Методическое обеспечение и технические средства испытаний КМОП микросхем на структурах "кремний-на-сапфире" на импульсную электрическую прочность

• Автор: Герасимчук, Олег Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава

Анализ тенденций развития элементной базы Ю для

объектов ВВТ

1.1. Современное состояние и перспективы применения ИС

элементнотехнологического базиса КМОПКНС в объектах ВВТ

1.2. Механизмы воздействия ЭМИ на элементную базу

КМОПКНС в составе аппаратуры. Оценка наводимых импульсов тока и напряжения

1.3. Особенности повреждения КМОНКНС ИС при воздействии

1.4. Выводы
Анализ пределов применимости имитационных методов
моделирования воздействия ЭМИ на КМОПКНС ИС
2.1. Оценка эиерговыдслсиия в кристалле КМОПКНС ИС при
непосредственном воздействии поля ЭМИ
2.2. Оценка энерговыделения в приборном слое КМОПКНС ИС
при воздействии наводки от поля ЭМИ
2.3. Условия адекватности имитации воздействия ЭМИ на
КМОПКНС ИС воздействию одиночных импульсов напряжения
2.4. Выводы 7
Разработка моделей повреждения КМОПКНС ИС под действием
3.1. Анализ доминирующих механизмов повреждения элементов
КМОПКНС ИС под действием ОИН
3.2. Разработка моделей повреждения элементов КМОПКНС ИС
под действием ОИН
3.3. Анализ влияния формы и параметров ОИН на импульсную
электрическую прочность КМОПКНС ИС
3.4. Выводы
Глава 4 Методическое и техническое обеспечение испытаний КМОПКНС
ИСнаИЭП
4.1. Особенности проведения испытаний КМОПКГС ИС на
4.2. Обоснование требований к генератору ОИН для определения
НЭП КМОПКНС ИС ТЗ на разработку
4.3. Разработка генератора ОИН для определения ИЭП
КМОГКПС ИС
4.4. Особенности организации и методики проведения
испытаний КМОПКНС ИС на стойкость к ОИН
4.5. Выводы
Глава 5 Экспериментальная апробация разработанных методов и
технических средств испытаний
5.1. Выбор элементной базы для проведения испытаний
5.2. Сравнение результатов испытаний КМОП ИС объемной
технологии с результатами испытаний КМОПКНС ИС
5.3. Выводы ,
Заключение
Список литературы


Проблемы создания специализированных радиациионно-стойких СБИС на основе гетероструктур» (г. Н.Новгород, и гг. Основные результаты диссертации опубликованы в работах (в период с по гг. Две работы опубликованы без соавторов. Две работы опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Основные результаты диссертации также вошли в отчетные материалы по 5 госбюджетным и хоздоговорным НИР. Список основных работ приведен в конце диссертации. Объем и структура диссертации. Диссертация состой! Содержит 6 страниц печатного текста, включая рисунков, 7 таблиц и список литературы из наименований. В первой главе дан обзор современного уровня развития КМОП/КНС ИС с точки зрения возможности их использования в объектах ВВТ. Показано, что широкому использованию КМОП/КНС ИС препятствует их повышенная уязвимость к воздействию ОИН, вызванных воздействием ЭМИ. Выполнена оценка наводимых уровней токов и напряжений. Поставлены задачи по анализу ИЭП КМОП/КНС ИС, разработке технических средств и методик проведения испытаний. Вторая глава содержит анализ пределов применимости имитационных методов моделирования воздействия ЭМИ на КМОП/КНС ИС. Результаты электромагнитного и физико-топологического анализа типовой КМОП/КНС структуры, показали, что основным источником возможных повреждений при воздействии ЭМИ являются электрические сигналы, наведенные на выводы ИС и соединительные проводники. Это позволяет использовать имитационные методы моделирования воздействия ЭМИ на КМОП/КНС ИС путем подачи на внешние выводы ОИН от генератора-имитатора. Третья глава содержит результаты р<1зработки моделей повреждения КМОП/КНС ИС под действием ОИН с учетом особенностей процессов теплопсрсноса в тонкопленочных структурах. На этой основе получены соотношения для учета влияния формы и длительности ОИН на показатели ИЭП КМОП/КНС ИС. В четвертой главе обоснованы требования к генератору ОИН и регистрирующей аппаратуре для определения ИЭП КМОП/КНС ИС. Приведено описание разработанного в ходе выполнения работы автоматизированного стенда для поведения испытаний КМОП/КНС ИС на ИЭП. На этой основе разработана общая методика проведения испытаний КМОП/КНС ИС. ОИН для определения ИЭП КМОІІ/КНС ИС, удовлетворяющего поставленной задаче. Проведена аттестация разработанного генератора, подтвердившая необходимые электрические параметры ОИН. В пятой главе приведены результаты апробации разработанных методов и технических средств проведения испытаний. По результатам испытаний выполнен сравнительный анализ ИЭП КМОП/КНС ИС и КМОІІ ИС, выполненных по объемной технологии. ГЛАВА 1. ИС, БИС и СБИС. При этом диэлектрическая изоляция активных элементов, как показано на рис. KMOII технологии []. Рисунок 1. Данное обстоятельство может иметь решающее значение при использовании КНС изделий в качестве элементной базы устройств вычислительной техники объектов ВВТ. В связи с перспективой широкого применения КНС - элементной базы в элекгронных приборах, функционирующих на борту космических аппаратов, а также в аппаратуре физического эксперимента, особое значение имеет более широкий возможный температурный диапазон работы КНС приборов, достигающий +0. Технология КМОП/КНС очень близка к КМОІІ/КНИ технологии, под которой сейчас чаще всего понимают технологию на основе кремниевых приборных слоев, изолированных от кремниевой подложки тонким слоем диоксида кремния. Сапфир (АЬОз) является более совершенным диэлектриком, а его теплопроводность выше, чем у диоксида кремния. Кроме того, сапфир является практически прозрачным в области длин волн от ультрафиолета (0 нм) до инфракрасной области ( нм), что даст возможность использования оптической накачки для питания приборов и разработки оптоэлектронных модулей. Существенным преимуществом КНС изделий перед объемными и КИИ приборами является также возможность создания приборов, работоспособных в СВЧ-диапазоне. Малые потери в сапфире обеспечивают возможность разработки приборов с быстродействием до 0 ГГц, а коэффициент усиления при том же значении выходной мощности втрое превосходит значения, достижимые для приборов объемной и КИИ технологий [].