Прогнозирование дозовых эффектов в цифровых КМОП микросхемах на структурах "кремний-на-сапфире" при импульсном ионизирующем воздействии

• Автор: Давыдов, Георгий Георгиевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Введение. Общая характеристика работы

г . Анализ проблемной ситуации в области развития .

1 1 рт у тт т о

БИС на КНС структурах для радиационностоиких сисгсм

1.1. Области применения БИС на КНС структурах

1.2. Особенности радиационного поведения КМОП КНС БИС

. Влияние условии и режимов эксплуатации на радиационное поведение 9.

КНС БИС

1.4. Методы обеспечения и оценки дозовой стойкости КНС БИС при ИИВ

1.5. Постановка задач диссертации

Глава 2 Расчетноэкспериментальное моделирование

дозовых ионизационных эффектов в КНС БИС при ИИВ
2 Основные механизмы дозовой деградации параметров радиационного по
ведения активных элементов КНС БИС
2.2. Особенности накопления и релаксации РИЗ
2.3. Численная модель релаксации РИЗ
9 Методика прогнозирования дозовой деградации параметров КНС БИС
при импульсном воздействии
2.5. Выводы
Развитие методических и технических средств Глава 3. экспериментальных исследований КНС БИС
на стойкость к дозовым воздействиям
Выбор источников ИИВ для экспериментального моделирования
эффектов дозы за импульс
3 2 Анализ применимости имитирующего воздействия к исследованиям
деградации параметров КНС БИС Общая методика и автоматизированный комплекс для экспериментальных
исследовании дозовой деградации КМОП КИС БИС при ИИВ
3.4 Исследования радиационного поведения КИС БИС на МУ и имигагорах
3.5. Выводы
г . Методика неразрушающего контроля 8.
1 лава 4. дозовой стойкости КМОП КНС БИС
Исследование разброса
радиаиионочувствительных параметров КИС БИС
4.2. Общая методика неразрушающего контроля стойкости КМОП ЮС БИС
4.3. Исследование и статистический анализ эффективности методики РО
Оценка границ применимости методики РО для неразрушающего
контроля стойкости партий КНС ИС.
4.5. Выводы по главе 4
Глава 5 Прогнозирование и исследование стойкости КМОП КНС БИС
к дозовым воздействиям
. Влияние термополевого режима функционирования
на дозовую стойкость КНС БИС
9 Исследования влияния конструктивнотехнологических особенностей .
на дозовую стойкость КНС БИС
Прогнозирование стойкости КИС БИС в процессе длительной эксилуа
тации или хранения
. Исследования дозовой стойкости
экспериментальных образцов КМОП КНИ БИС
5.5. Выводы по главе 5
Заключение
Список литературы


Аппаратно-программный комплекс для радиационных испытаний КИС БИС, обеспечивающий гибкое управление, а также полноценный функциональный и параметрический контроль работоспособности БИС в реальном времени, в активных динамических режимах работы в процессе и после ионизирующего воздействия. Предложены меры, повышающие помехозащищенность сигнальных линий при проведении эксперимента на моделирующей установке. Оригинальные результаты экспериментальных исследований радиационного поведения цифровых КМОП КНС БИС и тестовых структур с различными топологическими размерами, параметрами техпроцесса, в различных режимах и сроках эксплуатации, подтверждающие обоснованность предложенных методических и технических средств прогнозирования дозовой деградации параметров КНС БИС при импульсном ионизирующем воздействии. Апробация работы. Результаты диссертации внедрены в ОАО «НИИ Сапфир», ОАО «Ангстрем», ФГУП «ФНПЦ Г1ИИИС», ОАО «ЭНПО СПЭЛС» при разработке и радиационных испытаниях большинства отечественных КМОП KIIC БИС серий , . Результаты диссертации вошли в отчетные материалы по многочисленным НИР и ОКР («Врач», «Микроскоп», «Мурена», «Корвет», «Сапфир», «Мелисса», «Микология» и др. Минобороны РФ, Росатома, Роспрома, Роскосмоса и предприятий оборонного комплекса. Полученные в диссертации результаты реализованы в Нормативных документах Минобороны России (ОСТ В . КМОП КНС БИС, согласованных с ФГУ « ЦПИИИ Минобороны России» в рамках Государственной Программы Вооружений. Основные результаты диссертации докладывались на российских научных конференциях “Радиационная стойкость электронных систем'’ (Лыткарино, - гг. МИФИ (Москва, - гг. Электроника, микро- и наноэлектроника” (г. Кострома г. Н.Новгород г. Вологда г. Гатчина г. IV, V, VI и VII научно-практических семинарах «Проблемы создания специализированных радиационно-стойких СБИС па основе гетероструктур» (г. Н.Новгород, , , , гг. Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в работах (в период с по гг. Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 3 страницы, в том числе 0 рисунков, таблиц, список литературы из 0 наименований и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и списка сокращений. Глава I. Развитие отечественной микроэлектроники для создания управляющих вычислительных комплексов (УВК) реального времени, работающих в экстремальных условиях, и построения на их основе систем автоматического управления (СЛУ) относится к приоритетным направлениям технической политики РФ. Современные САУ в ракетно-космической технике (РКТ) должны обеспечивать решение главной задачи -гарантированной доставки полезной нагрузки с необходимой точностью. Они строятся на основе УВК, которые прошли путь развития ог аналоговых вычислителей до мощных цифровых систем, обеспечивающих гарантированную надежность функционирования в жестких климатических условиях, при больших механических нагрузках и активном противодействии в виде ионизирующего п элскгромагнитного излучений большой мощности. На современном этапе развития бортовые УВК строятся как распределенные вычислительные системы, включающие в себя центральную бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ) и ряд «интеллектуальных» подсистем, в том числе специализированные средства, существенно превосходящие по производительности на заданном классе задач БЦВМ. Одним из важнейших условий применения УВК в составе САУ является обеспечение работоспособности при воздействии ионизирующих излучений, что резко ограничивает возможную для применения номенклатуру ЭКБ и требует обеспечения защиты и средств нейтрализации, как временного изменения, так и устойчивой деградации параметров компонентов и материалов, от этих факторов. Для создания современных УВК требуется применение радиационно-стойких БИС, обладающих высоким быстродействием, помехоустойчивостью, надежностью и малым энергопотреблением, а также обеспечивающих возможность работы непосредственно от химических источников питания с широким диапазоном изменения питающих напряжений. При этом остаются жесткие требования к устойчивости аппаратуры к механическим воздействиям и климатическим условиям.