Исследование и разработка конструктивно-технологических методов повышения радиационной стойкости глубоко-субмикронных СБИС с помощью средств приборно-технологического моделирования

• Автор: Селецкий, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Введение

ГЛАВА 1. ПРИРОДА И ВИДЫ РАДИОАЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ЭЛЕМЕНТЫ СБИС.

1.1. Космическая радиационная среда

1.2. Виды и классификация ионизирующих излучений.

1.3. Виды и влияние отдельных заряженных частиц на элементы СБИС

1.4. Стационарное ионизирующее излучение и его влияние на элементы СБИС

1.5. Импульсное ионизирующее излучение и его влияние на элементы СБИС

Гб.Выводы.
ГЛАВА 2. КЛАССИЧЕСКИЕ РЕАЛИЗАЦИИ СТОЙКИХ К НАКОПЛЕННОЙ ДОЗЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ МОП ТРАНЗИСТОРОВ, ИХ ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ
2.1. Механизмы и места образования радиационноиндуцированных утечек в МОП элементах СБИС
2.2. Методы устранения межтранзисторных утечек, индуцированных воздействием накопленной дозы ионизирующего излучения.
2.2.1. Использование высоколегированных охранных колец
2.2.2. Использование подложки типа КНИ
2.3. Методы устранения внутритранзисторных утечек, индуцированных воздействием накопленной дозы ионизирующего излучения.
2.3.1. Использование кольцевой архитектуры затвора
2.3.2. Использование комбинированных методов
2.4. Радиационностойкие реализации Иканальных МОПТ на объмном кремнии.
2.5. Радиационностойкие реализации Ыканальных КНИ МОПТ.
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СТОЙКОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ СБИС К НАКОПЛЕННОЙ ДОЗЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ СРЕДСТВ ПРИБОРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
3.1. Существующие программы анализа характеристик полупроводниковых приборов.
3.2. Возможности САПР БУМОРБУБ и выбор программ данного пакета для проведения исследования влияния конструкции и технологического маршрута изготовления МОП транзистора на стойкость к ионизирующему излучению.
3.3. Способы оценки пробивного напряжения с помощью инструментов приборнотехнологического моделирования.
3.4. Способы оценки статических электрических параметров МОПтранзистора с помощью инструментов приборнотехнологического моделирования.
3.5. Оценка стойкости МОПтранзистора к воздействию стационарного ионизирующего излучения с помощью приборнотехнологического моделирования.
3.6.Вывод ы.
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КМОП ЭЛЕМЕНТОВ СБИС НА СТОЙКОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ СТАДИОНАРНОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ТЕХНОЛОГИИ 0. МКМ.
4.1. Исследование конструктивнотехнологических особенностей КМОП элементов СБИС, определяющих стойкость к воздействию стационарного ионизирующего излучения.
4.2. Исследование влияния режима включения транзистора на стойкость к воздействию стационарного ИИ
4.3. Исследование влияния концентрации примеси в канальной области паразитного транзистора на стойкость к воздействию стационарного ИИ.
4.4. Компромисс между стойкостью к накопленной дозе ионизирующего излучения, напряжением пробоя и площадью МОП транзистора
4.5. Выводы.
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ГЛУБОКОСУБМИКРОННЫХ ИКАНАЛЬНЫХ МОПЭЛЕМЕНТОВ СБИС К ВОЗДЕЙСТВИЮ СТАЦИОНАРНОГО ИИ С ПОМОЩЬЮ ФОРМИРОВАНИЯ РОХРАННЫХ ОБЛАСТЕЙ ПО ПЕРИМЕТРУ БОКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
5.1. Формулировка методики повышения стойкости глубокосубмикронных СБИС с помощью формирования рохранных областей по периметру боковой изоляции
5.2. Технологическая методика формирования охранных областей Р типа по периметру изоляции в субмикронных Ыканальных транзисторах
5.2.1. Использование примеси бора для создания охранных областей
5.1.2. Использование примеси индия для создания охранных областей.
5.3. Выводы
ГЛАВА 6. МЕТОДИКА ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ГЛУБОКОСУБМИКРОННЫХ ЫКАНАЛЬНЫХ МОПЭЛЕМЕНТОВ СБИС К ВОЗДЕЙСТВИЮ СТАЦИОНАРНОГО ИИ С ПОМОЩЬЮ ФОРМИРОВАНИЯ РОХРАННЫХ ОБЛАСТЕЙ ПО ПЕРИМЕТРУ РЫ ПЕРЕХОДОВ СТОК ИСТОКПОДЛОЖКА
6.1. Формулировка методики повышения стойкости глубокосубмикронных СБИС с помощью формирования Рохранных областей по периметру рп переходов сток истокЛтодложка.
6.2. Влияние модификации Р кармана транзисторов входавыхода на стойкость к воздействию стационарного ИИ и электрические параметры.
6.3.Влияние модификации Р кармана транзисторов с низкими токами утечек на стойкость к воздействию стационарного ИИ и электрические параметры.
6.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Научная новизна. Установлено что для глубокосубмикронных МОП транзисторов характерно наличие ретроградного кармана, имеющего область пониженной концентрации, и объяснено ее негативное влияние на стойкость к воздействию стационарного ионизирующего излучения, объясняемое зависимостью дозового порога образования радиационноиндуцированной утечки от концентрации примесей Ртипа на пути протекания данной утечки. Установлена зависимость пробивного напряжения от профиля распределения примесей Ртипа в кармане Иканального МОП транзистора. Особенностью данной зависимости является низкое влияние формы профиля распределения примесей, объясняемое тем, что местом пробоя является локальная область под затвором, имеющая максимальную концентрацию примесей Ртипа. Установлено, что стойкость глубокосубмикронных Ы канальных МОПТ к воздействию стационарного ионизирующего излучения можно существенно повысить без увеличения размеров, что объясняется возможностью формирования Рохранных областей вплотную к областям Ыстокаистока без деградации пробивного напряжения. Практическая значимость работы. Разработана методика оценки воздействия стационарного ИИ на элементы КМОП СБИС с помощью приборнотехнологического моделирования в среде ТСАИ Беаигиэ. Разработана методика повышения радиационной стойкости КМОП СБИС к стационарному ИИ без изменения конструкции элементов при помощи дополнительной ионной имплантации. Разработана технологическая методика формирования Ркарманов различных канальных транзисторов входавыхода, с низкими токами утечек на примере технологии с проектными нормами 0, мкм. С помощью средств приборнотехнологического моделирования доказана работоспособности и применимость разработанной методики на примере конкретной субмикронной технологии 8 с проектными нормами 0, мкм. Результаты диссертационной работы были использованы в опытноконструкторских и технологических работах ООО СитрониксМД и ОАО НИИМЭ и Микрон. Реализация результатов работы. Разработка технологии проектирования и конструктивно технологических решений радиационностойких оперативных запоминающих устройств с повышенной стойкостью к тяжелым заряженным частицам, шифр Спецстойкость ТЗЧСМД, контра ii 1 от мая года. Разработка библиотеки ячеек вводавывода для проектирования СБИС повышенной стойкости на объемном кремнии по отечественной КМОП технологии 0. БиблиотекаССУГД, контракт v 3 от мая г. Разработка технологической платформы проектирования для СБИС повышенной стойкости на объемном кремнии по отечественной КМОП технологии 0. БиблиотекаС, государственный контракт 1. Разработка библиотек логических и аналоговых элементов для отечественной радиационностойкой КНИ технологии изготовления с проектными нормами до 0. СпсцстойкостьТЗЧ, государственный контракт 1. Разработка технологической платформы проектирования для СБИС повышенной стойкости на объемном кремнии по отечественной КМОП технологии 0. БиблиотскаС, государственный контракт 1. Результаты исследования влияния стационарного ИИ на КМОГ элементы СБИС. Разработанная методика повышения радиационной стойкости КМОП СБИС с помощью формирования охранных областей. Разработанная методика повышения радиационной стойкости КМОП СБИС с помощью формирования модифицированного Ркармаиа. Методика оценки воздействия ионизирующего излучения с помошыо средств приборнотехнологического моделирования. Оценка возможностей разработанных методик для повышения радиационной стойкости КМОП. Апробация результатов работы. Всероссийская межвузовская научнотехническая конференция студентов и аспирантов Микроэлектроника и информатика Зеленоград, . Результаты диссертации опубликованы в 6 печатных работах, из которых 2 статьи в научных журналах и 4 тезисов докладов на научнотехнических конференциях. Селецкий , Особенности генерации положительного заряда в областях Iизоляции современных СБИС при воздействии ионизирующего излучения. Тезисы докладов ой Всероссийской межвузовской научнотехнической конференции студентов и аспирантов Микроэлектроника и информатика , НИУ МИЭТ, Зелено1рад, .