Аннотация: В связи с малым потреблением мощности КМОП структуры являются предпочтительными для создания больших и сверхбольших интегральных схем. Однако надежность схем в значительной степени ограничивается возникающим в КМОП структурах явлением защелки. Электрическая характеристика явления защелки в КМОП интегральных схема характерна наличием ряда аномальных явлений. Эти эффекты искажают и делают неоднозначными результаты измерения электрической чувствительности схем к защелке.
Развитие микроэлектроники неуклонно стремится к уменьшению размеров элементов интегральных схем, в частности транзисторов. Уменьшение размеров интегральных схем, приводит к усилению короткоканальных эффектов в МОП- транзисторах. При уменьшении размеров интегральных элементов рассматриваются различные варианты масштабирования приборов со структурой металл-оксид-полупроводник. В качестве методов предотвращения защелкивания предлагаются использование диодов с барьером Шоттки или специальных поликремниевых диодов вместо омических контактов подложки и кармана; применение сильнолегированной подложки с изоляцией глубокими канавками. Механизмы, вызывающие появления защелкивания, не зависит от типа проводимости полупроводниковой области кармана.

Abstract: Due to the low power consumption, CMOS structures are preferred for creating large and ultra-large integrated circuits. However, the reliability of the circuits is largely limited by the latch phenomenon that occurs in CMOS structures. The electrical characteristic of the latch up phenomenon in a CMOS integrated circuit is characterized by the presence of a number of anomalous phenomena. These effects distort and make ambiguous the results of measuring the electrical sensitivity of the circuits to the latch. The development of microelectronics is constantly striving to reduce the size of the elements of integrated circuits, in particular transistors. Reducing the size of integrated circuits leads to the amplification of short-channel effects in MOS transistors. When reducing the size of integral elements, various options for scaling devices with a metal-oxide-semiconductor structure are considered. The mechanisms that cause the appearance of the snap-in do not depend on the conductivity type of the semiconductor region of the pocket.

Аннотация: Наибольшие успехи ионной имплантации были достигнуты в области планарной технологии полупроводниковых приборов и интегральных схем. Большое развитие получили технологии создания приборов с элементами наночастиц, в том числе, активной областью которых являются металлические наночастицы в диэлектрической матрице.
Целью работы является моделирование процесса ионной имплантации структуры, состоящей из наночастиц золота в матрице диоксида кремния и расчеты распределения легирующих ионов, каскадов смещенных ионов матрицы и наночастицы, а также распределения ионов, отраженных от наночастицы. Условия имплантации изменяются в зависимости от положения проекции точки на поверхности структуры на горизонтальный радиус наночастицы от центра до периферии. Составлена физическая модель процесса ионной имплантации наночастицы золота, находящейся в матрице диоксида кремния. Проведено моделирование процесса ионного легирования структуры ионами бора и мышьяка для различных сечений и получены графики распределения легирующих ионов, атомов отдачи, отраженных и распыленных ионов в зависимости от координаты от центра наночастицы.

Abstract: The greatest success of ion implantation has been achieved in the field of planar technology of semiconductor devices and integrated circuits. The development of devices with elements of nanoparticles, including the active region of which are metal nanoparticles in a dielectric matrix, has been greatly developed. The aim of the work is to simulate the process of ion implantation of a structure consisting of gold nanoparticles in a silicon dioxide matrix and calculations of the distribution of doping ions, cascades of displaced matrix ions and nanoparticles, as well as the distribution of ions reflected from the nanoparticles. The implantation conditions vary depending on the position of the projection of a point on the surface of the structure on the horizontal radius of the nanoparticle from the center to the periphery. A physical model of the process of ion implantation of gold nanoparticles located in a silicon dioxide matrix has been compiled. The process of ionic doping of the structure with boron and arsenic ions was simulated for different cross sections, and graphs of the distribution of doping ions, recoil atoms, reflected and sputtered ions were obtained depending on the coordinate from the center of the nanoparticle.

Аннотация: Полупроводниковые гетероструктуры лежат в основе конструкций современных транзисторов, приборов квантовой электроники, СВЧ-техники, электронной техники для систем связи, телекоммуникаций, вычислительных систем и светотехники. В работе описаны процессы формирования радиационно-стойких гетероструктур с требуемым набором структурных и электрофизических параметров с учетом влияния воздействий ионизирующих излучений, позволяющих расширить область их применения и повысить надежность радиоэлектронной аппаратуры. Проведено исследование влияния облучения на параметры гетеро- и полупроводниковых структур, изготовленных по различным конструктивно-технологическим вариантам. Исследования проводились в том числе с использованием метода напряжения плоских зон и определения времени релаксации. Показано, что с увеличением дозы ионизирующих частиц плотность заряда в диэлектрике растет, достигает насыщения при дозе 108- 109 рад, а величина встроенного заряда и механические напряжения в многослойных диэлектрических системах снижаются за счет образования промежуточного заряда на границе раздела диэлектриков и наличием потенциального барьера между ними.

Abstract: The processes of formation of radiation-resistant heterostructures with required set of structural and electrophysical parameters, taking into account the influence of ionizing radiation effects, allowing to expand the field of their application and improve the reliability of electronic equipment are described. The influence of irradiation on the parameters of hetero- and semiconductor structures made according to various design-technological variants is studied. It is shown that the charge density in the dielectric increases with increasing dose of ionizing particles, reaches saturation at a dose of 108- 109 rad, and the value of the built-in charge and mechanical stresses in multilayer dielectric systems decrease due to the formation of an intermediate charge at the dielectric interface and the presence of a potential barrier between them. By adjusting the rate of introduction and characteristics of radiation centers during irradiation type, method of growing and the level of doping material, and the integrated flux density of the irradiation, the sample temperature during irradiation may purposefully alter the electrical properties of heterostructures and electrical parameters of devices and integrated circuits. Developed methods, for radiation resistant heterostructures forming, reduces charge formation at silicon-oxide interface. SOI technology on optimized structure, shows good results, even at high radiation doses. The resistance to the total dose of radiation rises by three orders of magnitude.

Аннотация: Алюминий и его сплавы является основным материалом металлизации интегральных схем и с переходом к сверхбольшим интегральным схемам ужесточаются требования, предъявляемые к параметрам металлизации, определяющим ее надежность, таким, как контактное сопротивление, качество покрытия ступеньки, число и размеры пустот, обусловленных напряжениями, и устойчивость к электромиграции. Плохое качество металлизации - один из опаснейших дефектов в полупроводниковой технологии интегральных схем. Электромиграция может привести к отказу при пропускании через металлизацию тока высокой плотности. Были проведены эксперименты для проверки материалов, связанных с оценкой интенсивности изменения сопротивления металлизации из-за электромиграции. Результаты экспериментов дают основание заключить, что геометрические факторы играют доминирующую роль в механизме разрушения металлизации интегральных схем из-за электромиграции. С учетом результатов проведенных исследований для успешного применения алюминиевой металлизации в технологии сверхбольших интегральных схем даны определенные рекомендации, в том числе по переходу с технологии напыления на осаждение из паровой фазы.

Abstract: Aluminium with its alloys is the basic material of integrated circuits metallization. Use of VLSIC toughens the requirements to the parameters of metallization, which determine its reliability, such as surface resistance, step coating quality, number and sizes of tension-caused voids, and electromigration tolerance. Poor quality of metallization is one of the most dangerous defects in semiconductor technology of integrated circuits. Electromigration can cause failure when passing high-density current through metallization. The materials have been tested in order to estimate the intensity of metal resistance variation caused by electromigration. Based on the results of these tests, the authors conclude that geometrical factors play a dominant role in the mechanism of erosion of integrated circuits metallization caused by electromigration. With regard to the tests, the authors formulate recommendations about the transition from the sputtering technique to evaporation deposition. 

Аннотация: Структуры кремний на сапфире являются основой для производства радиационно-стойких интегральных схем, что в первую очередь важно для космической промышленности, атомной энергетики и военного применения. В работе проведено исследование механизма гетероэпитаксии кремния на сапфире, для последующего создания транзисторных структур с низкой дефектностью. Методом резерфордовского обратного рассеяния изучены эпитаксиальные слои кремния выращенные на сапфировой подложке. При помощи Оже анализа определен состав и глубина переходного слоя кремний-сапфир. Определено, что связь между кремнием и сапфиром осуществляется через тетраэдрически координированный кислород. В эпитаксиальных слоях наблюдается увеличение дефектности в тех областях спектра, которые соответствуют промежуточной области между слоем кремния и сапфировой подложкой, и дают максимальный вклад в каналирование ионов. Учет неупорядоченного характера строения перехода кремний-сапфир позволяет установить причинную связь между зарядом на границе в структуре кремний на сапфире и током утечки полевого транзистора. Разработан способ создания полупроводникового прибора с улучшенными параметрами как по токам утечки так и по плотности структурных дефектов.

Abstract: Silicon-on-sapphire structures serve as a base for the production of radiation-resistant integration circuits, which are very important for space industry, nuclear energetics, and the military sphere. The authors study the silicon-on-sapphire hetero-epitaxial mechanism for the subsequent creation of low-defectiveness transistor structures. Using the Rutherford backscattering, the authors study epitaxial layers of silicon, grown on sapphire substrate. Using the Auger analysis, the authors define the composition and the depth of the transitional layer of silicon-sapphire. The authors ascertain that silicon-to-sapphire bond is performed through tetrahedral sited oxygen. Defectiveness growth can be observed in the regions of spectrum of epitaxial layers, corresponding to the transitional region between the silicon layer and the sapphire substrate, and contributing to ion channeling. Account of an irregular character of the silicon-sapphire transition allows establishing causal link between the charge on the silicon-on-sapphire structure border and leakage current of field emission transistor. The authors develop the method of creation of a semiconductor device with improved parameters both in leakage currents and in structure defects density.