Open Access Open Access  Restricted Access Access granted  Restricted Access Subscription Access

Vol 54, No 3 (2025)

Cover Page

Full Issue

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

ДИАГНОСТИКА

Method for automated calculation of grains and voids in metal films and TSV-structures

Dyuzhev N.A., Gusev E.E., Ivanin P.S., Zolnikov V.K., Fomichev M.Y.

Abstract

Scientific novelty of this work lies in the application of well-established methods (Feret diameter method and equivalent diameter method) in a new domain – the design and development of microelectronic components. Accurate measurements of metal grain sizes and voids in TSV structures are critically important for improving the reliability and performance of micro- and nanoelectronic devices. Manual methods for analyzing the morphological characteristics of materials are time-consuming and prone to subjective errors. This paper presents an automated approach for calculating grain sizes based on the processing of scanning electron microscope (SEM) images. The methodology incorporates two approaches for calculating the average grain size: the Feret diameter method and the equivalent circle method. The correlation between the results of these methods confirms the validity of the segmentation and the high accuracy of the analysis. Experimental studies demonstrate that the proposed methodology effectively identifies grains and voids, even in low-contrast and noisy images. The results confirm the versatility, high accuracy, and reproducibility of the method, as well as its potential for integration into quality control and microelectronic system design processes. The automation of analysis significantly reduces the human factor, shortens data processing time, and opens up new opportunities for optimizing the manufacturing processes of micro- and nanoelectronic devices.

Mikroèlektronika. 2025;54(3):193-201
pages 193-201 views

Structure of thin titanium nitride films deposited by magnetron sputtering

Isaev A.G., Rogozhin A.E.

Abstract

This review paper is focused on the structure of thin titanium nitride films formed by magnetron sputtering. A model of film growth depending on the deposition temperature and nitrogen flow is considered. This model is compared with experimental results. The effect of annealing on the structure of titanium nitride films is described.

Mikroèlektronika. 2025;54(3):202-212
pages 202-212 views

MEMRISTORS

Reinforcement learning of spiking neural networks using trace variables for synaptic weights with memristive plasticity

Kulagin V.A., Matsukatova A.N., Rylkov V.V., Demin V.A.

Abstract

Impulse neural networks, suitable for hardware implementation based on memristors, are very promising for robotics due to their energy efficiency. However, reinforcement learning algorithms using such networks remain poorly understood. One of the key motivations for using memristors as network weights is, in addition to energy efficiency, their ability to learn (change conductivity) in real time by superimposing voltage pulses from pre- and postsynaptic signals. The article presents the results of numerical modeling of a spiking neural network (SNN) with memristive synaptic connections, which approximately solves the optimal control problem using trace variables for weight changes, allowing one to approach reinforcement learning on a true time scale. The fundamental possibility of such training in the task of holding a pole on a moving platform is shown, a comparison of various reward functions is given, and assumptions are made about ways to increase the effectiveness of this approach.

Mikroèlektronika. 2025;54(3):213-223
pages 213-223 views

STABILIZATION OF MEMRISTOR CELL STATES DURING INITIAL SWITCHING PROCESS AFTER FORMING

Fadeev A.V., Rudenko K.V.

Abstract

A self-consistent model describing the break/restoration of a conducting channel-filament in a memristor cell based on the transport of oxygen vacancies in transition metal oxides is build. The stabilization of the memristor cell conductivity during initial switching from a low-resistance state to a high-resistance state and back is studied.

Mikroèlektronika. 2025;54(3):224-231
pages 224-231 views

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Features of upsets formation in VLSI under pulsed ionizing radiation

Chumakov A.I.

Abstract

The analysis of upset occurrence in very large-scale integrated circuits (VLSI) under the influence of pulsed ionizing radiation of various nature is carried out. Upsets in VLSI under gamma or electron pulses, first of all, are determined the effects of rail span collapse, due to volume ionization of semiconductor structures. The features of upsets occurrence due to the non-stationary latchup and several possible competing effects are analyzed. Non-stationary surface radiation effects and fast annealing of radiation defects can lead, mainly, to temporary parametric failures, which depend on the dose rate. Single event effects under the influence of pulsed beams of neutrons, protons or ions are considered.

Mikroèlektronika. 2025;54(3):232-240
pages 232-240 views

ПРИБОРЫ

Temperature characteristics of a simple current mirror on silicon high-voltage nLDMOS with a large drift area

Novoselov A.S., Gusev M.R., Masal’skii N.V.

Abstract

The results of a study of the temperature characteristics of a simple current mirror on high-voltage SOI nLDMOS transistors with a large drift area with topological norms of 0.5 microns in an extended range of external temperatures are discussed. The characteristics of a simple current mirror at temperatures of –60, 25, 125 °C have been experimentally studied. A mathematical model of a high-voltage nLDMOS transistor with a large DRIFT region has been developed for static operation in the field of high drain voltages and a wide range of ambient temperatures. Based on the results of experimental and numerical studies, a temperature range has been established in which the transfer characteristic of the current mirror retains linearity. It is 300 °C from –110 to 190 °C in the control voltage range from 25 to 55 V. In the same temperature range, the transmission coefficient (specularity) depends linearly on the input current level. Based on the data obtained, the conditions for determining the SOA of a simple current mirror on SOI LDMOS transistors are formulated.

Mikroèlektronika. 2025;54(3):241-250
pages 241-250 views

ТЕХНОЛОГИИ

NANOSTRUCTURED RUTHENIUM ETCHING IN THREE-COMPONENT Cl2/O2/Ar PLASMA

Amirov I.I., Izyumov M.O., Lopaev D.V., Rakhimova T.V., Kropotkin A.N., Voloshin D.G., Palov A.P.

Abstract

Using spectral and probe diagnostic methods for the radical composition and electronic component of the removed plasma of an RF discharge in a mixture of 50 %Ar/Сl2 /O2, low-energy (Ei ~80 eV) etching of a nanometer-thick Ru film was studied depending on pressure, RF power, and relative content of Сl2 /O2. With a 10–30 percent chlorine content in the plasma, a wide maximum of the Ru etching rate is observed. In a plasma of this composition, using an array of amorphous silicon nanoconuses as a mask, vertical nanoconded Ru structures with a height of 35 nm and a distance between them of 10–20 nm were obtained. The mechanism of Ru etching in plasma of 50 %Ar/Сl2 /O2 is discussed.

Mikroèlektronika. 2025;54(3):251-260
pages 251-260 views

Self-assembly of 3d mesostructures using local ion-plasma treatment

Babushkin A.S., Selyukov R.V., Amirov I.I., Naumov V.V., Izyumov M.O.

Abstract

The technology of self-assembly of three-dimensional cubic mesostructures is presented, based on ion-plasma action on certain local areas of flat blanks formed from Cr and Cr/SiO2 films. The driving force of self-assembly is the stress gradient arising in chromium during ion bombardment in the plasma of Ar RF induction discharge. Folding of the blank into a three-dimensional structure occurs when the elements of the blank are suspended as a result of etching of the underlying silicon.

Mikroèlektronika. 2025;54(3):261-270
pages 261-270 views

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».