автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Моделирование дозовых отказов КМОП ИС с учетом условий эксплуатации в космической аппаратуре

ррй ел

9 - ДЕК 1993

На правах рукописи

БЕЗБОРОДОВ ВАЛЕРИЙ ПИКИФОРОВИЧ

.МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОТОВЫХ ОТКАЗОВ КМОП ИС С УЧЕТОМ УСЛОВИИ "ЖС ПЛУЛТЛПШ! В КОСМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЕ

05.27 01 - Твердотельная электроника, микроэлектроника и наноэлектроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

А в гор:

Москва - 1999

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте "Циклон" и Московском Государственном Инженерно-физическом Институте (Техническом Университете)

Научный руководитель: Кандидат технических наук, доцент А.Ю.Никифоров

Научный консультант: Доктор технических наук, профессор , В.С.Першенков

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор В.Ф.Синкевич

Кандидат технических наук В.А.Вавилов

Ведущая организация: . '

22 Центральный научно-исследовательский испытательный институт МО РФ

Зашита состоится " /2 - ' октября 1999г в /Г час. на заседании специализированного совета K05.v03.03 в Московском Государственном Инженерно-физическом Институте (Техническом Университете) по адресу: 11541)9. Москва. Каширское шоссе, д.31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ.

Автореферат разослан " ?" СеУ^ % 19991.

Ученый секретарь специализированного

совета, ктн, доцент С**-....•-.. /.-, В.М.Онишенко

ч

0<оЫ5-ОМ,6-0^0

Актуальность темы. Работоспособность интегральных схем (ИС) в радиоэлектронной аппаратуре (Р~)Л) космических аппаратов (КА) с длительными сроками активного функционирования определяется процессами деградации их параметров пол действием монтирующего излучения (ИИ) космического пространства (КИ). Поскольку доля ИС К.МОП-те.хнологки в общем объеме ИС, комплектующих аппаратуру нового поколения КА, составляет по количеству и номенклатуре около 80%. оойкость этих ИС к воздействию ИИ КИ в значительной мере определяет pecypcin.se возможности бортовой аппаратуры. Определение показателей радиационной стойкости (РС) КМОП ИС применительно к условиям во (действия III! КП по роулыатам испытаний на моделирующих установках (МУ) ус.тожннс1ся«1ем1ическнмн трудностями воспроизведения ИИ КП в лабораторных условиях, а также неприемлемыми временем испытаний и затратами на иг» проведение. Кроме того, существующие методы оценки РС КМОП ИС не учитывают влияние условий облучения (электрического'режима, мощности дозы ИИ и температуры окружающей среды в процессе воздействия ИИ) на резульгати радиационных испытаний. Поэтому оценку РС КМОП ИС к воздей-емнпо ИИ КП следует проводить методами расчетпо-экспериментального моделирования. иепользуюншми результаты ускоренных испытаний изделий на изо-юнпмч моделирующих установках (МУ).

Действующая нормативная база, регламентирующая проведение испытаний ПС. до сич пор ориентирована па то. что доминирующимдозовым эффектом является накопление объемного »аряда в диэлектрике, в то время как развитие технологии и повышение степени интеграции КМОП ИС требует также учета поверхностных )ффектов. имеющих сильную зависимость от условий облучения. Таким обраюм. необходимость моделирования всех существенных механиков отказа КМОП ИС в реальных условиях применения определяет актуальность разработки методик и технических средств оценки РС КМОП ИС в обеспечение требований нового комплекса стандартов «Климат-7» по рсзульта)ам расчетно-эксперимента.тышт моделирования и испытаний на МУ с учетом реальных условий ИИ КП.

Целью диссертационной работы является разработка расчетно-экспериментальных методов и средств моделирования дозовых отказов КМОП ИС с учетом условий их эксплуатации в космической аппаратуре.

Научная новизна работы. На основе модельного анализа оригинальных экспериментальных результатов выявлены доминирующие механизмы влияния условий облучения (мощности дозы, температуры и электрического режима) на изменение значений основных электрофизических параметров элементов, характеризующих дозовые отказы КМОП И С, а именно:

- впервые обнаружено, что средняя энергетическая плотность радиационно-индуцированных поверхностных состояний (ПС) ДО,, имеет немонотонную зависимость от температуры окружающей среды в процессе облучения (Т.,,-.,) с максимумом при Т,Лл = 50 80"С (в зависимости от технологии изготовления МОП-прибора), что особенно значимо для низкоинтенсивных воздействий;

- установлено, что подвижность носителей заряда (НЗ) в инверсионных каналах облученных МОП-транзисторов имеет более слабую, чем до облучения, степенную температурную зависимость,, показатель степени которой возраоас! от исходного значения -1.5 до - 0,75,

- выявлено, что дозовая зависимость средней энергетической плотности радиационно-индуцированных ПС ДО,,, полученная при различных Т,*,. на начальном участке имеет сублинейный характер!

-установлено, что динамика изменения подвижности ИЗ в инвсрсишшыч каналах МОП-транзисторов в процессе облучения при различных термохк'юри-ческих режимах определяется балансом приращения радиационно-индуцированных ПС и объемного -заряда и не зависит от структурных дефектов, вносимых излучением в материал подложки.

В результате исследований разработаны оригинальные методики и технические средства контрольных радиационных испытаний КМОП ПС. учитываю-. ших условия облучения и ориентированных на комплектование объектов космической техники в обеспечение требований нового комплекса стандартов «Кли-мат-7». Оригинальность технических решений экспериментального комплекса

для проведения радиационных испытаний КМОП ИС и их элементов в диапазоне температур 78 4- 420 К подтверждена авторским свидетельством.

В диссертационной работе обоснована и экспериментально подтверждена возможность моделирования тока потребления КМОП ИС при воздействии низ-коиитенсивного ИИ КП на основе облучения высокоиитенсивным ИИ МУ при повышенной температуре, что позволяет существенно (более чем вдвое) снизить время испытаний и затраты на их проведение.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- созданы оригинальные методы и технические средства дистанционного измерения параметров КМОП ИС и их элементов непосредственно в процессе облучения в диапазоне температур 78 + 420 К;

- разработан эффективный метод оценки нижней границы выходного тока КМОП ИС в диапазоне рабочих температур после облучения при одной из температур рабочего диапазона; .

- разработана базовая методика и экспериментальный комплекс для проведения радиационных испытаний КМОП ИС в рабочем диапазоне температур;

- получены оригинальные результаты радиационных испытаний КМОП ИС серий 1526,564. 1564 (наиболее применяемых в аппаратуре КА) в широком диапазоне мощностей дозы ИИ и температуры окружающей среды;

- результаты работы вошли в отчетные материалы по НИР «Сувенир», «Персей-5», «Аспект-2», «Стойкость», «Спираль» и «Спираль-2», выполненных по заказам Российского космического агентства и Минобороны России;

- результаты работы внедрены в АО «Ангстрем» (Зеленоград) при разработке радиашюнно-етойких КМОП ИС серий 1526, 1617,. 1836, 1819, а также в ЦНИИ «Циклон» (Москва) при проведении расчетно-экспериментальной оценки радиационной стойкости ИС при комплектовании аппаратуры КА «Ямал-100», БЕБАТ и «Галс-Р16»;

- созданные автором методики и технические средства внедрены и используются при проведении радиационных испытаний изделий в НИИ приборов (г.Лыткарино) и ЭНПО «Специализированные электронные системы» (Москва);

- полученные результаты использовались при разраоотке нового комплекса стандартов «Климат-7» в части требования по проведению радиационных испытаний ИС в диапазоне температур, а также реализованы в РД 22.12.186-97 (раздел 3) в части требования по учету комплексного характера воздействия геп-лоэлекгрических нагрузок и излучения при определении показателей РС.

Результаты, выносимые на зашиту: *

1. Методы расчетно-экспериментального моделирования дозовых отказов • КМОП ИС, обеспечивающих адекватное описание особенностей их радиационного поведения с учетом мощности дозы ИИ, температуры окружающей среды и электрического режима.

2. Методики.и реализующий и\ экспериментальный комплекс для радиационных испытаний КМОП ИС на МУ. обеснечниаатше доствериый дне иш-ционный контроль характеристик РС КМОП ИС в процессе облучения к лиана-зоне температур 78 420 К.

3. Результаты экспериментальных исследований но комплексному влиянию мощности, дозы, температуры и электрического режима на характерце тки КМОП ИС, подтверждающие обоснованность пре.тшженнмх методов и кхни-ческих средств для прогнозирования РС КМОП ИС в челониях ИИ Ы1 и пи ляющие выбрать рациональные состав и условия радиационных ион,пинии

4. Методика моделирования радиационного повеления юка ипфсб.тснии КМОП ИС при низкоинтенсивном воздействии НИ КП на основе комплексною воздействия высокоинтенсивного ИИ МУ и повышенной к'мпер;п\ры. поит-ляющая существенно (более чем в вдвое) снизить время испытаний и за фан.) па их'проведение.

Апробация работы. Основные результаты диссертационном рабоГы докладывались на I, II, III межотраслевых конференциях «/Уг/'П'мпик-ть и контри и-качества ИЭТ» (Севастополь, 1991-1992гг.. Москва -1993г.). Первой всесоюзной конференции «Радиационная стойкость бортовой аппаратуры и мелн-штм космических аппаратов» (Томск. 1991г.), V межотраслевом семинаре -Ирщ'пс-мы созоания полупровмниковых прш'юров, ИС и РЭА на их панке, стойких к возаействию внешних факторж» (Петрозаводск, 1991г.). 33 Международной

1 • I

конференции по радиационным к космическим эффектам NSREC (США, Индиана Веллз, 1996г.), Российских научных конференциях «Радиационная стойкость электронных систем - СТОЙКОСТЬ-98 и СТОЙКОСТЬ-99» (Лыткарино, 1998-1999 гг.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 работах. Оригинальность технических решений подтверждена авторским свидетельством. ,

, Объем н структура диссертации. Диссертация содержит /^-'страниц, в том числе рисунка, список литературы из //<2. наименований и состоит

из введения, 5 глав и заключения.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы основная цель и задачи работы, практическая ценность к приведены положения, выносимые на защиту. В результате проведенного анализа фактической применимости ИС в аппаратуре современных и перспективных КА сделан вывод о подавляющем преобладании ИС КМОП технологии, что обосновывает их выбор в качестве основных объектов исследовании в диссертационной работе.

В первой главе выполнен аналитический обзор литературных данных по существующим методам оценки радиационной стойкости КМОП ИС в условиях длительного воздействия 1Ш КП по результатам лабораторных испытаний. В главе рассмогрены основные методические проблемы радиационных испытаний, заключающиеся в:

- различии эффектов и, соответственно, механизмов дозовых отказов КМОП ИС и их элементах в лабораторных условиях испытаний и реальных условиях эксплуатации в составе бортовой аппаратуры КА;

- зависимости результатов лабораторных испытаний на воздействие поглощенной дозы от условий их проведения - интенсивности (мощность дозы) ИИ МУ. времен облучения и измерений, температуры окружающей среды и электрического режима.

Представлен сравнительный анализ четырех потенциально возможных методологических подходов к проведению радиационных испытаний:

1. максимальное приближение лабораторных условий испытаний к реальным условиям эксплуатации ИС в составе аппаратуры КА;

2. ограничение времени проведения лабораторных испытаний до приемлемых величин и введение поправочных коэффициентов, учитывающих временные эффекты;

3. проведение ускоренных испытаний, ориентированных на условия наихудшего случая эксплуатации прибора (консервативная оценка);

4. прогнозная экстраполяция результатов радиационных испытаний ИС на МУ к условиям КП за время активного функционирования КА методами расчет-но-экспериментального моделирования.

Первый подход оказывается практически нереализуемым вследствие неприемлемых временных затрат на испытания. Достоверность получаемых результатов и в целом эффективность использования второю подхода ограничивается существенной зависимостью используемых коэффициентов от ус.ютш облучения, что требует их уточнения в каждом конкретном случае.

Проведенный анализ литературных данных показывает, что в настоящее время разработаны и эффективно применяются ускоренные методы оценки стойкости КМОП ИС к воздействию излучений НИ КП на основе применения процедур «облучение-отжиг». Однако получаемые результаты оценки в этом случае являются «консервативными», т.е. ориентированы на наихудший случай, что может привести к неоправданной отбраковке годных изделий. Методы ускоренных испытаний, как правило, опираются на недостаточно обоснованные физичесгле приближения независимости процессов накопления объемного заряда э подзатворном окисле и на границе раздела 510;. а также на предположения о том, что процесс накопления радиациокно-индуийроваиных дефектов при низкоинтенсивном облучении КП можно представить в виде суммы двух последовательных процессов (а) накопления при воздействии излучения сравнительно высокой интенсивности и (б) последующего отжига в течении времени, соответствующего низкоинтенсивному облучению. Вместе с тем, с физической точки

зрения процессы переноса генерируемых излучением свободных дьгрок, их захвата на ловушки в окисле, термического освобождения захваченных дырок из ловушек и рекомбинации захваченных дырок со свободными электронами происходят одновременно и рассмотрение их как независимых процессов может приводить к существенным ошибкам результатов. Кроме того, одновременно с процессом накопления объемного заряда протекает и взаимосвязанный с ним процесс накопления заряда на ПС.

Все это приводит к выводу о необходимости предварительных исследований характера радиационного поведения приборов различных технологий в зависимости от мощности дозы и времени после окончания облучения, создания на этой основе достоверной физической модели, способной адекватно описывать комплекс процессов, протекающих в подзатворных окислах элементов КМОП ИС как в реальных условиях КП, так и при ускоренных испытаниях. Это позволит разработать научно-обоснованные методы прогнозирования и оценки РС КМОП ИС на стойкость к воздействию низкоинтенсивного ИИ КП по результатам ускоренных испытаний.

Таким образом, в результате проведенного анализа обоснована предпочтительность последнего подхода, реализация которого требует понимания физических механизмов отказа элементов КМОП ИС в реальных условиях ИИ КП и разработки на этой основе физико-математической модели изменения основных параметров КМОП ИС.

В результате исследований показано, что для разработки эффективных методов оценки стойкости при воздействии низкоинтенсивного ИИ КП необходима физико-математическая модель радиационно-индуцированных изменений основных параметров элементов КМОП ИС, а именно: плотностей заряда в объеме окисла и на ПС при различных условиях облучения (мощности дозы, температуры окружающей среды и электрического режима в процессе воздействия). Па основе такой модели можно (а) прогнозировать повеление прибора в конкретных условиях эксплуатации и (б) обоснованно выбрать условия испытаний, адекватно моделирующие условия эксплуатации. Для создания модели и подтверждения ее адекватности обоснована необходимость получения эксперимен-

тальных данных о характере изменения электрофизических параметров в зависимости от внешних условий в процессе облучения, когда присутствуют все продукты радиационных реакций, а не в процессе отжига после облучения, когда можно наблюдать лишь наиболее устойчивые из них.

Во второй главе определены и исследованы доминирующие физические механизмы радиационной деградации параметров КМОП ИС, а именно: •

- накопление объемного заряда в подзатворном окисле;

- изменение плотности ПС;

- изменение подвижности в инверсионном канале МОП-транзисторов.

В результате проведенного автором анализа доминирующих механизмов отказов проведен выбор и обоснование адекватности расченю-эксперимектальных и феноменологических моделей радиационного поведения элементов КМОП ИС. В качестве оптимальных для решения поставленных задач обоснован выбор следующих моделей накопления и релаксации заряда в окисле:

- модели дырочных ловушек в подзатворном окисле, распределенных по энергиям активации;

- модели зависимости напряженности внутреннею электрическою ноля в окисле МОП-структуры от величины и пространственного распределения ра-диационно-индуцированного объемного заряда.

Показана возможность использования этих моделей для адекватною описания изменения параметров элементов КМОП ИС (порогового напряжения V, МОП-транзисторов и напряжения середины зоны Ум,, МОП-конденсаторов) с толстым окислом при облучении, в том числе в широком диапазоне температур -60"С -г 125°С и при изменении электрического режима на затворе.

Модель ловушек, распределенных по энергиям активации, удовлетворительно описывает изменение порогового напряжения Д\г( МОП-трап ¡историк и заданных условиях облучения при предварительной «настройке» параметров модели по,результатам испытаний тестовых конденсаторов, изготовленных но той же технологии. Однако при использовании прехшаемой модели .тля прогнозирования ДУТ МОП-транзисторов следует учитывать, что изменение эюю параметра определяется как зарядами в объеме окисла, так и зарядами на 11С.

кинетику накопления которых предлагаемая модель не учитывает и не прогнозирует.

Модель зависимости напряженности внутреннего электрического поля в окисле МОП-структуры от величины и пространственного распределения ра-диационно-нндуцироваиного обьемного заряда позволяет интерпретировать восстановление ЛУг п- и р-канальных транзисторов с ростом дозы ИИ при переключении смешения в процессе облучения с положительного па отрицательное и прогнозировать условие его максимального восстановления.

Процессы, связанные с поверхностными эффектами, описываются главным образом двумя показателями: приращением средней энергетической плотности ПС ДП„ и подвижностью носителей заряда (ИЗ) в инверсионном канале МОП-транзистора р. Существующие эмпирические модели имеют частный характер и не позволяют адекватно описать всю совокупность имеющихся экспериментальных данных. В частности, они не позволяют интерпретировать экспериментальные результаты (полученные на транзисторах с тонким окислом) по радиационному изменению ЛО„ при различных температурах облучения и по изменению температурной зависимости подвижности после облучения, а также

моделировать дозовую зависимость ДО,, при температурах облучения, отличных §

от комнатной.

В третьей главе описаны разработанные и использованные автором методы и основанные на иих оригинальные методики и технические средства дистанционно! о измерения параметров КМОП ИС в условиях комплексного воздействия термоэлектрических нагрузок и ИИ Л!У:

1. Методика определения'сдвига напряжения середины зоны ДХ/мо, напряжения плоских зон Д\'Н) по изменению высокочастотной (1МГц) вольт-фарадной характеристики (ВФХ) тестового МОП-конденсатора при облучении, позволяющая получить значение приращения интегральной плотности ПС ДКц Измерение радиационного изменения ВФХ после соответствующей обработки кривых по методу Термана позволяет также вычислить среднее энергетическое распределение плотности ПС О« = Дч'Л. где <|/, - поверхностный потенциал. Ука-

занный метод позволяет более точно определить спектр О;,, чем обычные интегральные оценки по ВАХ МОП транзисторов.

2. Методика дистанционной регистрации ВАХ МОП-транзисторов в под-пороговой и линейной областях, позволяющая определять составляющие Л\'т МОП-транзисторов, связанные с зарядами в окисле и на ПС (АУП). а также приращения плотности заряда на ПС ДNrr и ЛЭ,,. Упомянутая методика позволяет проводить измерения малых токов на длинной (~15м) линии в условиях испытаний на МУ. '

3. Методика измерения малосигнальной проводимости сток-исток МОП-транзистора, позволяющая определять значения эффективной подвижности в инверсионном канале транзистора в ходе температурных экспериментов до и после облучения, а также дистанционно - в процессе облучения.

4. Методика дистанционного измерения основных статических электрических параметров КМОП И С, предусмотренных техническими условиями: тока потребления (1иот); выходных напряжений высокого (У'вич). 11 низкого (\'",ыч ) уровня; выходных токов высокого (1',их) и низкого П"„мх) уровней. Методика адаптирована к условиям радиационного эксперимента на МУ.

5. Экспериментальный комплекс для радиационных испытаний КМОП ИС и их элементов в диапазоне темпер.атур 78 -420К. В состав комплекса входит, в том числе, сконструированные автором термостат и логарифмический усилитель входного тока. Термостат позволяет поддерживать на испытуемом обрате МОП-прибора регулируемую темпера.уру в диапазоне 78 - 420К, а также фиксировать температуру из указанного диапазона в течение не менее 2ч с точностью не хуже ±ЗК. Логарифмический усилитель позволяет регистрировать в логарифмическом масштабе входные тс.си в диапазоне 310'" ЮГА. Экспериментальный комплекс адаптирован к условиям радиационного эксперимента на XIV. Оригинальность технических решений комплекса защищена авторским свидетельством.

В четвертой главе приведены полученные автором ординальные результаты экспериментальных исследований комплексного воздействия НИ ра)-

личной интенсивности и термоэлектрических нагрузок на электрические параметры КМОП ИС и их элементов.

В части влияния мощности дозы ИИ Р, убедительно показано, что снижение Рг в диапазоне 10'2+ 10* Р/с приводит к уменьшению ДУТ п- и р-канальных транзисторов за счет совместного действия процессов отжига положительного заряда в окисле и заряда на ПС. Анализ кривых зависимости ДУт для п-канального МОП-транзистора и ДУц( для n-МОП-конденсатора от Р, позволил описать эти кривые логарифмической зависимостью от времени облучения.

Полученные результаты показывают, что статические электрические параметры КМОП ИС сложным образом зависят от Ру в диапазоне 10"'* 10: Р/с. В частности ток потребления в исследованных образцах при заданной дозе практически не зависит от мощности дозы до величин ~10" Р/с, а затем при Ру -10: Р/с возрастает на несколько порядков по величине. Характер изменения !„„, при облучении коррелирует с изменением ДУгп-канальных транзисторов КМОП ИС. Изменения приращения выходного тока высокого уровня с ростом Р7 в исследуемом диапазоне мощностей дозы не зарегистрировано. Однако установлено, ■по скорость изменения тока возрастает при увеличении мощности дозы. Изменение выходного напряжения высокого уровня немонотонно зависит от Рг с максимумом при Р,~1 Р/с.

В ходе исследования влияния электрического режима установлено, что Л\'| п-канальных МОП-транзисторов стандартной (нестойкой) технологии, облучаемых при циклическом напряжении на затворе ниже, чем при постоянном смешении, а в р-канальных транзисторах - наоборот. Наблюдаемое сложное (с эффектом гистерезиса) поведение зависимости ДУТ от напряжения на затворе в процессе облучения (Vor) адекватно описывается моделью радианионно-полевого разрушения объемного заряда в окисной пленке МОП-структур, учитывающей взаимодействие внешнего приложенного поля и поля области пространственного положительного заряда в окисле. Модель позволяет объяснить эффект восстановления радиационно-индуцированного изменения пороговые

напряжений МОП транзисторов при изменении полярности внешнего электрического поля в процессе облучения.

Исследована зависимость скорости накопления заряда в окисле и на ПС от величины и полярности смещения на затворе. Выяснено, что для п- и р-канальных МОП-транзисторов величины AN„X и AN| г начинают зависеть от электрического режима при V{ir>0. Однако, если кривые AN,« = f (V<;u) практически не зависят от типа транзистора, то при Vor >0 значение AN| г для п-каналыюго ' транзистора значительно превышает значение для'р-канального транзистора..

С целью оценки влияния температуры окружающей среды в процессе облучения проведено исследование совместного воздействия температуры и ИП на результаты радиационных испытаний типовых КМОП ИС. Выяснено, чм облучение при T„<u = -СЭ°С дает заниженную, а при Т^ = + 125"С - завышенную оценку PC ИС. С учетом Полученных результатов процедура радиационных испытаний, установленная ранее ГОСТ В 20.57.405 КС «Клнмат-6», предполагающая облучение при комнатной температуре, скорректирована в новом ГОСТ В 20.57.415 КС «Климат-7» с введением требования по учету влияния температуры окружающей среды в процессе облучения. -

Экспериментально показано, что температурные зависимости выходных токов КМОП ИС высокого и низкого уровня до и после воздействия ИП удовлетворительно описываются степенной зависимостью вида l(T)i(T„)(T<T,,)" во всем диапазоне рабочих температур ИС. Причем, после воздействия поклеп ель а оказывается равным или несколько меньшим показателя до облучения. В результате обоснована возможность и эффективность оценки нижней границы выходного тока во всем диапазоне рабочих температур по результатам испытаний на воздействие дозы ИИ при одной из температур рабочего диапазона

Кроме того, автором получены оригинальные экспериментальные результаты по радиационному изменению плотности ПС и подвижности ИЗ в инверсионных каналах МОП-транзисторов. В частности, установлено, что:

- основными процессами, определяющими деградацию подвижное!и Н}. являются рассеяние носителей на ПС и на флуктуация х поверхностного но ген-

цнала, вызванных неоднородностями объемного заряда в окисле вблизи границы Si-SiO:;

- температурная зависимость подвижности НЗ в n-канале облученных МОП-траизисторов описывается законом р ~ Т" „,ч (п в диапазоне от исходного значения -1.5 до -0,75) п большей части температурного диапазона, предусмотренного ГУ на ИС. После облучения указанный диапазон температур, расширяется в сторону низких температур, причем тем больше, чем выше доза ИИ. По-слерлдияциошюе изменение ji имеет более слабую температурную зависимость, показатель которой практически не зависит от дозы облучения;

- наблюдается резкое уменьшение подвижности НЗ с ростом ANn при температурах облучения ниже комнатной. Радиационное изменение подвижно-cm I Г! при комнатной температуре облучения, не зависит от смещения на затворе при облучении, а коррелирует с приращением ANrr согласно известному выражению р - (1+аЛЫ и)"1, прн этом коэффициент а зависит от Т,л,;

- величина показателя степени в дозовой зависимости средней энергетической плотности 11С ЛО,, - О,"сложным образом зависит от Т,„-,.,:

■- все исследованные в данной работе элементы КМОП ИС (серий 564, 1564 1526) имели эквивалентную немонотонную зависимость ДО„ от Т,,,-,., в диапазоне рабочих температур ИС (-60"С + + 125"С) с максимумом в диапазоне 1 емператур 60"С н- -»80"С.

В пятой главе описаны полученные автором результаты экспериментальной проверки возможности оценки работоспособности КМОП ИС при низкоинтенсивном облучении по результатам ускоренных испытаний на МУ при повышенных температурах окружающей среды. Представительные выборки серийной ИС К'МОП-технологии облучались гамма-квантами с мощностью дозы Р, " 20Рс в диапазоне Т,Лл = +25 -И-125Т и с мощностями дозы в диапазоне Р, 610'' Р'с при = +25Т в одинаковых электрических режимах. Кроме того, параллельно с низкоинтенсивныч экспериментом, продолжавшимся в течение 2.2107с проводились измерения статических электрических параметров ИС. на-

холящихся в том же электрическом режиме, но без облучения. Оценка работоспособности проводилясь по выходу параметров ИС за нормы ТУ.

Экспериментально обнаружен эффект «окна» у зависимости дозы отказа по току потребления ИС от Т^, когда можно указать диапазон доз в интервале +25 •4-+125°С при которых ИС останется работоспособной. При значениях доз вне «окна» регистрируется отказ ИС по току потребления. Полученная удовлетворительная корреляция результатов при Т^., = +85"С, Ру = 20Р/с и Т,л, - +25"С'. Р, = 6-10" Р/с подтверждает возможность моделирования тока потребления КМОП ИС при воздействии ИИ КП комплексным воздействием.тепловых нагрузок и ИИ МУ. Таким образом, можно прогнозировать показатели радиационной стойкости КМОП ИС при низкоинтенсивном облучении по результатам радиационных испытаний при повышенных мощности дозы и температуре облучения. Обосновано, что данный метод может быть выбран в качестве базовой» мри со I-дании методики прогнозирования радиационного поведения КМОП ИС в условиях ИИ КП по результатам ускоренных испытаний в лабораторных условиях.

Основные результаты работы:

В результате диссертационной работы разработаны расчепю-экспериментальные методы и средства моделирования лотовых отказов КМОП ИС с учетом условий их эксплуатации в космической аппаратуре.

• 1. Проведен анализ существующих методов оценки РС КМОП ИС в условиях длительного воздействия ИИ КП по результатам ускоренных исны|ан>!Й па . МУ. Систематизированы основные условия радиационных испытаний, определяющие их адекватность и достоверность. Установлены и исследованы принципиальные различия условий облучения КМОП ИС при радиационных испытаниях на МУ и в реальных условиях эксплуатации приборов в бортовой аппаратуре КА. Обоснована необходимость учета условий облучения (мощности дозы ИИ. температуры окружающей среды в процессе испытаний, электрическою режима) при разработке методики испытаний к оценке их результатов.

2. Выбраны и адаптированы расчетно-окспериментальныс модели, наиболее достоверно описывающие процессы в подзатворном окисле МОП-структур

при комплексном воздействии условий облучения и в процессе послерадиацион-ного отжига. Обоснована возможность применения выбранных моделей для описания параметров КМОП ИС в рабочем диапазоне температур облучения -60"С + +125"С при изменении электрического режима на затворе и при различных мощностях дозы ИИ.

3. Разработаны методы и основанные на них методики и эксперименталь- ' ный комплекс для радиационных испытаний КМОП ИС на МУ, обеспечивающие достоверный дистанционный контроль характеристик РС КМОП ИС в процессе облучения в диапазоне температур 78+420 К. В состав экспериментального комплекса входят, в том числе, разработанные автором оригинальный термостат и логарифмический усилитесь входного тока. Термостат (защищен авторским свидетельством) позволяет поддерживать на испытуемом образце МОП-прибора регулируемую температуру в диапазоне 78 - 420К, а также фиксировать температуру из указанного диапазона в течение не менее 2ч с точностью не хуже ±ЗК Логарифмический усилитель позволяет регистрировать в логарифмическом масштабе входные токи в диапазоне 3-10'" н- 10'*А.

4. С использованием разработанных методик и аппаратуры проведены исследования комплексного влияния термоэлектрических нагрузок и облучения различной интенсивности на работоспособность КМОП ИС серий 564, 1526 и др.. а также на электрофизические параметры тестовых МОП-структур, содержащих транзисторы и конденсаторы как стандартных (нестойких), так и специальных стойких КМОП-технологий. Получены оригинальные результаты по влиянию условий облучения на степень радиационной деградации границы раздела ."м-БЮ;. характеризующуюся ДО,, и ц. Впервые получена единая для всех ' исследуемых в данной работе элементов КМОП ИС (серий 564, 1564, 1526) зависимость Дй,, от Т,и-,., в диапазоне рабочих температур ИС (-60"С ч--Ч25"С). имеющая вид монотонной кривой с максимумом в диапазоне температур ~60"С ч-"80"С. Обнаружено резкое уменьшение подвижности НЗ с ростом Д!% при температу рах облучения ниже комнатной. Установлено, что радиационное изменение подвижности НЗ при комнатной температуре облучения, не зависит от смещения на затворе при облучении, а коррелирует с приращениемДМП соглас-

но известному выражению ц - (1+аДК ц)"\ при этом, коэффициент а зависит от Т(Л, Показано, что величина показателя степени в лоювой зависимости средней энергетической плотности ПС ДО,, - й" зависит от Т„йл. Предложен мс год «кепки нижней границы выходного тока КМОП 11С после облучения при одной фиксированной температуре из рабочего диапазона. Полученные результаты ко ¡полают выбрать рациональные состав и условия радиационных йены тмин КМОП

И С.

5. Проведена проверка возможности оценки работоспособности КМОП ИС в реальных условиях воздействия ИИ КП по результатам ускоренных испытаний на МУ при повышенной температуре окружающей среды. Для >пж> проведены сравнительные экспериментальные исследования КМОП ИС на двух МУ с значениями мощности дозы: (а) близким к уровню ИИ КП и (б) обычно применяемым при радиационных испытаний. На основании обобщения полученных результатов разработана и экспериментально опробована методика моде.шроил-ния дозовой зависимости тока потребления ИС при нормальных климашчеекпч условиях и низкой интенсивности излучения комплексным возденепшем повышенной температуры среды и излучением МУ с высокой интенсивностью.

Полученные в диссертационной работе результаты позволили создать методические основы прогнозирования радиационного поведения КМОП ИС в условиях ИИ КП по результатам расчетно-экснерименталытго моделирования и ускоренных испытаний на МУ, обеспечивающие необходимую достоверное п. результатов при существенном (более чем вдвое) сокращении необходимою времени испытаний и затрат на их проведение.

Основные результаты диссертации опубликованы в с.телунннну работах:

1. Баринов Ю.В., Безбородое В.Н., Чайковский И. Г., Шулязиков А.Г. - Термостат. - Авторское свидетельство, №1614610, 1490.

2. Баринов Ю.В., Безбородое В.Н., Емельянов В В. Исследование влияния юм-пературы облучения на радиационные изменения электрофишческнх пара-

метров МОП-транзисторов.- Материалы Первой межотраслевой конференции «Надежность и контроль качества ИЭТ», М.. 1991, с.40

3. Безбородое ВН., Гайсин Ф.Г., Попо P.A. Исследование работоспособности КМОП ИС при совместном воздействии ионизирующего излучения и термоэлектрических нагрузок. - Материалы Первой межотраслевой конференции «Надежность и контроль качества ИЭТ», М., 1991, с.42

4. Баринов Ю.В., Безбородое В.Н., Кушенко Е.И. Исследование влияния температуры окружающей среды в процессе облучения на изменение подвижности в канале МОП-транзисторов. - Материалы Первой всесоюзной научно-технической конференции «Радиационная стойкость бортовой аппаратуры и элементов КА», Томск, 199Г, с.77-78 .

5. Баринов Ю.В., Безбородое В.Н., Емельянов В В. Исследование влияния температуры облучения на дозовую зависимость плотности поверхностных состояний.-Материалы Пятого межотраслевого семинара «Проблемы создания полупроводниковых приборов, ИС и РЭА на их основе, стойких в ВВФ >». Петрозаводск, 199). с.81-82

6 Баринов Ю В.. Безбородое В Н.. Гайсин Ф.Г., Емельянов В.В. Влияние накопления поверхностных состояний на работоспособность КМОП ИС в услови-ях'сояместного воздействия температуры и ионизирующего излучения - Материалы Пятого межотраслевого семинара «Проблемы создания полупроводниковых приборов. ИС и РЭА на их основе, стойких в ВВФ », Петрозаводск, 1991. с.124-125

7. Баринов Ю В.. Безбородое В.Н Определение механизма радиационной деградации подвижности МОП-транзисторов с помощью изменения электрического режима при облучении,- Вопросы атомной науки и техники: серия «Физика радиационный воздействий на РЭА». вып. 1, 1992. с.26-32

X Безбородое В Н., Весёлова H B., Чайковский Н.Г. Влияние температуры окружающей среды на работоспособность КМОП ИС при воздействии гамма-излучения,- Материалы Второй межотраслевой конференции «Надежность и контроль качества ИЭТ». М.. 1992. с.50

9. Баринов Ю.В., Безбородов В.Н., Емельянов В.В. Исследование возможности моделирования влияния низкоинтенсивного облучения на КМОП ИС комплексным воздействием термоэлектрических нагрузок и излучения,- Материалы Третьей межотраслевой конференции «Надежность и контроль качества ИЭТ». М., 1993. с.45-47

10. Баринов Ю.В., Безбородов В.Н., Емельянов В.В., Першенков B.C. Исследова-. ние кинетики термостимулированной релаксации объемного заряда в окисле

' SiOî структур металл-окисел-полупроводник, облученных гамма-квантами ('°Со.- ФТП, том.29. вып.2, 1995, с.323-327.

11. Bezborodov V N.. Zebrev G.I., Emelianov V.V. and others. Anomalous temperature dependencies of electric parameteres in irradiated MOS devices.- i'roc of" 33rd annual international Nuclear and Space Radiation Effects Conference. Indian Wells. Cal., July 15-19, 1996, p. 10

12.Лавренцов В.Д., Критенко М.И., Безбородов В Н. и др. Положение об испытательном техническом центре для комплектации электрорадноизде.зия.ми высоконадежной аппаратуры.- Межведомственный руководящий документ. 1'Д 22,12.186-97, M., 1997 "

13. Безбородов В Н.. Лавреицов В.Д., Малюдин С.А.. Никифоров А.Ю. Диализ применяемости ИС различных технологий в аппаратуре систем спутниковой связи нового поколения. В сб. «Радиационная стойкость электронных систем -СТОЙКОСТЬ-99», М.: СПЭЛС-НЙИП. 1999 г.

14. Безбородов В.Н. Сравнительная оценка результатов радиа-ционных испытаний КМОП ИС в лабораторных условиях и в условиях, близких к условиям космического пространства. В сб. «Радиационная стойкость электронных сисгем-СТОЙКОСТЬ-99», М.: СПЭЛС-НИИП, 1999 г.

15 Полевич С.А., Никифоров А.Ю., Кобызев Г.Н., Безбородов В.Н. Оперативный контроль радиационной стойкости ИС серии 1526 ОКБ «Экс итон» Веб «Радиационная стойкость электронных систем- СТОЙКОСТЬ-99». М: СПЭЛС-НИИП, 1999г.

Подписано II печать Заказ Тираж ¿U/ .

Типография МИФИ, Каширсжое шоссе, 31

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ КМОП ИС К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ.

1.1 Оценка применяемости КМОП ИС в аппаратуре систем спутниковой связи с длительными САФ и обоснование выбора объекта исследований.—.

1.2.0ценка временных радиационных эффектов.

1.3. Экстраполяция результатов лабораторных испытаний к реальным условиям эксплуатации с использованием теории линейных цепей

1.4. Использование отжига при повышенных температурах после воздействия излучений МУ для оценкиРС КМОП ИС.

1.5. Особенности зарубежных стандартов проведение испытаний

ЭРИ на стойкость ^воздействию дозы статического ИИ.

1.6. Краткие выводы.

2. МОДЕЛИ НАКОПЛЕНИЯ И РЕЛАКСАЦИИ ЗАРЯДА В ОКИСЛЕ И НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА 8ь8Ю2 МОП

СТРУКТУР.

2.1. Кинетика накопления и релаксации заряда в окисле при воздействии ИИ малых интенсивностей.

2.2. Метод определения энергетического спектра дырочных ловушек в подзатворном окисле.

2.3. Радиационно-полевое разрушение объемного заряда в окисной пленке МОП-структур.

2.4. Формирование ПС на границе раздела ЭьБЮг МОП-структур.

2.5. Радиационные изменения подвижности носителей заряда в инверсионном канале МОП-транзисторов.

2.5.1. Физические механизмы, ограничивающие величину подвижности в канале.

2.5.2. Температурная зависимость подвижности носителей заряда в канале облученных МОП-транзисторов.

2.6. Краткие выводы.

3. МЕТОДИЧЕСКОЕ И АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕГИСТРАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК МОП-ПРИБОРОВ НА МОДЕЛИРУЮЩИХ УСТАНОВКАХ«.

3.1. Моделирующие установки ^дозиметрия,.

3.2. Методики определения электрофизических параметров подзатворного окисла и границы раздела ЗьБЮг КМОП ИС по измерениям электрических характеристик тестовых МОП-структур.

3.2.1. Методика определения электрофизических параметров из вольт-фарадных характеристик тестовых МОП-конденсаторов.

3.2.2. Методика определения электрофизических параметров КМОП ИС из вольт-амперных характеристик тестовых МОП-транзисторов.

3.2.2.1 Методика дистанционной регистрации вольт-амперных характеристик МОП-транзисторов в подпороговой и линейной областях.

3.2.2.2 Определение плотности поверхностных состояний и заряда в окисле МОП-транзисторов из вольт-амперных характеристик.

3.2.3. Методика дистанционной регистрации малосигнальной проводимости инверсионного канала МОП-транзисторов.

3.2.4. Определение эффективной подвижности носителей заряда в канале МОП-транзистора.

3.3. Термостат для дистанционного измерения характеристик

МОП-приборов в широком диапазоне температур.

3.4. Определение статических параметров КМОП ИС.

3.5. Выбор и описание образцов МОП-приборов для исследований.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИИ С РАЗЛИЧНОЙ МОЩНОСТЬЮ ДОЗЫ И ТЕРМО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СЕРИЙНЫХ КМОП ИС И ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕСТОВЫХ МОП-СТРУКТУР.

4.1. Влияние мощности дозы гамма-излучения на электрофизические параметры тестовых МОП-транзисторов и конденсаторов.

4.2. Использование расчетно-экспериментального метода для прогнозирования изменений параметров

МОП-структур при различных мощностях дозы ИИ.

4.3. Исследование работоспособности КМОП ИС в условиях воздействия ИИ различной интенсивности.

4.3.1. Влияние мощности дозы гамма-излучения на изменение параметров транзисторов КМОП ИС.

4.3.2. Влияние мощности дозы гамма-излучения на изменение статических параметров КМОП ИС.

4.4. Влияние электрического режима на изменение параметров МОП-приборов в процессе воздействия ИИ.

4.4.1. Исследование дозовой зависимости сдвига порогового напряжения МОП-транзисторов при различных величинах смещения на затворе.

4.4.2. Исследование влияния электрического режима в процессе облучения на изменение параметров КМОП ИС и их элементов.

4.4.3. Определение механизма радиационной деградации подвижности МОП-транзисторов с помощью изменения электрического режима при облучении.

4.5. Влияние температуры окружающей среды на работоспособность МОП-приборов в условиях воздействия ИИ.

4.5.1. Исследование влияния температуры окружающей среды на изменение параметров тестовых МОП-транзисторов—.

4.5.2. Исследование изменения статических параметров серийных КМОП ИС при совместном воздействии ионизирующего излучения и температуры-----------------------------------------.-------------—

4.6. Краткие выводы.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА КМОП ИС КОМПЛЕКСНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

ТЕПЛОНАГРУЗОК И ИИ МУ.

5.1. Исследование возможности моделирования дозовой зависимости статических электрических параметров КМОП ИС.

5.2. Исследование влияния температуры облучения на величину дозы отказа КМОП ИС по статическим электрическим параметрам.

5.3. Краткие выводы.

Работоспособность интегральных схем (ИС) КМОП-технологии в бортовой аппаратуре (РЭА) космических аппаратов (КА) с длительными сроками активного функционирования (САФ) определяется процессами деградации их параметров под воздействием ионизирующих излучений (ИИ) космического пространства (КП) и старения от термоэлектрических нагрузок. К настоящему времени установлено [ 1,2 ], что в основе этих процессов деградации лежат коррелирующие физические механизмы.

В реализуемых в 1995-1999гг. в РФ проектах по созданию систем спутниковой связи (ССС) нового поколения со сроком активного функционирования (САФ) 10 лет таких как "Ямал-100", "БЕБАТ" и "Галс-Р16" выдвинуты повышенные требования к ресурсным возможностям комплектующих ЭРИ и их стойкости к воздействию ионизирующего излучения естественных радиационных поясов Земли. Необходимость выполнения этих требований и уровень качества выпускаемой серийно элементной базы привели к созданию нового механизма обеспечения длительной работоспособности ЭРИ для комплектования аппаратуры КА - через испытательный технический центр (ИТЦ) - взамен действующей на предприятиях бывшего СССР системы, действующей в рамках ГОСТ В 27814-88, и предусматривающей выпуск предприятиями электронной промышленности изделий по специальному групповому дополнению к ТУ на ИЭТ.

Согласно новому подходу обеспечение длительной работоспособности ЭРИ различных классов, комплектующих бортовую аппаратуру космических аппаратов (КА), составляющих космический сегмент ССС, осуществляется комплексом работ, изложенным в РД 22.12.186-97 [ 14 ]. Комплекс работ предполагает, в частности:

- оценку условий эксплуатации изделий в составе аппаратуры с учетом их схемно-конструктивной защиты и разработку соответствующей модели внешних воздействующих факторов (ВВФ);

- исследование радиационной стойкости и надежности и изделий на основе моделирования процессов отказов, проведения ускоренных ресурсных и радиационных испытаний (в том числе иммитационными методами);

- выработку рекомендаций по применению изделий с учетом требований модели ВВФ;

- оценку фактического уровня РС изделий по накопленным данным из сферы производства и эксплуатации.

Наиболее сильное влияние на работоспособность КМОП ИС оказывают сдвиг порогового напряжения и уменьшение крутизны вольтамперной характеристики (ВАХ) МОП-транзисторов. Деградация этих параметров приводит к функциональным отказам, увеличению потребляемой мощности, росту времени задержки распространения сигнала и ухудшению помехоустойчивости. Основной причиной изменения порогового напряжения Ут и уменьшения крутизны при воздействии ИИ является накопление положительного заряда в объеме под-затворного окисла и образование поверхностных состояний (ПС) на границе раздела БьБЮг.

К настоящему времени физический механизм накопления заряда дырок захваченных ловушками в объеме подзатворного окисла исследован во многих работах [ 3,4,5 ]. Накопление заряда в подзатворном окисле при воздействии ИИ включает в себя процессы: генерации излучением электронно-дырочных пар, вероятность превращения которых в свободные, движущиеся независимо друг от друга электроны и дырки зависит от локальной напряженности электрического поля; выноса свободных электронов из окисла электрическим полем; переноса свободных дырок от места их образования к отрицательно смещенному электроду; захвата свободных дырок ловушками в объеме окисла; термического освобождения захваченных дырок из ловушек; рекомбинации свободных электронов с захваченными дырками. Указанные процессы были описаны физико-математическими моделями накопления заряда [ 3,5,6 ] в подзатворном окисле МОП-структур. Несмотря на то, что эти модели позволяют прогнозировать ряд особенностей накопления радиационно-индуцированного заряда, они не описывают зависимость скорости его накопления от мощности дозы и процесса релаксации этого заряда после окончания облучения, а также не включают в себя технологические особенности окислов [3,7].

Наличие технологических ПС на границе раздела диэлектрик-подложка и образование радиационно-индуцированных ПС (создаваемых в процессе облучения и отжига) также является важным фактором, влияющим на стойкость КМОП ИС к воздействию ИИ. Несмотря на то, что ПС широко изучаются в течении длительного времени, химические реакции, посредством которых они образуются не в полной мере определены [8, 9 ]. Многие авторы (например [ 10 ]) полагают, что формирование ПС происходит вследствие разрыва связей БьН, присутствующих в окисле, в результате чего остается трехвалентный атом кремния с ненасыщенной связью. Как показали результаты работы [ 10 ], этот дефект тождественен Рь- центру, наблюдаемому раннее в спектрах электронного спинового резонанса. В соответствии с существующими моделями излучение не взаимодействует непосредственно со связью БьН, а создает в окисле либо подвижные дырки [11], либо водород в различных формах ( Н°, Н+, Н2 ) [ 12,13 ], который принимает участие в химических реакциях на границе раздела 81-8102.

В настоящее время наибольшее распространение получила модель, согласно которой ПС являются акцепторами в верхней половине запрещенной зоны и донорами - в нижней. Этот подход базируется на большом количестве экспериментальных данных (например [ 14 ] ) по изучению характеристик п - и р-канальных МОП-транзисторов в процессе облучения, и данных по электронному спиновому резонансу [10]. Отсюда, заряд на радиационно-индуцированных ПС в п-канальных МОП-транзисторах (в верхней половине запрещенной зоны) имеет отрицательный знак, а в р-канальных МОП-транзисторах (в нижней половине запрещенной зоны) - положительный.

При воздействии ИИ на КМОП ИС радиационно-индуцированный заряд на ПС увеличивается и приводит наряду с накопленным пространственным зарядом в окисле к сдвигу порогового напряжения р-канальных транзисторов в сторону отрицательных напряжений, уменьшению подвижности носителей в инверсионном канале, уменьшая крутизну ВАХ транзисторов и ухудшая динамические характеристики ИС. В приборах с зарядовой связью увеличение плотности ПС уменьшает эффективность переноса носителей. С другой стороны, в п-канальных транзисторах отрицательный заряд ПС компенсирует эффект положительного заряда в объеме подзатворного окисла и снижает величину сдвига порогового напряжения АУх в сторону отрицательных значений, а в определенных условиях может приводить к изменению знака АУт с отрицательного на положительный. В настоящее время исследования механизма образования ПС продолжают оставаться актуальными по двум причинам. Во-первых, повышение степени интеграции ИС приводит к существенному увеличению соотношения объема подзатворного окисла к площади границы раздела 8ь8Ю2, что. приводит к возрастанию относительной роли эффектов, вызываемых ПС[ 15 ]. Во-вторых, разработчики при создании ИС с повышенной стойкостью к воздействию ИИ используют в основном эмпирические представления о природе ПС.

Чтобы обеспечить высокий уровень уверенности в том, что бортовая аппаратура выполнит свою задачу без отказа, вызванного воздействием ИИ КП в течении времени активного функционирования КА необходимо гарантировать необходимый уровень радиационной стойкости (РС) как всей системы в целом, так и ее отдельных компонентов. Гарантирование стойкости ЭРИ обеспечивается по результатам радиационных испытаний на моделирующих установках (МУ), выполняемых в соответствии с ГОСТ [ 16 ].

Определение радиационной стойкости КМОП ИС в условиях воздействия ИИ КП усложняется большим разнообразием параметров, характеризующих радиационную обстановку (тип частиц, интенсивность ИИ, энергия излучения, большая продолжительность облучения), техническими трудностями моделирования ИИ КП в лабораторных условиях, многообразием механизмов отказов приборов, зависимостью деградации параметров приборов от теплового и электрического режима работы.

Известно [ 17 ], что испытания КМОП ИС на стойкость к воздействию ИИ, проводимые на статических изотопных (кобальтовых) установках с мощностями экспозиционных доз Ру = 100-300 Р/с [ 17 ], не достаточно точно отражают их действительную стойкость к воздействию низкоинтенсивных ИИ КП с Ру = 1-й 00 Р/ч. Кроме того [ 18 ], механизм отказа МОП-приборов при длительном и сравнительно кратковременном воздействии ИИ с одинаковой дозой может существенно различаться. Эти факты указывают на то, что результаты испытаний КМОП ИС будут обладать априорной достоверностью только в случае их проведения при мощностях доз и длительностях воздействия ИИ, соответствующих реальным условиям эксплуатации в КП. Однако возможность использования таких испытаний для определения РС ограничена неприемлемыми затратами времени и средств на их проведение.

В соответствии с действовавшими до последнего времени нормативными документами [ 23 ] оценка стойкости КМОП ИС к воздействию ИИ проводилась по результатам испытаний на МУ при нормальной температуре окружающей среды. После испытаний проводят проверку электрических параметров и функциональный контроль при нормальных климатических условиях, пониженной рабочей температуре среды и повышенной рабочей температуре среды (ОТУ ГОСТ В 11.0398-87 и СОТУ В 11.073.012-87). Такой способ оценки не может гарантировать стойкость ИС в процессе воздействия ИИ во всем диапазоне рабочих температур, поскольку:

- отсутствуют экспериментальные и теоретические сведения об адекватности физических процессов раздельного и комплексного воздействия ИИ и температуры на изменение электрических параметров и функционирование микросхем;

- известные экспериментальные данные [ 20, 21, 22 ], указывают на зависимость механизма отказа ИС от температуры окружающей среды в процессе воздействия.

Исходя из приведенных выше предпосылок наиболее целесообразным способом оценки РС КМОП ИС к воздействию ИИ КП является применение расчетно-экспериментальных методов оценки РС, использующих результаты ускоренных испытаний этих изделий на изотопных МУ. Эти методы основаны на физико-математических моделях доминирующих механизмов деградации параметров КМОП ИС.

Таким образом, оценка соответствия КМОП ИС требованиям по стойкости к воздействию ИИ КП, проводимая по результатам испытаний на МУ в соответствии с ГОСТ [ 23 ] и не учитывающая реальные условия эксплуатации: мощность дозы воздействующего ИИ, температуру окружающей среды в процессе воздействия и электрический режим функционирования (условия облучения) - не может достоверно гарантировать РС ИС КМОП-технологии в составе бортовой аппаратуры КА. Поэтому актуальными являются моделирование всех существенных механизмов отказа КМОП ИС в реальных условиях применения, а также разработка методик и технических средств оценки РС КМОП ИС в обеспечение требований нового комплекса стандартов «Климат-7» по результатам расчетно-экспериментального моделирования и испытаний на МУ с учетом реальных условий ИИ КП.

Целью диссертационной работы является разработка расчетно-экспериментальных методов и средств моделирования дозовых отказов КМОП ИС с учетом условий их эксплуатации в космической аппаратуре.

Научная новизна работы. На основе модельного анализа оригинальных экспериментальных результатов выявлены доминирующие механизмы влияния условий облучения (мощности дозы, температуры и электрического режима) на изменение значений основных электрофизических параметров элементов, характеризующих дозовые отказы КМОП ИС, а именно:

- впервые обнаружено, что средняя энергетическая плотность радиацион-но-индуцированных поверхностных состояний (ПС) имеет немонотонную зависимость от температуры окружающей среды в процессе облучения (Тобл) с максимумом при Т0бЛ = 50 -г 80°С (в зависимости от технологии изготовления МОП-прибора), что особенно значимо для низкоинтенсивных воздействий;

- установлено, что подвижность носителей заряда (НЗ) в инверсионных каналах облученных МОП-транзисторов имеет более слабую, чем до облучения, степенную температурную зависимость, показатель степени которой возрастает от исходного значения -1,5 до - 0,75;

- выявлено, что дозовая зависимость средней энергетической плотности радиационно-индудированных ПС полученная при различных Тобл , на начальном участке имеет сублинейный характер;

- установлено, что динамика изменения подвижности НЗ в инверсионных каналах МОП-транзисторов в процессе облучения при различных термоэлектрических режимах определяется балансом приращения радиационно-индуцированных ПС и объемного заряда и не зависит от структурных дефектов, вносимых излучением в материал подложки.

В результате исследований разработаны оригинальные методики и технические средства контрольных радиационных испытаний КМОП ИС, учитывающих условия облучения и ориентированных на комплектование объектов космической техники в обеспечение требований нового комплекса стандартов «Кли-мат-7». Оригинальность технических решений экспериментального комплекса для проведения радиационных испытаний КМОП ИС и их элементов в диапазоне температур 78 420 К подтверждена авторским свидетельством.

В диссертационной работе обоснована и экспериментально подтверждена возможность моделирования тока потребления КМОП ИС при воздействии низкоинтенсивного ИИ КП на основе облучения высокоинтенсивным ИИ МУ при повышенной температуре, что позволяет существенно (более чем вдвое) снизить время испытаний и затраты на их проведение.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- созданы оригинальные методы и технические средства дистанционного измерения параметров КМОП ИС и их элементов непосредственно в процессе облучения в диапазоне температур 78 -т- 420 К;

- разработан эффективный метод оценки нижней границы выходного тока КМОП ИС в диапазоне рабочих температур после облучения при одной из температур рабочего диапазона;

- разработана базовая методика и экспериментальный комплекс для проведения радиационных испытаний КМОП ИС в рабочем диапазоне температур;

- получены оригинальные результаты радиационных испытаний КМОП ИС серий 1526, 564, 1564 (наиболее применяемых в аппаратуре КА) в широком диапазоне мощностей дозы ИИ и температуры окружающей среды;

- результаты работы вошли в отчетные материалы по НИР «Сувенир», «Персей-5», «Аспект-2», «Стойкость», «Спираль» и «Спираль-2», выполненных по заказам Российского космического агентства и Минобороны России;

- результаты работы внедрены в АО «Ангстрем» (Зеленоград) при разработке радиационно-стойких КМОП ИС серий 1526, 1617, 1836, 1819, а также в ЦНИИ «Циклон» (Москва) при проведении расчетно-экспериментальной оценки радиационной стойкости ИС при комплектовании аппаратуры КА «Ямал-100», БЕБАТ и «Галс-Р16»;

- созданные автором методики и технические средства внедрены и используются при проведении радиационных испытаний изделий в НИИ приборов (г.Лыткарино) и ЭНПО «Специализированные электронные системы» (Москва);

- полученные результаты использовались при разработке нового комплекса стандартов «Климат-7» в части требования по проведению радиационных испытаний ИС в диапазоне температур, а также реализованы в РД 22.12.186-97 (раздел 3) в части требования по учету комплексного характера воздействия теп-лоэлектрических нагрузок и излучения при определении показателей РС.

Результаты, выносимые на защиту:

1. Методы расчетно-экспериментального моделирования дозовых отказов КМОП ИС, обеспечивающих адекватное описание особенностей их радиационного поведения с учетом мощности дозы ИИ, температуры окружающей среды и электрического режима.

2. Методики и реализующий их экспериментальный комплекс для радиационных испытаний КМОП ИС на МУ, обеспечивающие достоверный дистанционный контроль характеристик РС КМОП ИС в процессе облучения в диапазоне температур 78 н- 420К.

3. Результаты экспериментальных исследований по комплексному влиянию мощности дозы, температуры и электрического режима на характеристики КМОП ИС, подтверждающие обоснованность предложенных методов и технических средств для прогнозирования PC КМОП ИС в условиях ИИ КП и позволяющие выбрать рациональные состав и условия радиационных испытаний.

4. Методика моделирования радиационного поведения тока потребления КМОП ИС при низкоинтенсивном воздействии ИИ КП на основе комплексного воздействия высокоинтенсивного ИИ МУ и повышенной температуры, позволяющая существенно (более чем в вдвое) снизить время испытаний и затраты на их проведение.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на I, II, III межотраслевых конференциях «Надежность и контроль качества ИЭТ» (Севастополь, 1991-1992гг., Москва -1993г.), I всесоюзной конференции «Радиационная стойкость бортовой аппаратуры и элементов космических аппаратов» (Томск, 1991г.), V межотраслевом семинаре «Проблемы создания полупроводниковых приборов, ИС и РЭА на их основе, стойких к воздействию внешних факторов» (Петрозаводск, 1991г.), 33 Международной конференции по радиационным и космическим эффектам NSREC (США, Индиана Веллз, 1996г.), Российских научных конференциях «Радиационная стойкость электронных систем - СТОЙКОСТЬ-98 и СТОЙКОСТЬ-99» (Лыткарино, 1998-1999 гг.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 работах. Оригинальность технических решений подтверждена авторским свидетельством.

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 170 страниц, в том числе 76 рисунка, список литературы из 112 наименований и состоит из введения, 5 глав и заключения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате диссертационной работы разработаны расчетно-экспери-ментальные методы и средства моделирования дозовых отказов КМОП ИС с учетом условий их эксплуатации в космической аппаратуре,

1. Проведен анализ существующих методов оценки PC КМОП ИС в условиях длительного воздействия ИИ КП по результатам ускоренных испытаний на МУ. Систематизированы основные условия радиационных испытаний, определяющие их адекватность и достоверность^ Установлены hl исследованы принципиальные различия условий облучения КМОП ИС при радиационных испытаниях на МУ и в реальных условиях эксплуатации приборов в бортовой аппаратуре КА. Обоснована необходимость учета условий облучение (мощности дозы ИИ, температуры окружающей среды в процессе^ испытаний, электрического режима) при разработке метод ики испытаний и оценке их результатов.

2. Выбраны и адаптированы расчетно-экспериментальные модели, наиболее достоверно описывающие процессы в подзатворном окисле МОП-структур при комплексном воздействии условий облучения и в процессе послерадиацион-ного отжига. Обоснована возможность применения выбранных моделей для описания параметров КМОП ИС в рабочем диапазоне температур облучения -60°С -ь +125°С при изменении электрического режима на затворе и при различных мощностях дозы ИИ.

3. Разработаны методы и основанные на них методики и экспериментальный комплекс для радиационных испытаний КМОП ИС на МУ, обеспечивающие достоверный дистанционный контроль характеристик PC КМОП ИС в процессе облучения в диапазоне температур 78+420 К. В состав экспериментального комплекса входят, в том числе, разработанные автором оригинальный термостат и логарифмический усилитель входного тока. Термостат (защищен авторским свидетельством) позволяет поддерживать на испытуемом образце МОП-прибора регулируемую температуру в диапазоне 78 - 420К, а также фиксировать температуру из указанного диапазона в течение не менее 2ч с точностью не хуже ±ЗК. Логарифмический усилитель позволяет регистрировать в логарифмическом мае

11 2 штабе входные токи в диапазоне 3-10" -г 10" А.

4. С использованием разработанных методик и аппаратуры: проведены исследования комплексного влияния термоэлектрических нагрузок и облучения различной интенсивности на работоспособность КМОП ИС серий 564, 1526 и др., а также на электрофизические параметры тестовых МОП-структур, содержащих транзисторы и конденсаторы как стандартных (нестойких), так и специальных стойких КМОП-технологий. Получены оригинальные результаты по влиянию условий облучения на степень радиационной деградации границы раздела БьБЮг, характеризующуюся ДВЙ и р. Впервые получена единая для всех исследуемых в данной работе элементов КМОП ИС (серий 564, 1564, 1526) зависимость М\ от Тобл в диапазоне рабочих температур ИС (-60°С 4-+125°С), имеющая вид монотонной кривой с максимумом в диапазоне температур +60°С -г+80°С. Обнаружено резкое уменьшение подвижности НЗ с ростом АЫц при температурах облучения ниже комнатной. Установлено, что радиационное изменение подвижности НЗ при комнатной температуре облучения, не зависит от смещения на затворе при облучении, а коррелирует с приращением Д1чГгг согласно известному выражению р ~ (1+осАК ц)"1, при этом коэффициент а зависит от Тобл. Показано, что величина показателя степени в дозовой зависимости средней энергетической плотности ПС ДГ)а~ Эуп зависит от Тобл. Предложен метод оценки нижней границы выходного тока КМОП ИС после облучения при одной фиксированной температуре из рабочего диапазона. Полученные результаты позволяют выбрать рациональные состав и условия радиационных испытаний КМОП ИС.

5. Проведена проверка возможности оценки работоспособности КМОП ИС в реальных условиях воздействия ИИ КП по результатам ускоренных испытаний на МУ при повышенной температуре окружающей среды. Для этого проведены сравнительные экспериментальные исследования КМОП ИС на двух МУ с значениями мощности дозы: (а) близким к уровню ИИ КП и (б) обычно применяемым при радиационных испытаний. На основании обобщения полученных ре

159 зультатов разработана и экспериментально опробована методика моделирования дозовой зависимости тока потребления ИС при нормальных климатических условиях и низкой интенсивности излучения комплексным воздействием повышенной температуры среды и излучением МУ с высокой интенсивностью.

Полученные в диссертационной работе результаты позволили создать методические основы прогнозирования радиационного поведения КМОП ИС в условиях ИИ КП по результатам расчетно-экспериментального моделирования и ускоренных испытаний на МУ, обеспечивающие необходимую достоверность результатов при существенном (более чем вдвое) сокращении необходимого времени испытаний и затрат на их проведение.

1. В.Д.Попов. Надежность и контроль качества интегральных микросхем, ч.1. "Надежность интегральных микросхем", М., МИФИ, 1995.

2. M.R.Shaneyfelt, P.S.Winokur, D.M.Fleetwood et.al. Impact of aging on radiation hardness. IEEE Tran. onNucl. Scien.,1997, v.NS-44, №6, pp.2040-2047

3. J.N.Churchill, F.E.Holmstrom, T.W.Collins. Modeling of irradiation-induced changes in the electrical properties of MOS-structures. Advances in Electronics and Electron. Dev., 1982, v. 58, p. 1-79.

4. В.С.Першенков, В.Д.Попов, А.В.Шальнов. Поверхностные радиационные эффекты в элементах интегральных микросхем., М., Энергоатомиздат, 1988.

5. W.L.Warren, M.R.Shaneyfelt, D.M.Fleetwood et.al. Electron and hole trapping in doped oxides. IEEE Tran. on Nucl. Scien.,1995, v.NS-42, №6, pp. 17311739.

6. Sokkel R., Hughes R.G. Mumerioal analysis of transient photoconductivity in insulators. J. Appl. Phys., 1982, v. 53, №11, p.7414 -7424.

7. D.M.Taylor, T.F.T.Williams. The dynamic of space-charge accumulation in irradiated MOS-capacitors.J.of Phys.; D. Appl. Phys., 1982, v. 15, №12, p.2483-2493.

8. N.S.Saks, G.M.Dozier, D.B.Brown. Time dependence of interface trap formation in MOSPET's following pulsed irradiation. IEEE Tran. on Nucl. Scien., 1988, v.NS-35, №6, pp. 1168-1177.

9. P.M.Lenahan, J.F.Conley. A comprehensive physically based predictive model for radiation damage in MOS systems. Tran. on Nucl. Scien., 1998, v.NS-45, №6, pp.2413-2423.

10. P.M.Lenahan, P.V.Dressendorfer. Hole traps and trivalent silicon centers in metal-oxide-silicon devices. Jour, of Appl. Phys., 1984, v.55, №10, pp. 3495-3499.

11. H.E.Boesch, F.B.McLean. Interface state generation associated with hole transport in MOS-structures. Jour, of Appl.Phys., 1986, v. 60, №1, pp. 448-449.

12. F.B.Mclean. A framework for understanding radiation-induced interface states in MOS-structures .IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1980, v.NS-27, №6, pp. 16511657.

13. D.L. Griscom. Diffusion of radiolytic molecular hydrogen as a mechanism for the post-irradiation buildup of interface states in Si-SiOg structures. Jour.of Appl. Phys., 1985, v.58, №7, pp. 2524-2533.

14. H.E. Boesch, T.L.Taylor. Charge and interface states generation in field oxides. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1984, v. NS-31, №6, pp. 1273-1279.

15. H.Ringel, M.Knoll, D.Brauning, W.R.Fahmer. Effects in metal-oxide-semiconductor samples of various technologies induced by 60Co and x-ray quanta.

16. J. Appl. Phys., 1985, v. 57, №2, p. 393-399.16. TOCTB 20.39.414.

17. G.L.Brucker. Exposure dose rate dependence for a GMOS-SOS memory. . IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1981, v. NS-28, №6, pp. 4056-4059.

18. Test methods and procedures for microelectronics. MIL-STD-883, Method 1019.4, 1019.5.

19. A.H.Johnston. Super recovery of total dose damage in MOS-devices. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1984, v. NS-31, №6, p. 1427-1433.

20. D.M.Fleetwood, P.S.Winokur, M.R.Shaneyfelt et.al. Effects of isochronal annealing and irradiation temperature on radiation induced trapped charge. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1998, v.NS-45, №6, pp.2366-2374

21. J.L.Azarewicz. Dose rate effects on total dose damage. IEEE Trans, on Nucl. Seien., 1986, v.NS-33, №6, pp. 1420-1434.

22. J.R.Schwank, F.W.Sexton, D.M. Fleetwood et.al. Temperature effects on the radiation response of MOS devices. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1988, v.NS-35, №6, pp. 1432-1437.23. TOCTB 20.39.404-81

23. Лавренцов В.Д., Критенко М.И., Безбородое В.Н. и др. Положение об испытательном техническом центре для комплектации электрорадиоизделиями высоконадежной аппаратуры,- Межведомственный руководящий документ, РД 22.12.186-97, М., 1997

24. Безбородое В.Н., Лавренцов В.Д., Малюдин С.А., Никифоров А.Ю. Анализ применяемости ИС различных технологий в аппаратуре систем спутниковой связи нового поколения. В сб. «Радиационная стойкость электронных систем СТОЙКОСТЬ-99», М.: СПЭЛС-НИИП, 1999 г.

25. А.Ю.Никифоров, В.А.Телец, А.И.Чумаков. Радиационные эффекты в КМОП ИС. М., Радио и связь, 1994, 164с

26. I.N.Shvetzov-Shilovsky, V.V.Belyakov, S.V.Cherepko et.al. The use of conversion model for CMOS 1С prediction in space environments. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1996, v.NS-43, №6, pp. 3182-3188.

27. Johnston A.H., Roeske S.B. Total dose effects at low dose rates. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1986, v.NS-33, №6, p. 1487-1492.

28. Brown D.B. The time dependence of interface state production. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1985, v.NS-32, №6, p. 3900-3904.

29. Brown В. В., Johnston A.H. Framework for an integrated set of standart for ionizing radiation testing microelectronics. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1987, v.NS-34, №6, p. 1720-1725.

30. Winokur P.S., Sexton F.W., Schwank J.R., Fleetwood D.M., Dressendorfer P.V., Wrobel T.P., Turpin D.C. Total dose radiation and annealing studies: implications for hardness, assurance testing. IEEE Trans. Nucl. Seien.,1986, v.NS-33, №6, p.1343-1351.

31. Winokur P.S., Sexton F.W., Hash G.L., Turpin D.C. Total dose failure mechanisms of integrated circuits in laboratory and space environments. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1987, v.NS-34, №6, p.l 448-1454.

32. Fleetwood D.M., Winokur P.S., Schwank J.R. Using laboratory X-ray and cobalt-60 irradiations to predict CMOS device response in strategic and space environments. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1988, v.NS-35, №6, p. 1497-1505.

33. Brown D.B., Jenkins G., Johnston А.Ъ. Application of a model for treatment of time dependent effects on irradiation of microelectronic devices. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1989, v.NS-36, №6, p. 1954-1962.

34. Schwank J.R., Winokur P.S., McWhorter P.J., Sexton F.W., Dressendorfer P.V., Turpin D.C. Physical mechanisms contributing to device "rebound." IEEE Trans. Nucl. Seien., 1984, v.NS-31, №6, p.l 434 -1438.

35. Buchman P. Total dose hardness assurance for microcircuit for space environment. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1986, v.NS-33, №6, p. 1352-1358.

36. Fleetwood D.M., Winokur P.S., Riewe L.C. An improved standart total dose test for CMOS space electronics. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1989, v.NS-36, №6, p. 1963-1970.

37. McLean F.B. Generic impulse response function for MOS systems and its application to linear response analysis. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1988, v.NS-35, №6, p. 1178-1185.

38. Derbenwick G.F., Sander H.H. CMOS hardness prediction for low-rate environments. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1977, v.NS-24, №6, p. 2244-2247.

39. Winokur P.S., Kerris K.G., Harper L. Predicting CMOS inverter response in nuclear and space environments. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1983, v.NS-30, JSfe6, p.4326-4332.

40. Oldham T.R., Lelis A.J., McLean P.B. Spatial dependence of trapped holes determined from tunneling analysis and measured annealing. IEEE Trans. Nucl. Sei., 1986, v.NS-33, №6, p. 1203-1208

41. Boesch H.E. Jr., McLean P.B., Benedetto J.M., McGarrity J.M. Saturation of threshold voltage shift in MOSPET's at high total dose. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1986, v.NS-33, №6, p. 1191-1197.

42. Winokur P.S., Boesch H.E., Jr., McGarrity J.M., McLean P.B. Field-and time-dependent radiation effects at the Si02-Si interface of hardened MOS capacitors. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1977, v.NS-24, №6, p.2113-2118.

43. Winokur P.S., Boesch H.E. Jr. Interface-state generation in radiation hard oxides. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1980, v.NS-27, №6, p. 1647-1650.

44. Dozier O.M., Brown D.B. The use of low energy X-rays for devices testing a comparison with Co60 radiation. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1983, v.NS-30, №6, p.4382-4387.

45. Schiff D. Measurements of dose to failure versus dose rate for CMOS /NMOS static RAMs. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1986, v.NS-33, №6, p. 1698-1701.

46. Pease R., Emily D., Boesch H.E. Jr. Total dose induced hole trapping and interface state generation in bipolar recessed field oxides. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1985, v.NS-32, №6, p.3946-3952.

47. Test methods and procedures for microelectronics. MIL-STD-883C, Method 1019.2,25 august 1983

48. Simons M., Hughes H.L. Determining the energy distribution of pulse-radiation-induced charge in MOS structures from rapid annealing measurements. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1972, v.NS-19, №6, p.282-290.

49. Danchenko V., Fang P.H., Brashears S.S. Thermal annealing of radiation damage in CMOS IC's in temperature range 140°C to +375°C. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1982, v.NS-29, №6, p. 1716-1720.

50. Srour J.R., Othmer S., Gurtis O.L. Jr., Chiu K.Y. Radiation-induced charge transport and charge building in Si02 films at low temperature. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1976, v.NS-23, p. 1513-1519.

51. В.А.Гуртов. Радиационные процессы в структурах металл-диэлектрик-полупроводник. РИО Петрозаводского государственного университета, Петрозаводск, 1988, 94с.

52. McGarrity J.M. Considerations for hardening MOS devices and circuits for low radiation doses. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1980, v.NS-27, №6, p. 1739-1744.

53. Frankovsky F., Protchka H., Zappert F. Techniques for investigation integrated circuit dielectric isolation media. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1968, v.NS-15, №6, p. 140-153.

54. Taylor D.M., Williams T.P.T. The dynamic of space-charge accumulation in irradiated MOS-capacitors. J. of Phys.;D. Appl. Phys., 1982, vol. 15, №12, p. 24832493.

55. Danchenko V., Desai U.D., Brashears S.S. Characteristics of thermal annealing of radiation damage in MOSPET's. J. Appl.Phys., 1968, vol.39, n.5, p.2417-2424.

56. Shanfield. Z., Moriwaki M.M. Radiation-induced hole trapping and interface state characteristics of Al-gate and poly-Si gate MOS capacitors. IEEE Trans. Nucl. Scien., 1985, v.NS-32, №6, p.3929-3934.

57. Ю.В.Баринов, М.М.Филатов, Н.Г.Чайковский. Исследование зависимости скорости накопления пространственного заряда в подзатворном окисле МОП-конденсаторов от температуры при облучении гамма-квантами. СВАНТ: сер.ВИАЭМ, вып.З, 1987, с.36-41

58. Ю.В.Баринов, Г.В.Дружинин, Н.Г.Чайковский и др. Кинетика накопления и релаксации заряда в окисле МОП-структур в области малых интенсив-ностей облучения. Спецрадиоэлектроника, 1986, вып.7, с. 60-65.

59. Б. Келли. Радиационное повреждение твердых тел. Пер. с англ. под ред. Ю.А.Осипьяна, Москва, "Атомиздат", 1970.

60. V.S.Pershenkov, V.V.Belyakov, S.V.Cherepko et.al. Effect of electron traps on reversibility of annealing. IEEE Tran. on Nucl. Scien., 1995, v.NS-42, №6, pp. 1667-1673.

61. DiMaria D.J., Weinberg L.A., Aitken J.M. Location of positive charges in SiO films on Si generated by VUV, protons, X-rays and high-field, stress J. Appl. Phys., 1977, vol. 48, n.3, p. 898-906.

62. Баринов Ю.В., Гайсин Ф.Г., Романенко А. А., Тутуров Ю.Ф. Радиа-ционно-полевое разрушение объемного заряда в окисной пленке облученных МОП-структур СВАНТ сер.ВИАЭМ, 1984, вып. 3(30), с. 70-7 3.

63. Н.Е. Boesch. Time dependent interface trap effects in MOS-devices. IEEE Tran. onNucl. Seien., 1988, v.NS-35, №6, p. 1160-1170

64. M.P. Baze, R.E. Plaag, A.H.Johnston. Dose dependence of interface traps in gate oxides at high, levels of total dose. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1989, v.NS-36, №6, pp. 1858-1864.

65. J.R.Brews. A charge sheet model of the MOSFET. Solid State Electron., 1978, v.21, №3, pp.345-355.

66. F. F. Fang, A. B. Fowler. Transport properties of electron in inverted silicon surfaces. Phys.Rev., 1968, v. 169, №3, pp. 619-631.

67. R.L.Nielsen, D.K.Nichols. Total dose effects of ionizing radiation on MOS-structures at 90K. IEEE Tran. Nucl. Seien., 1973, v.NS-20 , №6, pp. 450-458.

68. S.C. Sun, J.D. Plummer. Electron mobility in inversion and. accumulation layers on thermally oxidized, surfaces. IEEE Trans, on Electron Dev., 1980, v. ED-27, №8, p. 1497-1508.

69. E.T. Gaw, W.G. Oldham. Properties of heavy irradiated MOS-transistors. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1974, v.NS-21, №6, pp. 124 -129.

70. K.F. Galloway, M.Gaitan, T. J. Russell .A simple model for separating interface and oxide charge effects in MOS device characterictics. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1984, v.NS-31, №6, pp. 1497 1505

71. K. P. Galloway, G.L.Wilson, L.C. Witte. Charge-sheet model fitting to extract radiation-induced oxide and interface charge. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1985, v.NS-32, №6, p.4461-4465.

72. P.W. Sexton, J.R. Schwank. Correlation of radiation effects in transistors and integrated circuits. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1985, v.NS-32, №6, pp.39753981.

73. P.B. MoLean, H.E. Boesch Jr. Time-dependent degradation of MOSFET channel mobility following pulsed irradiation. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1989, v.NS-36, №6, pp. 1772-1783.

74. N.S. Saks, M.G.Ancona. Generation of interface states by ionizing radiation at 80K measured by charge pumping and subthreshold slope techniques. IEEE Trans.on Nucl. Seien., 1987, v. NS-34, №6, pp. 1347-1356

75. C.T.Sah, T.H.Ning, L.L.Tschopp.The scattering of elecrons by surface oxide charge and by lattice vibrations at the silicon-silicon dioxide interface. Surface Science, 1972, vol. 32, p. 561-575.

76. Т.Н. Ning, C.T. Sah. Theory of scattering of electrons in nongenerate-semiconductor-surface layer toy surface-oxide charges. Phys. Rev., 1972, v.B12, pp. 4605 4615

77. J.M.Benedetto, H.E.Boesoh Jr., F.B.McLean, J.P.Mize. Hole removal in -thin-gate MOSFET's toy tunneling. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1985, v.NS-32, №6, pp. 3916-3920.

78. Радиационные установки. НИИ Приборов. Справочное издание, 1984, 46с, СФ-3464

79. Измеритель параметров дефектов полупроводниковых приборов. ТО и ИЭ, №ТО-37, НИИ Приборов, 1978

80. P.S.Winokur, J.R.Schwank, P.J.McWhorter.etal. Correlation of radiation effeots in MOS oapasitors and transistors. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1984, v.NS-31, №6, pp. 1453-1460.

81. Nicollian E.H., Brews J.R. MOS Physics and technology, ed. by N.G. Willey, N.Y.,1982.

82. Knoll M., Brauning D., Fahrner W.R. Generation of oxide charge and interface states by ionizing radiation and by tunnel injection experiments. IEEE Tran, on Nucl. Seien., 1982, v.NS-29, №6, pp. 1471-1478.

83. Terman L.M. An investigation of surface states at Si-Si02 interface employing MOS diodes. Solid State Electronics, 1962, vol. 5, №.3, p. 285 299.

84. Установка для измерения ВАХ МОП-транзисторов в диапазоне температур 78-420К, ТО и ИЭ, №ТО-218/4, НИИ Приборов, 1987

85. Russel T.J., Bennett H.S., Gaintan М., et.al. Correlation between CMOS transistor and capacitor measurements of interface trap spectra. IEEE Tran. on Nucl. Scien, 1986, v.NS-33, №6, pp. 1228-1233.

86. P.J.McWhorter, P.S.Winokur. Simple technique for separating the effects of interface traps and trapped, oxide charge in MOS-transistors. Appl. Phys .Letters, 1986, n. 42 (2), pp.I 33 -134

87. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М., Мир, 1984, т.2, 455с

88. P. Van der Wiele. A long chanel MOSPET model. Solid State Electron., 1979, v.22, №6, pp. 591-59692. "Термостат". Баринов Ю.В., Безбородов B.H., Чайковский Н.Г., Шу-лятиков А.Г. Авторское свидетельство, №1614610

89. Коршунов Ф.П., Богатырев Ю.В., Вавилов В. А. Воздействие радиации на интегральные микросхемы., Минск, Наука и техника, 1989,252с.

90. Burghard. R.A., Gwyn C.W. Radiation failure modes in CMOS integrated circuits. IEEE Tran. on Nucl. Scien., 1973, v.NS-20, №6, pp. 300 -306.

91. Баринов Ю.В., Безбородов B.H., Гайсин Ф.Г. и др. Научно-технический отчет по 3 этапу НИР "Персей-5", НИИ Приборов, СФ-4879, 81с.

92. Mitchell J.P. Radiation-induced space-charge buildup in MOS structures. IEEE Trans. Electron Devices, 1967, v. 14, №11, pp. 764 -774.

93. Esteve D., Buxo J. On behavior of currents going through MOS structures under ionizing radiations. Sol. State Electron., 1971, vol.14, №3, p.257 - 260.

94. Buxo J., Esteve D., Enea G., Martinez A.A. A "four parameters" model that fits the degradation curve AVT (Vg ) of MOS transistors under irradiation. Sol. State Electron., 1972, vol. 15, pp. 1029-1031.

95. Aitken J.M. Radiation-induced, trapping centers in thin silicon dioxide films. J. of Non-Crust. Sol. ,1980, vol.40, pp. 31 47.

96. Вавилов B.C., Ухин H.A. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах., М., Атомиздат, 1969, 310с.

97. D.M.Fleetwood, F.V.Thome, S.S.Tsao, et.al. High, temperature siliconisolator electronics for space nuclear power systems: requirements and feasibility. IEEE Tran. onNucl. Seien., 1988, v.NS-35, №6, pp. 1099-1111

98. T.R.01dham, AJ.Lelis, H.E.Boesch, étal. Postirradiation effects in field oxide isolation structures. IEEE Tran. onNucl. Seien., 1987, v.NS-34, №6, pp.1184 -1192

99. Полевич С.А., Никифоров А.Ю., Кобызев Г.Н., Безбородов В.Н. Оперативный контроль радиационной стойкости ИС серии 1526 ОКБ «Экситон». В сб. «Радиационная стойкость электронных систем СТ0ЙКОСТЬ-99», М.: СПЭЛС-НИИП, 1999 г.