А.И. Титов, Н.А. Шелепин, А.В. Селецкий ОАО « НИИМЭ» atitov@mikron.ru

1. Исследование и разработка структур для экстракции параметров моделей схемотехнического учета дозовых радиационных эффектов субмикронных СБИС А.И. Титов, Н.А. Шелепин, А.В. Селецкий ОАО «НИИМЭ» atitov@mikron.ru 2014

2. Основные проблемы при нахождении ИС под воздействием радиационного излучения • Структурные повреждения материалов ИС • Выделение тепла • Ионизация материала ИС

3. Влияние поверхностных радиационных эффектов на работу ИС • Сдвиг порогового напряжения под воздействием накопленного заряда в подзатворном диэлектрике • Уменьшение подвижности носителей из-за рассеивания свободных носителей в приповерхностной области полупроводника • Возникновение утечек вдоль диэлектрической боковой изоляции

4. Пути возникновения радиационно-индуцированных токов утечек

5. Решение задачи представления радиационно-индуцированных токов • Для определения необходимых схемотехнических элементов паразитных структур необходимо представить радиационно-индуцированные токи утечки в виде паразитных транзисторов: • Утечка стоком и истоком n-канального транзистора (1) реализуется с помощью паразитных транзисторов Т5, Т6, Т7 • Утечка стоками и истоками соседних n-канальных транзисторов (2) реализуется с помощью паразитных транзисторов Т8, T9 • Утечка между истоком n-канального транзистора и n-карманом p-канального транзистора реализуется с помощью паразитного транзисторов Т10

6. Электрическая схема топологической структуры с учётом паразитных транзисторов

7. Тестовые структуры ТС1 и ТС2 ТС2 ТС1 Кольцевые тестовые структуры для оценки тока утечки в донной области STI между областями стока и истока соседних транзисторов в области без (ТС1) и с вышележащим поликремнием (ТС2)

8. Тестовые структуры ТС3 и ТС4 ТС4 ТС3 Тестовые структуры для оценки тока утечки между близкорасположенными n- и p- транзисторами без (ТС4) и с вышележащим поликремнием (ТС3)

9. Тестовая структура ТС5 Тестовая структураTC5для оценки тока внутритранзисторной утечки

10. Заключение Для подтверждения и возможности коррекции схемотехнических моделей паразитных элементов был разработан минимальный необходимый и достаточный набор полупроводниковых структур для измерений. К основным достоинствам предложенной методики формирования набора структур можно отнести: • Возможность учёта токов внутритранзисторной и межтранзисторной утечки, а также утечки между стоком и n-карманом p-канального транзистора. Это необходимо для проверки работоспособности теоретической SPICE модели, учитывающей данные токи. • Предложенная методика применима к большинству современных технологий изготовления КМОП СБИС. В то же время присутствуют и недостатки: • Отсутствуют структуры для исследования сдвига порогового напряжения и снижения подвижности носителей. • Не решена задача автоматической экстракции данных паразитных элементов из топологии ИС.