Моделирование дозовых отказов КМОП ИС с учетом условий эксплуатации в космической аппаратуре
Диссертация
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… Читать ещё >
Список литературы
- В.Д.Попов. Надежность и контроль качества интегральных микросхем, ч.1. «Надежность интегральных микросхем», М., МИФИ, 1995.
- 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
- 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.
- В.С.Першенков, В. Д. Попов, А. В. Шальнов. Поверхностные радиационные эффекты в элементах интегральных микросхем., М., Энергоатомиздат, 1988.
- 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. 17 311 739.
- Sokkel R., Hughes R.G. Mumerioal analysis of transient photoconductivity in insulators. J. Appl. Phys., 1982, v. 53, № 11, p.7414 -7424.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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. 16 511 657.
- 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.
- 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.
- 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.
- J. Appl. Phys., 1985, v. 57, № 2, p. 393−399.16. TOCTB 20.39.414.
- 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.
- Test methods and procedures for microelectronics. MIL-STD-883, Method 1019.4, 1019.5.
- 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.
- 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
- J.L.Azarewicz. Dose rate effects on total dose damage. IEEE Trans, on Nucl. Seien., 1986, v. NS-33, № 6, pp. 1420−1434.
- 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
- 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
- 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.
- А.Ю.Никифоров, В. А. Телец, А. И. Чумаков. Радиационные эффекты в КМОП ИС. М., Радио и связь, 1994, 164с
- 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.
- 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.
- Brown D.B. The time dependence of interface state production. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1985, v. NS-32, № 6, p. 3900−3904.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Buchman P. Total dose hardness assurance for microcircuit for space environment. IEEE Trans. Nucl. Seien., 1986, v. NS-33, № 6, p. 1352−1358.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Test methods and procedures for microelectronics. MIL-STD-883C, Method 1019.2,25 august 1983
- 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.
- 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.
- 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.
- В.А.Гуртов. Радиационные процессы в структурах металл-диэлектрик-полупроводник. РИО Петрозаводского государственного университета, Петрозаводск, 1988, 94с.
- 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.
- 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.
- 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. 24 832 493.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- Б. Келли. Радиационное повреждение твердых тел. Пер. с англ. под ред. Ю. А. Осипьяна, Москва, «Атомиздат», 1970.
- 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.
- 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.
- 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.
- Н.Е. Boesch. Time dependent interface trap effects in MOS-devices. IEEE Tran. onNucl. Seien., 1988, v. NS-35, № 6, p. 1160−1170
- 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.
- J.R.Brews. A charge sheet model of the MOSFET. Solid State Electron., 1978, v.21, № 3, pp.345−355.
- F. F. Fang, A. B. Fowler. Transport properties of electron in inverted silicon surfaces. Phys.Rev., 1968, v. 169, № 3, pp. 619−631.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.39 753 981.
- 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.
- 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
- 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.
- 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
- 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.
- Радиационные установки. НИИ Приборов. Справочное издание, 1984, 46с, СФ-3464
- Измеритель параметров дефектов полупроводниковых приборов. ТО и ИЭ, №ТО-37, НИИ Приборов, 1978
- 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.
- Nicollian E.H., Brews J.R. MOS Physics and technology, ed. by N.G. Willey, N.Y., 1982.
- 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.
- 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.
- Установка для измерения ВАХ МОП-транзисторов в диапазоне температур 78−420К, ТО и ИЭ, №ТО-218/4, НИИ Приборов, 1987
- 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.
- 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
- Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М., Мир, 1984, т.2, 455с
- P. Van der Wiele. A long chanel MOSPET model. Solid State Electron., 1979, v.22, № 6, pp. 591−59 692. «Термостат». Баринов Ю. В., Безбородов B.H., Чайковский Н. Г., Шу-лятиков А. Г. Авторское свидетельство, № 1 614 610
- Коршунов Ф.П., Богатырев Ю. В., Вавилов В. А. Воздействие радиации на интегральные микросхемы., Минск, Наука и техника, 1989,252с.
- 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.
- 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.
- Mitchell J.P. Radiation-induced space-charge buildup in MOS structures. IEEE Trans. Electron Devices, 1967, v. 14, № 11, pp. 764 -774.
- 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.
- 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.
- Aitken J.M. Radiation-induced, trapping centers in thin silicon dioxide films. J. of Non-Crust. Sol., 1980, vol.40, pp. 31 47.
- Вавилов B.C., Ухин H.A. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах., М., Атомиздат, 1969, 310с.
- 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
- T.R.01dham, AJ. Lelis, H.E.Boesch, etal. Postirradiation effects in field oxide isolation structures. IEEE Tran. onNucl. Seien., 1987, v. NS-34, № 6, pp.1184 -1192
- 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.