Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Развитие современной элементной базы на основе широкого внедрения интегральной технологии сопровождается появлением, целого ряда сопутствующих факторов, оказывающих существенное влияние на ее работоспособность и стойкость при воздействии различных дестабилизирующих факторов. Одним из основных эффектов, вызванных совершенствованием технологии и ростом степени интеграции микросхем, является срабатывание (защелкивание) паразитных четы-рехслойных структур, в том числе под влиянием дестабилизирующих воздействий. Особенно это относится к элементам, выполненным по технологии КЩІ, которые находят широкое применение в РЭА спецназначения,, предназначенной для работы в интервале температур 210- 400К, а в отдельных случаях до 500К.
Анализ и прогнозирование этих эффектов усложняется существенной зависимостью значений параметров защелкивания микросхем от местоположения паразитной структуры в ИМС, схемотехнической и функциональной организации схемы в целом, а также от ее электрического режима, функционального состояния и условий эксплуатации. Кроме того, при наличии в КМС нескольких паразитных структур, была установлена возможность их сильного взаимного влияния. При этом характер внешнего проявления защелкивания в реальных ИМС существенно отличается от традиционного поведения одиночной четырехслойной структуры. Работа в широком температурном диапазоне дополнительно усложняет картину процессов.
Однако, до настоящего времени .отсутствует достаточно полная и адекватная модель защелкивания паразитных четырехс-лойных структур КВДП микросхем современных технологий в широком диапазоне температур, на основании которой можно было бы дать обоснованные рекомендации по обеспечению их надежной работы, разработать методики испытаний. Это обстоятельство сдерживает применение КВДП микросхем в аппаратуре спецназначения, ядерно-физических установках, скватсинной аппаратуре, для которых характерны высокие температурные уровни, электромагнитные и радиационные воздействия.
Поэтому актуальность работы по выявлению закономерностей проявления' паразитных эффектов в КВДП ИМС и разработки
модели, адекватной при работе в широком диапазоне температур не вызывает сомнения. Актуальность работы подтверждается техническими заданиями на НИР "Кавказ", ОКР "Такт-ГОУ256КР" и др., финансируемыми в 1991-92 г. из Госбюджета Российской федерации.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью работы является разработка методов и средств расчетного и экспериментального моделирования защелкивания паразитных 4-х слойных структур в современных КМДП ИМС. адекватно отражающих зтот эффект в широком диапазоне температур. Поставленная цель требует решения целого ряда вопросов, тесно связанных друг с другом:
а) Выделение системы параметров, определяющих стойкость
микросхемы к эффекту защелкивания и разработка модели, адек-
- ватно описывающей этот эффект в широком диапазоне температур;
б) Определение температурных зависимостей параметров
модели;
в) Разработка методики измерения для идентификации сис
темы параметров модели защелкивания;
г) Разработка и создание экспериментального лазерного
стенда с температурным полем для исследования ИМС и тестовых
структур;
д) Выработка рекомендаций по применению КВДП микросхем
в широком диапазоне температур.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы определяется следующими результатами:
і. Выделены доминирующие механизмы, определяющие стойкость КМДП структур к защелкиванию с учетом влияния температуры и способа возбувдения.
-
Разработана достаточно полная модель защелкивания, пригодная для использования в широком диапазоне температур, а также варианты моделей для использования в КМДП ИМС конкретных технологий. Разработанная модель позволяет достоверно прогнозировать температурные зависимости параметров защелкивания паразитных 4-слойных структур, что позволяет рекомендовать ее для использования в составе САПР КМДП ИМС.
-
На основании анализа физических эффектов получены
соотношения, позволяющие рассчитывать эквивалентную мощность поглощенной дозы, создаваемой в кремнии лазерным излучением, с учетом поглощения на свободных носителях и температурных воздействий.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы заключается в следующем:
а) Разработана методика проведения эксперимента на ла
зерном имитаторе высокоэнергетичного ИИ, позволяющая досто
верно контролировать параметра защелкивания 4-х слойных
структур в широком диапазоне температур;
б) На основании теоретических и экспериментальных ре
зультатов полученных в работе, разработана и изготовлена
экспериментальная установка, обеспечивающая необходимые для
эксперимента равномерность и интенсивность облучения, требу
емые температурные режимы и возможность подключения диагнос
тической аппаратуры;
в) На базе экспериментальной установі определены тем
пературные зависимости параметров используемой модели, поз
воляющие произвести расчетную идентификацию параметров моде
ли в широком диапазоне температур.
АПРОБАЦИЯ И ІГУБЖКАЦИИ. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции по исследованию полупроводниковых материалов в твердом и жидком состоянии (Душанбе - 1987), на Всесоюзной конференции по проблемам создания полупроводниковых приборов, ИС и РЭА на их основе,.стойких к ВВФ (Петрозаводск -1991), Республиканской конференции по физико-техническим основам получения и исследования полупроводниковых материалов в твердом и жидком состоянии (Куляб -1992).
Материалы диссертации опубликованы в восьми печатных трудах.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.
