Вестник УлГТУ

Cite. Elizaveta A. Garanzha, Yaroslav O. Fokin, Andrew B. Klimovsky Methods for improving the reliability of transistors // Bulletin of Ulyanovsk State Technical University 113(1), 53-56 (2026).

Abstract. In the context of continuously shrinking design rules and increasing packing density of integrated circuits (ICs), the problem of ensuring their long-term reliability becomes critical. The issue of reliability assurance for ICs is directly related to the design solutions adopted during their development and their manufacturing technology. Since transistors are the key elements of ICs, their degradation directly determines the reliability of the entire device. This article is devoted to a comprehensive analysis of modern methods for enhancing the operational reliability and stability of characteristics of silicon transistors. The aim of this work is to review and analyze modern approaches, which can be divided into several categories: design, technological, circuit-engineering, and others. The first category examines design methods, such as the introduction of protective structures and the optimization of gate geometry. The second category provides a detailed analysis of technological innovations: the application of modern materials (e.g., dielectric materials) to reduce leakage current, as well as advanced surface passivation techniques. It is shown that only the synergistic application of the considered design and technological solutions allows for a significant increase in the stability of transistor current-voltage characteristics, resilience to electromagnetic influences, and, consequently, an extension of the service life of the entire device.

Keywords: transistor, reliability, characteristics, technology, methods, crystal

Цитата. Елизавета Александровна Гаранжа, Ярослав Олегович Фокин, Андрей Борисович Климовский Методы повышения надёжности транзисторов // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2026. №1. С. 53-56

Аннотация. В условиях постоянного уменьшения проектных норм и роста плотности компоновки интегральных схем (ИС) проблема обеспечения их долговременной надёжности становится критической. Проблема обеспечения надёжности интегральных микросхем (ИМС) непосредственно связана с конструкторскими решениями, принятыми при их проектировании, и технологией их изготовления. Поскольку транзисторы являются ключевыми элементами ИМС, их деградация напрямую определяет надёжность всего изделия. Настоящая статья посвящена комплексному анализу современных методов повышения эксплуатационной надёжности и стабильности характеристик кремниевых транзисторов. Целью настоящей работы является проведение обзора и анализ современных подходов, которые можно разделить на несколько категорий: конструкторские, технологические, схемотехнические. В первой рассматриваются методы проектирования, такие как введение защитных структур, оптимизация геометрии затвора. Во второй категории детально анализируются технологические инновации: применение современных материалов (например, материалов диэлектриков) для снижения тока утечки, а также передовые методы пассивации поверхностей. Показано, что только синергетическое применение рассмотренных конструкторских и технологических решений позволяет существенно повысить стабильность вольт-амперных характеристик транзисторов, устойчивость к электромагнитным воздействиям и, как следствие, увеличить срок службы всего изделия.

Ключевые слова: транзистор, безотказность, характеристики, технология, методы, кристалл

doi: 10.61527/1684-7016-2026-1-53-56