Микроэлектроника

Научная новизна данной работы заключается в применении известных методов (метод диаметра Фере, метод эквивалентного диаметра) в новой области (проектирование и конструирование элементов в микроэлектронике). Точные измерения размеров зёрен металлических плёнок и пустот в TSV-структурах имеют критическое значение для повышения надёжности и производительности устройств микро- и наноэлектроники. Ручные методы анализа морфологических характеристик материалов требуют значительных временных затрат и подвержены субъективным ошибкам. В данной работе представлен автоматизированный метод расчёта размеров зёрен, основанный на обработке изображений, полученных с помощью растрового электронного микроскопа. В рамках методики применяются два подхода к расчёту среднего размера зёрен: метод диаметра Фере и метод эквивалентного круга. Корреляция между результатами этих методов подтверждает корректность сегментации и высокую точность анализа. Экспериментальные исследования показали, что предложенная методология позволяет эффективно выделять зёрна и пустоты даже на изображениях с низким контрастом и высоким уровнем шума. Полученные результаты демонстрируют универсальность метода, его высокую точность и воспроизводимость, а также возможность интеграции в процессы контроля качества и проектирования микроэлектронных систем. Автоматизация анализа существенно снижает влияние человеческого фактора, сокращает время обработки данных и открывает новые возможности для оптимизации процессов производства устройств микро- и наноэлектроники.

Импульсные нейронные сети, пригодные для аппаратной реализации на основе мемристоров, весьма перспективны для робототехники в силу своей энергоэффективности. Однако алгоритмы обучения с подкреплением с применением таких сетей остаются малоизученными. Одной из ключевых мотиваций применения мемристоров в качестве весов сети является, помимо энергоэффективности, способность их обучения (изменения проводимости) в режиме реального времени за счет наложения импульсов напряжения от пре- и постсинаптических сигналов. В статье представлены результаты численного моделирования импульсной нейронной сети (ИНС) с мемристивными синаптическими связями, приблизительно решающей задачу оптимального управления с использованием следовых переменных для изменений весов, позволяющих приблизиться к обучению с подкреплением в истинном масштабе времени. Показана принципиальная возможность такого обучения в задаче с удержанием шеста на подвижной платформе, приведено сравнение различных функций наград, сделаны предположения о способах повышения эффективности этого подхода.

Проведен анализ возникновения сбоев в сверхбольших интегральных схемах (СБИС) при воздействии импульсного ионизирующего излучения различной природы. Воздействие гамма- или электронных импульсов приводит к сбоям из-за объемной ионизации полупроводниковых структур, которые в СБИС проявляются, в первую очередь, за счет эффектов просадки питания. Проанализированы особенности возникновения сбоев за счет нестационарного тиристорного эффекта и в случае нескольких возможных конкурирующих процессов. Нестационарные поверхностные радиационные эффекты и эффекты быстрого отжига радиационных дефектов могут приводить, в основном, к кратковременным параметрическим отказам, которые в значительной степени зависят от интенсивности излучения. Рассмотрены особенности формирования одиночных сбоев при воздействии импульсных пучков нейтронов, протонов или ионов.

Обсуждаются результаты исследования температурных характеристик простого токового зеркала на высоковольтных КНИ nLDMOS транзисторах с большой областью дрейфа с топологическими нормами 0.5 мк в расширенном диапазоне внешних температур. Экспериментально исследованы характеристики простого токового зеркала при температурах –60, 25, 125 °С. Разработана математическая модель высоковольтного КНИ nLDMOS транзистора с большой DRIFT областью для статического режима в области высоких стоковых напряжений и широкого диапазона окружающей температуры. Из результатов экспериментальных и численных исследований установлен температурный диапазон, в котором передаточная характеристика токового зеркала сохраняет линейность. Он составляет 300 °С от –110 до 190 °С в диапазоне управляющих напряжений от 25 до 55 В. В этом же диапазоне температур коэффициент передачи (зеркальности) линейно зависит от уровня входного тока. На основании полученных данных сформулированы условия определения SOA простого токового зеркала на КНИ LDMOS транзисторах.

C использованием спектрального и зондовых методов диагностики радикального состава и электронной компоненты удаленной плазмы ВЧИ разряда в смеси 50 ٪ Ar/Сl₂ /O₂ проведены исследования низкоэнергетического (E_i ~80 эВ) травления пленки Ru нанометровой толщины в зависимости от давления, ВЧ мощности и относительного содержания Сl₂ /O₂. При 10–30- процентном содержании хлора в плазме наблюдался широкий максимум скорости травления Ru. В плазме такого состава c использованием массива наноконусов аморфного кремния в качестве маски получены вертикальные наностолбчатые структуры Ru высотой 35 нм с расстоянием между ними 10–20 нм. Обсуждается механизм травления Ru в плазме 50 ٪ Ar/Сl₂ /O₂.