Аннотация: Проведено исследование деградации метало -оксидных полупроводниковых МОП структур с нитрированием подзатворного оксида при воздействии горячих электронов и ионизирующего излучения. Были исследованы два фактора, вызывающие деградацию МОП структур и на которые, имеет разное влияние нитрирование. Получены результаты воздействия ионизирующего облучения на МОП структуры с термическим нитрированием при различной температуре и длительности нитрирования и без нитрирования. Показано что температура и длительность операции нитрирования уменьшают величину изменения напряжения. Наблюдающиеся изменения напряжения могут быть следствием увеличения воздействия ловушек электронов, или уменьшения воздействия ловушек дырок. Деградация характеристик приборов под воздействием радиоактивного облучения и горячих электронов существенно зависят от температуры и длительности термического нитрирования. Опасность радиоактивного облучения постоянно уменьшается при увеличении степени нитрирования, а опасность деградации под действием горячих электронов при увеличении степени нитрирования уменьшается, но с дальнейшим увеличением степени нитрирования также увеличивается.

Abstract: The study of the degradation of metal-oxide semiconductor MOS structures with nitration of the gate oxide under the influence of hot electrons and ionizing radiation was carried out. Two factors were investigated that cause the degradation of MOS structures and on which nitration has a different effect. The results of ionizing irradiation on MOS structures with thermal nitration at different temperatures and duration of nitration and without nitration were obtained. It is shown that the temperature and duration of the nitration operation reduce the magnitude of the voltage change. The observed voltage changes may be due to an increase in the effect of electron traps, or a decrease in the effect of hole traps. The degradation of the characteristics of the devices under the influence of radioactive radiation and hot electrons substantially depend on the temperature and duration of thermal nitration. The risk of radiation exposure is constantly decreasing with increasing degree of nitration, and the risk of degradation under the action of hot electrons decreases with increasing degree of nitration, but with a further increase in the degree of nitration also increases.

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 являются основными материалами металлизации. С повышением степени интеграции роль межсоединений возрастает: они занимают все большую площадь кристалла, увеличивается плотность упаковки, что приводит к уменьшению толщины и ширины токопроводящих дорожек. Достаточное для для развития эффектов электромиграции значение плотности тока в наноразмерных стуктурах возникает при токах 50- 100 мА.
В работе исследовались факторы влияющие на механизм разрушения металлизации интегральных схем из-за электромиграции. Были проведены исследования линий металлизации на разных стадиях разрушения их электромиграцией с помощью растрового сканирующего и с помощью просвечивающего электронных микроскопов. В целом, основной проблемой, связанной с высокотемпературным нанесением алюминиевой металлизации, является большой размер зерна и шероховатость поверхности, что затрудняет проведение совмещения по такому металлическому слою. Результаты экспериментов дают основание заключить, что геометрические факторы играют доминирующую роль в механизме разрушения металлизации интегральных схем из-за электромиграции.

Abstract: Aluminum and its alloys are the main metallization materials. With an increase in degree of integration the role of interconnections rises: they occupy a growing area of the crystal, the density of the package increases, which leads to a decrease in the thickness and width of the conductive tracks. In nanodimensional structures the value of the current density sufficient for the development of electromigration effects occurs at currents of 50-100 mA. The article explores the factors affecting the mechanism of destruction of the integrated circuits' metallization due to electromigration. The author studies metallization lines at different stages of their destruction by electromigration with the help of raster scanning and transmission electron microscopes. In general, the main problem associated with high-temperature application of aluminum metallization is the large grain size and surface roughness, which makes alignment on such a metal layer difficult. The results of the experiments lead to the conclusion that geometric factors play a dominant role in the mechanism of destruction of metallization of integrated circuits due to electromigration.

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: В работе рассмотрен один из физических эффектов наноэлектроники - резонансное туннелирование. Проводится численный расчет конструкции диода, сформированного на МДП-структуре и моделирование его характеристик. Подобной структурой на кремнии обладает структура металл– оксид кремния- полупроводник в режиме сильного обеднения вблизи поверхности легированного полупроводника. Построена зонная диаграмма МДП-структуры, определены энергетические уровни и волновые функции электрона в квантовой яме и при туннелировании, вычислена вероятность туннелирования от величины приложенного напряжения. При проведении расчетов использовалась визуальная среда математического моделирования и инженерных вычислений PTC Mathcad Prime 3.1. В результате компьютерного моделирования определены предельные внешние напряжения, до пробоя диэлектрика. Кроме того, выявлен качественный вид зависимости тока МДП-структуры от высоты и ширины энергетического барьера. Разработанная модель позволяет учитывать совместное влияние нескольких факторов, что подтверждается согласованием расчетных ВАХ с экспериментальными.

Abstract: The research is devoted to one of the physical nanoelectronic effect – resonant tunneling. The authors provide numerical calculations for constructing the MIS-structure based diod and modeling its characteristics. The metal-oxide-silicon semiconductor in the severe depletion mode next to the doped semiconductor has a similar structure. The authors establish the MIS-structure energy band diagram, define energy levels and wave functions of an electron in the quantum well and during tunneling and calcuate the probability of tunneling based on the amounnt of the voltage applied. In the course of calculations the authors use the PTC Mathcad Prime 3.1 visual environment for mathematical modeling and technical computing. The results of the computer modeling allow to define external limit voltage including the amount of voltage that leads to the dielectric breakdown. In addition, the authors define the qualitative dependency between the MIS-structure voltage and the height and width of the energy barrier. The model developed by the authors takes into account the joint influence of several factors which is proved by the coordination of recorded current voltrage characteristic with the experimental characteristics.