТРГ(25°С) ~

12825000 ч, ТНМ(25°С) ~ 5130000 ч, ТРУ(85°С) ~ 856000 ч, Тнм (85°С) ~ 342000 ч, что удовлетворяет требованиям, приведенным в ТУ Рассчитанное значение гамма - процентного срока сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т при Т=25°С равно Т^ ~ 658000 ч, что соответствует значению, приведенному в ТУ

5 Разработаны два способа отбраковки потенциально ненадежных схем на основе измерения и анализа форм динамических токов потребления на примерах ИС типа К561ЛН2 и КР1533ЛН1 (патенты РФ №2284538 и №2276378)

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1 Горлов M И, Козьяков H H , Москалев В Ю Сравнительная характеристика диагностических способов разделения интегральных схем по надежности // Известия вузов Электроника 2007 № 4 С 74-77

2 Оптимизация параметров компонентов интегральных микросхем / С И Рембеза, А С Бережной, К В Смуров, В Ю Москалев // Вестник Воронежского государственного технического университета 2007 Т 2 №4 С 163-164

Патенты на изобретения

3 Пат 2276378 Российская Федерация, МПК7 7GÛ1R 31/26, HOIR 21/66 Способ отбраковки потенциально ненадежных интегральных схем / M И Горлов, А В Емельянов, С Д Дунаев, В Ю Москалев, № 2003105569/28, заявл 26 04 2005, опубл 10 05 2006, бюл №22 7 с

4 Пат 2284538 Российская Федерация, МПК7 7G01R 31/26, HOIR 21/66 Способ отбраковки потенциально ненадежных интегральных схем / МИ Горлов, А В Емельянов, ВЮ Москалев, № 2003105569/28, заявл 26 04 2005, опубл 27 09 2006, бюл № 34 4 с

Статьи и материалы конференций

5 Горлов M И, Москалев В Ю Способы отбраковки потенциально-ненадежных ИС // Вестник научно-исследовательской работы студентов физико-технического факультета сб науч тр Воронеж, 2005 С 52-59

6 Дунаев С Д , Москалев В Ю Способ и устройство контроля качества МДП - транзисторов с различным типом проводимости каналов по амплитуде динамического тока // Твердотельная электроника и микроэлектроника межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2002 С 25-29

7 Дунаев С Д , Москалев В Ю Электронное устройство управления охранной сигнализацией // Твердотельная электроника и микроэлектроника межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2003 С 168-173

8 Дунаев С Д , Москалев В Ю , Бережной А С Способ и устройство автоматического контроля динамических токов потребления микросхем // Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах материалы докл науч - техн семинара M , 2004 С 262-266

9 Москалев В Ю. Конструктивно-технологические методы повышение радиационной стойкости ИС // Микроэлектроника и информатика, материалы докл 11-ой всерос межвуз науч-техн конф студентов и аспирантов M , 2004 С 34

10 Москалев В Ю Технологические методы повышения радиационной стойкости КМОП БИС // Микроэлектроника и информатика-материалы докл 13-ой всерос межвуз науч -техн конф студентов и аспирантов М , 2006 С 72

11 Влияние электростатических разрядов на динамические токи потребления интегральных схем / МИ Горлов, А В Емельянов, СД Дунаев, В Ю Москалев // Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах материалы докл науч - техн семинара М ,

2005 С 176-181

12 Горлов М И., Москалев В Ю Метод для диагностики технологического процесса изготовление МОП ИС с использованием радиационно-термических процессов // Твердотельная электроника и микроэлектроника межвуз сб науч. тр Воронеж ВГТУ, 2004 С 101-104

13 Горлов М И, Москалев В Ю Методы диагностики дефектности оксидных пленок // Твердотельная электроника и микроэлектроника межвуз сб науч. тр Воронеж ВГТУ, 2005 С 59-64

14 Горлов МИ, Москалев В Ю., Николаева ЕП Особенности проектирования радиационно-стойких цифровых и аналоговых блоков интегральных схем // Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах материалы докл науч - техн семинара М ,

2006 С 120-123

15 Проектирование радиационно-стойких операционных усилителей /МИ Горлов, А В Емельянов, В И Плебанович, В Ю Москалев // Твердотельная электроника и микроэлектроника межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2006 С 185-189

16 Конструктивно-технологические особенности проектирования радиационно-стойких интегральных схем операционных усилителей /МИ Горлов, А В Емельянов, В И Плебанович, В Ю Москалев // Компоненты и технологии М 2007 №2 С 158-159

Подписано в печать 2 10 2007 Формат 60x84/16 Бумага для множительных аппаратов Уел печ л 1,0 Тираж 90 экз Зак №

ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет" 394026 Воронеж, Московский просп, 14

Введение.

Глава 1. РАДИАЦИОННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ И КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ БИПОЛЯРНЫХ И КМОП СХЕМ.

1.1 Основные радиационные эффекты в элементах интегральных схем.

1.1.1 Классификация радиационных эффектов.

1.1.2 Действие облучения на кремниевые биполярные транзисторы.

1.1.3 Действие облучения на кремниевые униполярные транзисторы.

1.2 Особенности технологии изготовления КМОП БИС с повышенной радиационной стойкостью.

1.2.1 Технологические методы повышения радиационной стойкости КМОП БИС.

1.2.2 Повышение устойчивости КМОП-схем к импульсам ионизирующего излучения большой мощности.

1.2.3 Влияние технологии формирования подзатворного диэлектрика на радиационную стойкость ИС.

1.2.4 Методика контроля радиационной стойкости МОП структуры.

1.3. Методы повышения радиационной стойкости биполярных ИС.

1.3.1 Конструктивно-технологические методы повышения радиационной стойкости ТТЛШ ИС.

1.3.2 Увеличение радиационной стойкости ТТЛШ БИС с помощью метода радиационно-термической отбраковки.

Глава 2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ И ТОПОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ИС ТИПА 1273ЕЕ2Т С ПОВЫШЕННОЙ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТЬЮ.

2.1 Специфика проектирования ИС типа 1173ЕЕ2Т с повышенной радиационной стойкостью.

2.2 Проектирование радиационно-стойких усилительных и дифференциальных каскадов.

2.2.1 Усилительные каскады.

2.2.2 Дифференциальные каскады.

2.2.3 Влияние гамма излучения на шумовые характеристики дифференциального каскада.

2.3 Проектирование радиационно-стойких интегральных операционных усилителей.

2.3.1 Влияние гамма-излучения на параметры интегральных операционных усилителей.

2.3.2 Критериальные параметры для оценки стойкости интегральных операционных усилителей.

2.3.3 Схемотехнические методы повышения радиационной стойкости ИОУ.

2.4 Выбор полупроводниковой структуры и состава необходимых элементов ИС типа 1173ЕЕ2Т.

Глава 3. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДО И ПОСЛЕ

ИСПЫТАНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ИС ТИПА 1173ЕЕ2Т.

3.1 Режимы и специфика работы ИС типа 1173ЕЕ2Т.

3.1.1 Схема включения и блок-схема микросхемы.

3.1.2 Импульсный источник питания +3,3 В.

3.1.3 Импульсный источник питания +5 В.

3.1.4 ШИМ-контроллеры источников питания +3,3в и +5В.

3.2 Характеристика разработанной ИС типа 1173ЕЕ2Т.

3.3 Испытания на стойкость ИС типа 1173ЕЕ2Т к воздействию ионизирующего излучения.

3.3.1 Результаты испытаний ИС типа 1173ЕЕ2Т на стойкость к воздействию максимальной мощности экспозиционной дозы гамма-излучения.

3.3.2 Результаты испытаний ИС типа 1173ЕЕ2Т на стойкость к воздействию экспозиционной дозы гамма-излучения.

3.4 Оценка гамма-процентного ресурса ИС типа 1173ЕЕ2Т.

3.5 Оценка гамма - процентного срока сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т.

Глава 4. СПОСОБЫ ОТБРАКОВКИ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ.

4.1 Способ неразрушающего контроля качества на примере ИС типа К561ЛН2.

4.2 Способ отбраковки потенциально ненадежных схем с помощью динамических токов потребления на примере ИС типа КР1533ЛН1.

Актуальность темы

Разработка радиационно-стойких интегральных схем (ИС) является не только одним из перспективных направлений в современной микро- и наноэлектронике, но также просто необходимой для поддержания работоспособности высокотехнологичного оборудования, например, в условиях освоения космоса или вблизи ядерных силовых установок. Поэтому, как правило, такие ИС находят применение в составе аппаратуры на борту космических летательных аппаратов, а также в различной военной радиоэлектронной аппаратуре (РЭА).

Анализ сравнительных данных по радиационной стойкости различных ИС показывает, что далеко не все типы ИС способны гарантированно обеспечивать работоспособность аппаратуры в условиях воздействия указанных реальных уровней ионизирующего излучения. Так МОП ИС

15 2 обладая высокой стойкостью к потоку нейтронов (до 10 см"), отличаются весьма высокой чувствительностью к гамма излучению и лишь отдельные типы ИС сохраняют работоспособность при уровне гамма излучения 106 рад.

Повышенные требования по стойкости к радиации полупроводниковых изделий, а именно к потоку нейтронов порядка 1015 см"2 и гамма-излучению порядка 106 рад, определяют актуальность разработки радиационно-стойких ИС.

Диссертация выполнена на кафедре полупроводниковой электроники Воронежского государственного технического университета в рамках госбюджетной программы ГБ-04.34 «Исследование полупроводниковых материалов (81, А3В5 и др.), приборов и технологии их изготовления», номер гос. регистрации 0120.0412888.

Цели и задачи работы

Цель работы состояла в исследовании известных и разработке принципиально новых конструктивно - технологических и других комплексных методов повышения радиационной стойкости биполярных и

КМОП ИС и применению их в разрабатываемой ИС типа 1173ЕЕ2Т (контроллер источника питания), выполненной по БиКМОП технологии.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Изучить проблемы разработки радиационно - стойких биполярных и КМОП ИС на современном этапе, а также возможности их исполнения на территории РФ.

2. Разработать и апробировать комплекс мер для повышения радиационной стойкости как биполярных, так и КМОП ИС, в том числе и к импульсам гамма излучения большой мощности с учетом уже известных конструктивно-технологических методов и с применением новых технологических, топологических и схемотехнических решений.

3. Разработать радиационно-стойкий операционный усилитель (как один из важнейших функциональных блоков контроллера источника питания) и обосновать выбор схемотехнических решений для цифровых и аналоговых блоков ИС.

4. Внедрить предложенные методы увеличения радиационной стойкости применительно к ИС типа 1173ЕЕ2Т, провести испытания (в том числе и на радиационную стойкость), проанализировать изменения основных параметров ИС после воздействия радиации с целью оценки эффективности применяемых методов повышения радиационной стойкости.

5. Рассчитать гамма-процентный ресурс и срок сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т (после воздействия радиации).

6. Разработать методы отбраковки потенциально ненадежных ИС.

Научная новизна работы

В работе получены следующие новые научные и технические результаты:

1. Спроектирован радиационно-стойкий операционный усилитель для ИС типа 1173ЕЕ2Т с учетом экспериментальных данных, с применением всех рассмотренных конструктивно-технологических методов, включая предложенные впервые топологические и схемотехнические решения для повышения радиационной стойкости ИС. Разработанная ИС типа 1173ЕЕ2Т выполнена на основе коммерческого процесса по БиКМОП технологии.

2. Разработано два способа отбраковки потенциально ненадежных интегральных схем методом измерения и анализа форм динамических токов потребления.

Реализация результатов работы, практическая ценность

1. Разработан радиационно-стойкий операционный усилитель (как один из важнейших функциональных блоков контроллера источника питания) с обоснованием выбора схемотехнических решений для цифровых и аналоговых блоков ИС.

2. С применением комплекса мер для повышения радиационной стойкости как биполярных, так и КМОП ИС, с применением известных конструктивно-технологических методов и с использованием новых, в том числе проектирование схемотехники функциональных блоков ИС с учетом ухода пороговых напряжения транзисторов под действием гамма-излучения, секционирования и др., спроектирована радиационно-стойкая ИС типа 1173ЕЕ2Т.

3. Проведены испытания ИС типа 1173ЕЕ2Т (в том числе и на воздействие радиации) и проанализированы изменения основных электрических параметров. Показано, что схемы обладают стойкостью к максимальной мощности дозы гамма-излучения 1*107 рад/с и к накопленной п дозе гамма-излучения 3,3*10 рад, что свидетельствует о пригодности применяемых комплексных мер по улучшению радиационной стойкости БиКМОП ИС.

4. Рассчитанные значения наработки до отказа (Тн.м.) ИС типа 1173ЕЕ2Т при Т=25°С и Т=85°С удовлетворяют требованиям, приведенным в ТУ. Рассчитанное значение гамма - процентного срока сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т при Т=25°С равно Т^ ~ 658000 ч., что соответствует значению, приведенному в ТУ.

5. Разработаны два способа отбраковки потенциально ненадежных схем на основе измерения и анализа форм динамических токов потребления на примерах ИС типа К561ЛН2 и КР1533ЛН1 (патенты РФ №2284538 и №2276378).

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Радиационные эффекты в КМОП ИС. Методы, основанные на использовании высоколегированных охранных р+-колец и тонкой эпитаксиальной пленки п-типа на высоколегированной подложке п-типа, обеспечивают отсутствие токов утечек и «защелкивания» схемы при воздействии гамма-излучения.

2. Применение кольцевой конструкции п-р-п транзистора и метода радиационно-термической отбраковки позволяет получать ИС со стойкостью к потоку нейтронов порядка 1015 см"2.

3. Схемотехнические методы увеличения радиационной стойкости функциональных блоков ИС типа 1173ЕЕ2Т, такие как радиационная стабилизация напряжения на выходе дифференциального каскада с применением приемов секционирования транзисторов и резистивных нагрузок.

4. Результаты испытаний на стойкость к воздействию гамма излучения ИС типа 1173ЕЕ2Т, анализ, сравнение и изменение основных параметров до и после воздействия с целью подтверждения эффективности применяемых комплексных мер. Расчет гамма - процентного ресурса и гамма - процентного срока сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т после воздействия радиации.

5. Два способа отбраковки потенциально ненадежных ИС на основе измерения и анализа форм динамических токов потребления позволяют выявлять потенциально ненадежные схемы методом неразрушающего контроля.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на: Международных научно-методических семинарах «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах» (Москва, 2004, 2005, 2006), 11-ой, 13-ой Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, 2004, 2006), 45-47 конференциях профессорско преподавательского состава, студентов, аспирантов и сотрудников ВГТУ (Воронеж, 2005-2007).

Публикации

Основные результаты диссертационного исследования изложены в 16 научных работах, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и двух патентах РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: [9] поиск и разработка конструкции биполярных п-р-п-транзисторов, обеспечивающих высокую стабильность характеристик ИС при воздействии радиационного излучения, [2, 14-16] разработка схемотехнических решений для отдельных блоков ИС типа 1173ЕЕ2Т, [1, 10, 12, 13] поиск и разработка принципов новых диагностических методов оценки технологического процесса изготовления МОП ИС, [3-8, 11] разработка двух методов отбраковки потенциально ненадежных ИС.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, включая 35 рисунков и 14 таблиц. Список литературы содержит 92 наименования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В настоящей диссертации рассмотрена проблема повышения радиационной стойкости биполярных и КМОП ИС схемотехническими и конструктивно-технологическими способами. Кроме того изложена научно-техническая разработка, обеспечивающая решение важной прикладной задачи - замене длительных и дорогостоящих отбраковочных испытаний новыми диагностическими методами контроля качества и надежности партий ИС, основанными на измерении и анализе форм параметров динамических токов потребления как при производстве, так и на входном контроле у изготовителей радиоэлектронной аппаратуры.

В диссертации получены следующие научно - технические результаты:

1. Разработан радиационно-стойкий операционный усилитель (как один из важнейших функциональных блоков контроллера источника питания) с обоснованием выбора схемотехнических решений для цифровых и аналоговых блоков ИС.

2. С применением комплекса мер для повышения радиационной стойкости как биполярных, так и КМОП ИС, с применением известных конструктивно-технологических методов и с использованием новых, в том числе проектирование схемотехники функциональных блоков ИС с учетом ухода пороговых напряжения транзисторов под действием гамма излучения, секционирования, и др. спроектирована радиационно-стойкая ИС типа 1173ЕЕ2Т.

3. Проведены испытания ИС типа 1173ЕЕ2Т (в том числе и на воздействие радиации) и проанализированы изменения основных электрических параметров. Показано, что схемы обладают стойкостью к максимальной мощности дозы гамма излучения 1 * 107 рад/с и к накопленной п дозе гамма излучения 3,3*10 рад. Что свидетельствует о пригодности применяемых комплексных мер по улучшению радиационной стойкости БиКМОП ИС.

4. Рассчитан гамма-процентный ресурс (Тру) и наработка до отказа (Ти м ) ИС типа 1173ЕЕ2Т при Т=25°С и Т=85°С. Получено ТРУ(25°С) ~ 12825000 ч; Т„.М.(25°С) ~ 5130000 ч; Тру(85°С) ~ 856000 ч; Т„.м. (85°С) ~ 342000 ч, что удовлетворяет требованиям приведенным в ТУ. Рассчитанное значение гамма - процентного срока сохраняемости ИС типа 1173ЕЕ2Т при Т=25°С равно Тсу ~ 658000 ч., что соответствует значению, приведенному в ТУ.

5. Разработаны два способа отбраковки потенциально ненадежных схем на основе измерения и анализа форм динамических токов потребления на примерах ИС типа К561ЛН2 и КР1533ЛН1 (патенты РФ №2284538 и №2276378).

1. Попов В.Д., Катеринич И.И., Курин Ф.М. Радиационная технология: уникальные возможности в производстве МОП-интегральных схем // Chip News. 1997. № 3. С. 20-22.

2. Горлов М.И. Физические основы надежности интегральных микросхем. Учебное пособие Воронеж. 1992. - 99с.

3. Першенков B.C., Попов В.Д., Шальнов А.В. Поверхностные радиационные эффекты в элементах интегральных микросхем. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 286 с.

4. Агаханян Т.М., Аствацатурьян Е.Р., Скоробогатов П.К. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах. М.: Энергоатомиздат. 1989. - 256с.

5. Вавилов B.C., Ухин Н.А. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах. М.: Атомиздат. 1969. - 310с.

6. Горлов М.И., Ладыгин Е.А., Лобов И.Е., Тонких Н.Н., Черников A.M., Юсов Ю.П. Радиационная стойкость кремниевых интегральных схем // Обзоры по электронной технике, серия 3. 1987. 40с.

7. Revesz A.G. Noncrystalline silicon dioxide films on silicon: a review // J. of Non-Crystalline Solids. 1973. Vol. 11. P. 309-330.

8. Sah C.T. Origin of interface states and oxide charges generated by ionizing radiation // IEEE Trans, on Nucl. Sci. 1976. Vol. NS-23. № 6. P. 1563-1568.

9. Lenahan P.M., Conley J.F. A comprehensive physically based predictive model for radiation damage in MOS systems // IEEE Trans, on Nucl. Sci. 1998. Vol. NS-45. № 6. P. 2413-2423.

10. Radiation-induced hole trapping and interface state characteristics of al-gate and poly-gate MOS capacitors // IEEE Trans, on Nucl. Sci. 1985. Vol. NS-32. № 6. P. 3929-3934.

11. Гришаков B.B., Попов В.Д. Модель макродефекта в подзатворном оксиде кремния МОП-транзисторов // Научная сессия МИФИ-99. Сб. научн. тр. М.: МИФИ, 1999. Т. 6. С. 76-77.

12. E.H. Petersen, "Single-Event Analysis and Prediction" I I IEEE NSREC Short Course. 1997. CI.

13. Nikiforov A.Y. and Skorobogatov P.K., "Dose rate laser simulation tests adequacy: Shadowing and high intensity effects analysis"// IEEE Trans. Nucl. Sci. Dec. 1996. Vol. 43. No.6, pp. 3115-3121.

14. Агаханян T.M. Синтез аналоговых устройств : Учебное пособие// М.: МИФИ. 1989. С13.

15. Edward W. Enlow, William Combs, Ron D. Schrimpf, R. Nathan Nowlin. Response of Advanced Bipolar Processes to Ionizing Radiation // IEEE Trans, on Nuclear Science. December 1991. Vol. 38. No. 6, pp. 1342-1351.

16. Petersen E. D. Single-event analysis and prediction, 1997 IEEE NSREC. Short Course: "Applying Computer Simulation Tools to Radiation Effects Problems", July 21, 1997 Snowmass Conference Center, Snowmass Village, Colorado, pp. Ill-1 III-160.

17. Оболенский C.B. Физико-топологическое моделирование характеристик субмикронных полевых транзисторов на арсениде галлия с учетом радиационных эффектов // Труды 3-го совещания по проекту НАТО SfP—973799 Semiconductors., Нижний Новгород, 2003. С4.

18. Бойченко Д. В. , Никифоров А. Ю. Исследование влияния технологии на радиационную стойкость ОУ // Радиационная стойкость электронных систем. Научно-технический сборник. 2000 . С55.

19. Chumakov A.I, Kuznetsov N. V. Simplified threshold estimation of proton-induced SEU, 1997 Fourth European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems Proceedings. RADECS 97. Cannes, pp. 553556, 1997.

20. Чумаков А.И. Упрощенная методика оценки чувствительности ИС к одиночным сбоям. Микроэлектроника, т.27, No.6,CTp.475-479, 1998.

21. Chumakov A.I., Tverskoy М. G. Estimation of Ion- and Proton-Induced SEU Rate by Two Values of Saturation Cross Sections, 2001 Sixth European

22. Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems. RADECS 2001. Grenoble.

23. Chumakov A.I. Correlation of Ion- and Proton-Induced Single Event, Proc. of the Fourth Workshop on Electronics for LHC Experiments, Rome, Sept. 21-25, 1998, pp. 476-479.

24. Miroshkin V.V., Tverskoy M.G. A simple approach to SEU cross section determination, IEEE Trans, on Nucl. Sci., vol. 45, no. 6, pp. 2884-2890, Dec. 1998.

25. Doucin В., et al. Model of Single Event Upsets Induced by Space Protons in Electronic Devices, Proc. RADECS-95, Sep. 18-22, 1995, Arcachon, France, pp.402-408.

26. Lehnard Ch. Стандарт MIL-HDBK-217: пришло время его переосмысления // Электроника. 1992. № 3-4. С. 68-70.

27. Горлов М.И., Москалев В.Ю. Методы диагностики дефектности оксидных пленок. // Межвузовский сборник научных трудов «Твердотельная электроника и микроэлектроника». Воронеж 2005. С 59-64.

28. Вихрев Б.И., Герасименко Н.Н., Лебедев Н.Н. Исследование радиационных структурных нарушений в пленках Si02 методом ЭПР // Микроэлектроника. 1977. Том 6. Вып. 1. С. 71-74.

29. Pikor A., Reiss Е.М. Technological advances in the manufacture of radiation hardened CMOS integrated circuits. IEEE Transaction on Nuclear Science, 1982, Vol. NS-24, No 6, pp. 2047-2050.

30. Оспищев Д.А., Попов В.Д. Исследование дефектов оксида кремния методом "облучение-отжиг" // Физика окисных пленок: Тезисы докладов 4-ой всероссийской научно-технической конф. (Петрозаводск, 28-30 мая 1994 г.). Петрозаводск: ПГУ. 1994. С. 58.

31. Бечина И.А., Попов В.Д. Прогнозирование отказов КМОП ИС с помощью метода рабочих областей. Препринт 084-88. М.: МИФИ. 1988. 23 с.

32. Вихрев Б.И., Герасименко Н.Н., Лебедев Н.Н. Исследование радиационных структурных нарушений в пленках Si02 методом ЭПР // Микроэлектроника. 1977. Том 6. Вып. 1. С. 71-74.

33. Calvel С. М., et al. An empirical model for predicting proton induced upset // IEEE Trans, on Nucl. Sci., vol. 44, no 6, pp. 2827-2832, Dec. 1996.

34. Swift G.M. et al. Single-Event Upset in the PowerPC750 Microprocessor, vol. 48, no. 6, pp. 1822-1827, Dec. 2001.

35. Peatle C.Gio., Adams J.D., Carrell S.L., George T.D, Valek M.H. Слагаемые надежности полупроводниковых приборов // ТИИЭР (русск.пер.). 1974. №2. С. 637-639.

36. Адонин А.С., Поляков, И.В., Петросянц К.О., Куликов В.Н. Интегральный фотоэлектрический источник питания для устройств контроля и управления, работающих в специальных условиях. Сб. XI научн. техн. конф. Датчик-99, Гурзуф, 1999. С. 94.

37. Pease В. Что же это за стандарт MIL-HDBK-217? // Электроника (русск.пер.). 1992. № 3-4. С. 71-72.

38. Чумаков А.И. Оценка заряда, собранного с трека отдельной ядерной частицы за счет дрейфовых процессов // Микроэлектроника. Т.20. N4. С.402-406, 1991.

39. Соколов В.И. Анализ дрейфовых процессов в кремнии при воздействии радиации // Микроэлектроника. Т. 18. N3. С.325-328, 1990.41. http://www.research.ibm/com/ionbeams717php.htm

40. Touboul A., Verdier F., Herrve Y. // Proc. Int. Conf. "Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations" / Eds T. Musha, S. Sato, M. Yamamoto. Kyoto, Japan, 1991. P. 73.

41. Горлов М.И., Королев С.Ю., Бордюжа O.JI. Повышение надежности интегральных микросхем в процессе серийного производства // Матер, докл. науч.-техн. сем. "Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах". М.: 1996. С. 250-260.

42. Зебрев Г.И. Расчет интенсивности единичных сбоев от тяжелых заряженных частиц космического пространства // ВАНТ, 2002, №4. С.95-98.

43. Zhigal'skii G.P., Gal'chenko V.R. // Proc. 17th Int. Conf. "Noise and Fluctuation" / Ed. J. Sikula. Brno University of Technology, 2003. P. 749.

44. Herrve Y. et al. Single-Event of Military and Space Electronics, vol. 48, no. 6, pp. 1822-1827, Dec. 2001.

45. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства.- Мн.:Из-во "Интеграл", 1997. С.390.

46. Sinnadurai N. System reliability. Commercialization of Military and Space Electronics: Materials of working shop meeting (Nicce, 28/09/98 1/10/98), pp. 115-119.

47. Горлов М.И., Москалев В.Ю. Метод для диагностики технологического процесса изготовление МОП ИС с использованием радиационно-термических процессов // Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж. 2004. С. 101-104.

48. Doucin В., et al. Model of Single Event Upsets Induced by Space Protons in Electronic Devices, Proc. RADECS-95, Sep. 18-22, 1995, Arcachon, France, pp.402-408.

49. Москалев В.Ю. Метод для диагностики технологического процесса изготовление МОП ИС с использованием радиационно-термических процессов Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж. 2004. С. 45-51.

50. Radiation-induced hole trapping and interface state characteristics of al-gate and poly-gate MOS capacitors // IEEE Trans, on Nucl. Sci. 1985. Vol. NS-32. № 6. P. 3929-3934.

51. Жарких А.П. Диагностические методы оценки качества и надежности полупроводниковых приборов с использованием низкочастотного шума: Автореф. диссерт. на соиск. степ, к.т.н. / ВГТУ. Воронеж. 2005. С. 16.

52. Ziegler J.F. et al. TRIM98. www.research.ibrn/com/ionbeams.

53. C.G.Peatle, J.D.Adams, S.L.Carrell, T.D.George, M.H.Valek. Слагаемые надежности полупроводниковых приборов // ТИИЭР (русск.пер.). 1974. № 2. С. 637.

54. Дунаев С.Д., Москалев В.Ю. Электронное устройство управления охранной сигнализацией. // Межвузовский сборник научных трудов «Твердотельная электроника и микроэлектроника». Воронеж. ВГТУ. 2003. С. 168-173.

55. Москалев В.Ю. Технологические методы повышения радиационной стойкости КМОП БИС // Матер, докл. науч. техн. сем. 13-ой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика». М. 2006. С. 72.

56. Shanfíeld Z. Thermally stimulated current measurements on irradiated MOS capacitors // IEEE Transaction on Nuclear Science, 1983, Vol. NS-30, No 6, pp. 40644070.

57. Агаханян T.M., Никифоров А.Ю. Моделирование переходных эффектов в интегральных операционных усилителях при воздействии импульсного ионизирующего излучения // Научная сессия МИФИ-2000. Сб. науч. тр. М.:МИФИ, 2000. Т.1. С. 163-164.

58. Агаханян Т.М. Схемотехнические способы повышения радиационной стойкости электронных усилителей на аналоговых микросхемах.// Микроэлектроника. 2004. Т. 33. №3. С. 43.

59. Sinnadurai N. System reliability. Commercialization of Military and Space Electronics: Materials of working shop meeting (Nicce, 28/09/98 1/10/98), pp. 115-119.

60. Оптимизация параметров компонентов интегральных микросхем / Рембеза С.И., Бережной А.С., Смуров К.В, Москалев В.Ю. // Вестник ВГТУ. Сборник научных трудов. Воронеж 2007. С. 163-164.

61. Дунаев С.Д., Москалев В.Ю., Бережной А.С. Способ и устройство автоматического контроля динамических токов потребления микросхем // Матер, докл. науч. техн. сем. «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах». М. 2004. С. 262-266.

62. Shanfield Z. Thermally stimulated current measurements on irradiated MOS capacitors // IEEE Transaction on Nuclear Science, 1983, Vol. NS-30, No 6, pp. 40644070.

63. Tylka A.J., et al. CREME96: A Revision of the Cosmic Ray Effects on Micro-Electronics Code, IEEE Trans, on Nuclear Science, Vol. 44, No.6, pp.21502160, Dec. 1997.

64. Проектирование радиационно-стойких операционных усилителей. / Горлов М.И., Емельянов А.В., Плебанович В.И., Москалев В.Ю.// Межвузовский сборник научных трудов «Твердотельная электроника и микроэлектроника». Воронеж. 2006. С. 185-189.

65. Горлов М.И., Москалев В.Ю. Способы отбраковки потенциально-ненадежных ИС. // Вестник научно-исследовательской работы студентов физико-технического факультета. Сборник научных трудов. Воронеж. 2005. С. 52-59.

66. Сравнительная характеристика диагностических способов разделения интегральных схем по надежности / М.И. Горлов, H.H. Козьяков,

67. B.Ю. Москалев // Известия вузов. Электроника. 2007. № 4. С. 74 77.

68. Влияние электростатических разрядов на динамические токи потребления интегральных схем / Горлов М.И., Емельянов A.B., Дунаев

69. C.Д., Москалев В.Ю. // Матер, докл. науч. техн. сем. «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах». М. 2005. С. 176181.

70. US Patent 5.973.363. Oct. 26, 1999. CMOS circuit with shortened p-channel length on ultrathin silicon on insulator.

71. Попов В.Д. Пострадиационный эффект в ИС. Неразрушающий контроль качества ИС // Электроника: наука, технология, бизнес. 2002. № 4. С. 36-39.

72. Бейер Р. Системы на кристалле. Актуальные проблемы // Инженерная микроэлектроника. 1998. № 1. С. 18-19.

73. Lehnard Ch. Стандарт MIL-HDBK-217: пришло время его переосмысления // Электроника. 1992. № 3-4. С. 68-70.

74. Bendel W. L., Petersen Е. L. Proton upsets in orbit // IEEE Trans, on Nucl. Sei., vol. 30, no. 6, pp. 4481-4485, Dec. 1983.

75. Vaccaro J. Требования к надежности полупроводниковых приборов, предъявляемые министерством обороны США. ТИИЭР (русск.пер.). 1974. №1. С. 56-57.

76. C.G.Peatle, J.D.Adams, S.L.Carrell, T.D.George, M.H.Valek. Слагаемые надежности полупроводниковых приборов // ТИИЭР (русск.пер.). 1974. № 2. С. 637.

77. Akkerman A., Barak J, Lifshitz Y. Nuclear Models for Proton Induced Upsets: a Critical Comparison, IEEE Trans, on Nucl. Sei., vol. 49, no. 3, pp. 15391546, June, 2002.87. http://www.Peregrin-semi/com/tech/21585info.htm.

78. Pickel J.C. Single event effects rate prediction // IEEE Trans, on Nucl. Sei., vol. 46, no. 1, pp. 156-201, Nov. 1997.

79. Чернышев A.A. Основы надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем. М.: Радио и связь, 1988. С. 180 - 184.

80. Пат. 2284538 Российская Федерация, МГПС7 7G01R 31/26, HOIR 21/66. Способ отбраковки потенциально ненадежных интегральных схем / М.И. Горлов, A.B. Емельянов, В.Ю. Москалев; № 2003105569/28; заявл. 26.04.2005; опубл. 27.09.2006; бюл. № 34. 4 с.