научный журнал по электронике и радиотехнике Микроэлектроника ISSN: 0544-1269

КРАСНЮК А.А., ПЕТРОВ К.А. — 2012 г.

Проведенные исследования при разработке элементов помехоустойчивого кодирования в суб-100 нм микросхемах памяти и микропроцессоров подтверждают, что наибольшую эффективность по повышению сбоеустойчивости коммерческих RHBD микросхем памяти может обеспечить сочетание современных схемотехнических решений для элементов памяти и алгоритмических методов кодирования и защиты данных. Среди схемотехнических методов актуальными являются: применение DICE ячеек памяти для проверочных (контрольных) массивов данных; введение дополнительных столбцов и мультиплексоров, позволяющих при возникновении множественных неизлечимых сбоев в каком либо столбце заменять его дополнительным; реализация перемежения данных со степенью не более 8 с целью минимизации смежных сбоев в кодовом слове. Алгоритмические методы кодирования класса SEC-DED-DAEC (Single-error-correction, double-error-detection, double-adjacent-error-correction) являются эффективным средством обеспечения сбоеустойчивости суб-100 нм СБИС при внешнем поражении отдельных ядерных частиц. Разработанный на основе данных рекомендаций алгоритм кодирования показал до 27% лучшую эффективность исправления несмежных двукратных ошибок при несколько худших характеристиках быстродействия и занимаемой площади на кристалле в сравнении с кодами Датта и Чоя, что позволяет реализовывать различные варианты исполнения сбоеустойчивых СБИС в зависимости от решаемой задачи.

ГЛУШКО А.А., ШАХНОВ В.А. — 2012 г.

Изложена методика трехмерного моделирования субмикронных КНИ МОП-транзисторов с учетом литографических искажений топологий. Рассмотрены особенности получения трехмерной структуры. Предложен эффективный метод построения сетки. Приведены результаты моделирования КНИ МОП-транзисторов О-типа с предварительной коррекцией и без предварительной коррекции топологии.

ЕРОФЕЕВ Е.В., КАГАДЕЙ В.А. — 2012 г.

Исследовалось влияние режимов и условий осаждения Ti пленки диффузионного барьера на параметры Ge/Au/Ni/Ti/Au омических контактов к n-i-GaAs. Определены режимы осаждения Ti пленки, в которых наблюдается 50-ти кратное уменьшение приведенного контактного сопротивления, а также увеличение термостабильности морфологии края контактных площадок. Факторами, влияющими на приведенное контактное сопротивление, являются: угол, под которым атомы Ti поступают на поверхность подложки, скорость осаждения пленки Ti, а также давление остаточной атмосферы при напылении пленки диффузионного барьера. Фактором, оказывающим влияние на термостабильность морфологии края контактных площадок, по-видимому, является угол, под которым атомы Ti поступают на поверхность подложки.

АЛЬЗОБА В.В., ДАНИЛОВА М.А., КУЗИН А.Ю., МИТЮХЛЯЕВ В.Б., РАКОВ А.В., ТОДУА П.А., ФИЛИППОВ М.Н. — 2012 г.

Проведена оценка нелинейности сканирования на растровом электронном микроскопе элемента нанорельефа с известной геометрической формой профиля. Измерено среднее значение шага рельефной тестовой структуры при перемещении исследуемого образца вдоль оси X (ось сканирования). В качестве показателя, характеризующего нелинейность сканирования РЭМ при указанных перемещениях образца, было выбрано относительное среднее квадратическое отклонение от среднего значения шага тестовой структуры. Экспериментально показано, что при увеличении 20k эта величина составляет 0.4%, что находится в пределах допустимой погрешности.

БОБРОВСКИЙ Д.В., КАЛАШНИКОВ О.А., НЕКРАСОВ П.В. — 2012 г.

Представлен метод оценки чувствительности по эффектам одиночных функциональных сбоев ПЛИС при воздействии отдельных ядерных частиц, заключающийся в экспериментальной оценке сечения одиночных сбоев ячейки конфигурационной памяти и расчетной оценки сечения функционального сбоя устройства. Метод позволяет сократить объем экспериментальных исследований при оптимизации функциональной реализации устройства. Показано, что чувствительность ПЛИС к эффектам одиночных функциональных сбоев в значительной степени зависит от реализованного в ней устройства.

БИБИЛО П.Н., КИРИЕНКО Н.А. — 2012 г.

Рассматривается взаимосвязь энергопотребления и переключательной активности логических схем из элементов библиотеки проектирования заказных СБИС, изготовленных по КМОП-технологии. Для заданной последовательности наборов значений входных сигналов подсчитывается переключательная активность логической схемы – суммарное число переключений транзисторов, из которых состоят элементы схемы. Предлагается оценивать энергопотребление синтезированной логической КМОП-схемы по значению параметра ее переключательной активности без выполнения трудоемкого схемотехнического моделирования. Представлены результаты экспериментов, посвященных различным способам оценки энергопотребления комбинационных схем на этапе логического проектирования, проведено сравнение с результатами схемотехнического моделирования.

2012

АМИТОНОВ С.В., КРУПЕНИН В.А., ПРЕСНОВ Д.Е. — 2012 г.

В работе представлены методы изготовления и результаты исследования полевого транзистора на основе кремниевого нанопровода, который может быть основой для создания высокочувствительного полевого и зарядового сенсора с нанометровым пространственным разрешением для применений в различных областях физики, биологии и медицины. Транзистор с каналом-нанопроводом изготавливался из материала “кремний на изоляторе” (КНИ) методами электронной литографии и реактивно-ионного травления. Особое внимание было уделено электрической изоляции подводящих (металлических) контактных проводов к стоку и истоку транзистора как для уменьшения токов утечки на низлежащую кремниевую подложку, так и для предотвращения контакта с проводящей средой при экспериментах в жидкости. Проведенные измерения транзистора в жидкостных растворах с различным pH показывают возможность использования такого полевого транзистора на основе кремниевого нанопровода в качестве сверхчувствительного полевого/зарядового сенсора.

БИЗЯЕВ Д.А., БУХАРАЕВ А.А., НУРГАЗИЗОВ Н.И., ХАНИПОВ Т.Ф. — 2012 г.

В работе представлены экспериментальные результаты по получению методом сканирующей зондовой литографии планарных магнитных структур на основе нанопленок кобальта. Показано, что ферромагнитные микрочастицы с различной доменной структурой можно создавать локальным окислением проводящим зондом атомно-силового микроскопа (АСМ) пленки кобальта на подложке из графита. Методом АСМ-наногравировки полиметилметакрилата сформированы маски, которые позволили получить на поверхности диоксида кремния микроконтактные площадки, соединенные нанопроволоками кобальта шириной от 250 до 1400 нм и толщиной от 10 до 30 нм. Топография и структура намагниченности созданных структур контролировалась методами атомно-силовой и магнитно-силовой микроскопии.

КРЕЧЕТОВ И.С., МЯТИЕВ А.А., ПЕТРЕНКО П.А. — 2012 г.

Представлены результаты экспериментов по осаждению тонких пленок оксидов Ti, La, Pb, Cd, Mn, Zr и Y на поверхность алюминиевой фольги толщиной 50 мкм, используемой для изготовления электролитических конденсаторов, методом пиролиза солей карбоновых кислот. Полученные образцы характеризуются значениями емкости от 40 до 240 мкФ/см2, электропрочности – в интервале 0.5 до 2 В, за исключением оксида Ti, образцы которого имеют электропрочность от 2 до 8 В. Полученные величины емкости и электропрочности близки к величинам, которыми обладают промышленно изготавливаемые алюминиевые фольги толщиной 70–107 мкм, имеющие на поверхности диэлектрик из оксида алюминия.

КАЛЬНОВ В.А., НОВИКОВ Ю.А., ОРЛИКОВСКИЙ А.А. — 2012 г.

Рассмотрена работа электронного литографа Raith-150 в режиме растрового электронного микроскопа. Определены размеры пикселя и эффективного диаметра электронного зонда вдоль обоих направлений сканирования. Параметры системы сканирования и формирования электронного зонда литографа находятся на уровне лучших растровых электронных микроскопов.

ЗАЛУЦКАЯ А.А., ПРОКАЗНИКОВ А.В. — 2012 г.

Исследована примененимость электростатического приближения для расчета расщепления краевых мод в наноразмерных системах. В электростатическом приближении рассмотрены закономерности расщепления краевых мод в структурах типа параболоида вращения. Показано, что в определенном, ограниченном интервале значений волнового вектора для узкозонных полупроводников происходит сильное расщепление краевых мод с отщеплением нулевой, мягкой моды. Частота всех краевых мод стремится к частоте поверхностного плазмона при асимптотическом стремлении волнового вектора к бесконечности. Частоты краевых мод являются резонансными для системы, состоящей из оптического эмиттера, нанопроволоки и диэлектрического волновода.

ВАСИЛЬЕВ А.Л., ПЕЧЕНКИН А.А., САВЧЕНКОВ Д.В., ТАРАРАКСИН А.С., ЧУМАКОВ А.И., ЯНЕНКО А.В. — 2012 г.

Представлены результаты расчетно-экспериментальных оценок эквивалентных значений линейных потерь энергии (ЛПЭ) тяжелых заряженных частиц по чувствительности БИС к одиночным радиационным эффектам с использованием методики локального лазерного облучения. В работе обоснована возможность пересчета энергии лазерного излучения в эквивалентные значения ЛПЭ с использованием результатов измерений ионизационного отклика на импульсных гамма-установках. В предлагаемой методике устранены погрешности, обусловленные неопределенностью электрофизических характеристик полупроводниковых структур.

АРАПКИНА Л.В., ВОЙТИК М.Г., КАЛИНУШКИН В.П., ЧАПНИН В.А., ЧИЖ К.В., ЮРЬЕВ В.А. — 2012 г.

Исследованы электрофизические свойства пленок поликристаллического SiGe B , нанесенных в камере молекулярно-лучевой эпитаксии на различные искусственные диэлектрические подложки, сформированные на поверхности пластин монокристаллического кремния. Установлено, что вблизи 300 K пленки поликристаллического SiGe B имеют линейные вольтамперные характеристики, удельное сопротивление от 5 до 50 Ом см и температурный коэффициент сопротивления от –3 до –1.5%/K. Для различных пленок поликристаллического SiGe B получены оценки высоты потенциальных барьеров, возникающих на границах зерен.

АЛТУХОВ А.А., БЕЛОВ Б.А., ГЛАДЧЕНКОВ Е.В., КАРАСЁВ В.Ю., ПИНТУС С.М. — 2012 г.

Показана принципиальная возможность возникновения необратимых сильнонеравновесных явлений в кристаллах алмаза при использовании алгоритмов комбинированного волнового воздействия. Описана методика эксперимента по созданию в алмазе значительных высокоэнергетических флуктуаций возмущающего волнового поля и, как следствие, формирование в процессе воздействия диссипативных структур как поверхностных, так и объемных. Поверхностные структуры проявляются в виде регулярности морфологического мотива приповерхностного слоя. Объемные структуры обусловлены трансформацией кристаллического строения материала. Приведены и обсуждаются результаты экспериментов по целенаправленной трансформации формы кристаллов алмаза.

АРЫКОВ В.С., ГАВРИЛОВА А.М., ДЕДКОВА О.А., КАГАДЕЙ В.А., ЛИЛЕНКО Ю.В. — 2012 г.

В работе выполнена разработка технологии формирования субмикронного затвора GaAs ПТШ длиной 0.5–0.1 мкм и высотой более 0.5 мкм с помощью четырехслойного диэлектрического макета. Использованы методы химического и плазмохимического осаждения из газовой фазы для получения пленок оксида кремния, отличающиеся скоростью травления в буферном растворе плавиковой кислоты. Исследованы различные конструкции многослойной структуры, отличающиеся последовательностью расположения слоев, а также их толщиной. Определены режимы химического и плазмохимического травления диэлектриков, позволяющих формировать макет двойной Т-образной формы. Применение макета сложной формы позволило получить затвор большого поперечного сечения при его малой длине. Показана принципиальная возможность получения затвора ПТШ длиной до Lg = 0.1 мкм с использованием методов фотолитографии, обладающих минимальным разрешением 1.0 мкм.

БАХАДЫРХАНОВ М.К., ЗИКРИЛЛАЕВ Н.Ф., ИСАМОВ С.Б. — 2012 г.

Показана возможность создания фотоприемников ИК-излучения на основе кремния с многозарядными нанокластерами атомов марганца, работающих в области = 1.55–8 мкм. Фотоприемники, изготовленные на основе таких материалов, имеют параметры: спектральная область чувствительности = 1.55–8 мкм; температурная область работы T = 77–250 К; оптимальное электрическое поле Е = 5 В/см; оптимальные размеры V = 3 ? 2 ? l мм3; пороговая чувствительность S = 10-9 Вт/см2; время откликах < 10-6 с.

БАЛИН В.А., ВАСИЛЬЕВ А.Л., ЛОМОВ А.А., НАБАТОВ Б.В., ЧУЕВ М.А. — 2012 г.

Методами двухкристальной рентгеновской дифрактометрии и рефлекторметрии, растровой электронной микроскопии и инфракрасной спектроскопии в диапазоне частот 4000–12000 см-1 выполнены исследования реальной структуры и оптических свойств микронных слоев пористого кремния на подложках Si(111) (Sb). Слои пористого кремния формировались методом электрохимического травления при токе 50 ма/см2 в смеси плавиковой кислоты и этанола в соотношении 1 : 1. Определены структурные параметры слоев: толщина от 6–66 мкм, средняя деформация 4.5 ? 10-4 и плотность 0.72. Показано, что исследуемые пористые слои только в некотором приближении можно считать однородными. Оптические спектры пропускания проанализированы в рамках модели эффективной среды и оценена величина показателя преломления n подложки. Установлено, что подложки Si(111) (Sb) имеют ярко выраженную область прозрачности в спектральном диапазоне 1.05–1.5 мкм. Для восстановления дисперсии оптических констант по спектрам пропускания предложена методика, основанная на математической обработке с учетом реальных геометрических и физических параметров нескольких спектров пропускания путем минимизации функционала 2. Обсуждаются возможности использования предлагаемой методики для определения оптических характеристик тонких слоев и гетероструктур.

МАСАЛЬСКИЙ Н.В. — 2012 г.

Рассматривается методика позволяющая оптимизировать топологические и электро-физические параметры двух затворных КНИ нанотранзисторов с тонкой нелегированной рабочей областью, без перекрытия областей затвора и стока/истока с учетом физических ограничений и технологических требований, не используя 2D моделирование. На основании результатов численного моделирования обсуждаются критерии выбора ключевых топологических параметров транзисторов для реализации требований в соответствии с программой International technology roadmap for semiconductor 2010 edition для перспективных приложений с низким уровнем потребляемой мощности. Совокупный анализ ВАХ транзисторов и таких характеристик вентилей как временная задержка переключения, активная и статическая мощность показывает, что прототипы рассматриваемых устройств применимы для реализации проектов высокопроизводительных СБИС.

ОЛЬЧЕВ С.И., СТЕНИН В.Я. — 2012 г.

Проведено моделирование характеристик чувствительности двухфазных (двухпортовых) субмикронных КМОП инверторов к локальному воздействию отдельных ядерных частиц на примере схем с проектной нормой 0.18 мкм. Установлены зависимости параметров локального импульса тока (его амплитуды и интегрального собранного заряда) с амплитудой напряжения помехи, образующейся на выходе КМОП-инвертора. Амплитуда импульса тока, приводящего к сбою или блокировке состояния двухфазного инвертора, связана со значением выходного тока инвертора в момент формирования амплитудного значения помехи коэффициентом 1.1... 2.2 в зависимости от параметров транзисторов. Пониженная чувствительность двухфазных инверторов к локальным воздействиям объясняется их свойством блокировать передачу импульса помехи существенно большей амплитуды по сравнению с КМОП инверторами традиционной структуры. Значения критического заряда, приводящего к сбою логического состояния схем на основе двухфазного КМОП-инвертора, в 10... 15 раз превышают критические значения для схем с традиционной КМОП-структурой. Если КМОП инверторы осуществляют блокировку помехи без сбоя, допустимая величина заряда возрастает еще в несколько раз.