Моделирование КМДП микроструктур с целью обеспечения качества и надежности СБИС

Скляров Н.Е. МОДЕЛИРОВАНИЕ КМДП МИКРОСТРУКТУР С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ СБИС

В работе проводится анализ усовершенствованной модели КМДМ микроструктуры малых размеров и определяются на ее основе физико-технологические параметры. Совершенствование микроэлектронной технологии и методов проектирования СБИС привело в настоящее время к уменьшению длины канала 0,12 мкм. Поэтому в работе МДП-транзистора появились новые эффекты, такие как эффект короткого и узкого каналов, изменение подвижности носителей зарядов под воздействием внешних электрических полей, радиационных воздействий, деградационных процессов. В работе предлагается усовершенствованная модель КМДП микроструктуры, имеющая достаточно простой вид при сохранении точности моделирования и минимальном количестве физико-технологических параметров.

Разработана физико-математическая модель физических процессов в окисле КМДП микроструктуры при воздействии радиационного излучения. Получены новые выражения для определения деградации подвижности носителей заряда.

Анализ современного состояния микроэлектроники и прогноз ее развития показывает, что резко растет стоимость новых предприятий, увеличивается стоимость разработок новых СБИС и их сложность, «время жизни» новых разработок значительно сокращается, требуется заметное уменьшение сроков освоения новой продукции.

Указанные тенденции развития микроэлектроники выдвигают на первый план вопрос об экономической эффективности и технологичности производства, которое характеризуется выходом годных изделий, скоростью его повышения. Эффективной является только гибкая система проектирования и производства СБИС с автоматическим управлением технологическим процессом, реализующая концепцию компьютерноинтегрированного производства.

Проектирование СБИС с учетом технологичности определяется следующими методами:

автоматизированные средства проектирования и разработки,

реляционные базы данных и вычислительные сети,

современные средства моделирования и имитации,

статистическое управление технологией,

использование специализированных тестовых микроструктур.

Были разработаны конструкции и изготовлены микроструктуры и кристаллы КМДП СБИС, проведены экспериментальные исследования, определены параметры и характеристики КМДП микроструктур.

Сравнение рассчитанных и экспериментальных значений характеристик показывает, что максимальное отклонение не превышает 3%. Таким образом, предложенная методика определения основных физикотехнологических параметров КМДП транзисторов в рамках обобщенной математической модели может быть использована для проектирования КМДП СБИС.

Предложена расчетно-экспериментальная методика определения параметров радиационной модели МДП - микроструктур КМДП СБИС. Установлена взаимозависимость подвижности носителей зарядов в режиме малой и большой радиационной генерации.

В настоящее время применяются два основных подхода к прогнозированию стойкости КМДП СБИС к радиационному воздействию [1]. Первый подход базируется на расчетно-экспериментальных методах моделирования радиационной деградации характеристик микроструктур КМДП СБИС. Второй метод базируется на ускоренных испытаниях.

Предлагаемая расчетно-экспериментальная методика базируется на моделировании радиационной деградации характеристик микроструктур КМДП СБИС, обладает наибольшей точностью и может быть использована для описания радиационного поведения, оптимизации параметров КМДП -микроструктур и технологических процессов изготовления КМДП СБИС.

В работе [2] деградация подвижности носителей заряда в канале КМДП-микроструктуры, определяется и зависимость смещения порогового напряжения определяется согласно предлагаемой автором модели.

Таким образом, в данной работе разработана и экспериментально опробована модель КМДП микроструктуры с учетом радиационного излучения космического пространства и ядерно-энергетических установок. Предлагаемая методика обладает высокой точностью (3%) и может использоваться для описания радиационного поведения КМДП СБИС, а также для оптимизации параметров микроструктур и технологических процессов изготовления КМДП СБИС.

ЛИТЕРАТУРА

1. Согоян А.В., Чумаков А.И., Никифоров А.Ю. Подход к прогнозированию радиационной деградации КМОП ИС с учетом сроков и условий эксплуатации./Микроэлектроника, 1999, том 28,

№4, с. 263-275.

2. Скляров Н.Е. Модель интегрального МДП транзистора при воздействии ионизирующего излучения и электрического поля. Сб. тр. МИЭТ «Физико-химические процессы микроэлектронной технологии», МИЭТ,-:1993. с. 141-147.