Радиационно-термические процессы в кремниевых биполярных структурах и их влияние на электрофизические параметры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат технических наук Лагов, Петр Борисович

• Лагов, Петр Борисович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лагов, Петр Борисович

ВВЕДЕНИЕ;.,.,.,.

ГЛАВА I. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУРАХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ БЫСТРЫХ ЭЛЕКТРОНОВ И ТЕРМИЧЕСКОГО ОТЖИГА.

1.1. Объемные радиационные эффекты в монокристаллическом кремнии при облучении быстрыми электронами.12.

1.1.1. Первичные физические процессы.

1.1.2. Механизм образования, физическая природа и энергетический спектр "глубоких" радиационных центров.

1.1.3. Термостабильность и кинетика отжига радиационных центров.

1.1.4. Влияние радиационных центров на электрофизические характеристики.

1.1.5. Влияние технологических факторов на параметры радиационных центров в полупроводниковых структурах.

1.1.6. Особенности накопления радиационных центров в области пространственного заряда р-п перехода.

1.2. Поверхностные радиационные эффекты.

1.3. Изменение характеристик биполярных кремниевых структур при облучении быстрыми электронами.42.

1.3.1. Диодные структуры.

1.3.2. Транзисторные структуры.

1.3.3. Емкостные свойства р-п перехода.

1.4. Выводы и постановка задач исследований.

ГЛАВА II ХАРАКТЕРИСТИКИ ИССЛЕДУЕМЫХ СТРУКТУР И ИХ

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ И АППАРАТУРА.

2.1. Обоснование выбора типов биполярных кремниевых структур, их конструктивно-технологические особенности и характеристики.

2.2. Методики и оборудование радиационной обработки быстрыми электронами и термического отжига,.

2.3. Методики и аппаратура измерения вольт-фараднгых характеристик и релаксационной спектроскопии глубоких центров в полупроводниковых структурах.,.,,,,.6'.

2.3.1. Методика релаксационной спектроскопии глубоких уровней

РСГУ).6:

2.3.2, Измеритель релаксации емкости.6:

2.4. Аппаратура и методика измерения вольт-амперных характеристик диодных и транзисторных структур.,,,,,

2.5. Методики и аппаратура измерения импульсных параметров биполярных структур,,.,.,,,,,,,.,,,,.,,,,.

2.5.1. Методики и аппаратура измерения времени восстановления ооратного сопротивления диодных структур.

2.5.2. Методика и аппаратура измерения времени рассасывания транзисторных структур.

2,7. Установка для исследования инжекционной и температурной зависимостей коэффициента передачи тока базы транзисторных структур.

ГЛАВА III КИНЕТИКА НАКОПЛЕНИЯ И ОТЖИГА РАДИАЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ (РЦ) В АКТИВНЫХ ОБЛАСТЯХ КРЕМНИЕВЫХ БИПОЛЯРНЫХ СТРУКТУР РАЗЛИЧНЫХ К ОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВАРИАНТОВ.

3.1, Кинетика накопления РЦ в базовых и коллекторных областях кремния n-типа диодных и транзисторных структур.

3.2. Кинетика накопления РЦ в базовых и коллекторных областях кремния р-типа транзисторных структур.

3.3. Кинетика отжига РЦ в активных областях кремния п- и р-типа кремния диодных и транзисторных структур.

3.4, Кинетика накопления и отжига РЦ в базовой области кремния n-типа диодных р -п структур, изготовленных с диффузией рекомоинациоинои примеси золота.

3.5. Особенности энергетического спектра РЦ при облучении диодных р+~п структур быстрыми электронами с высокой плотностью потока.•

3.6. Методика определения содержания кислорода в п-областях кремния исследуемых структур по соотношению концентраций А-и Е-центров. - ■

ГЛЛГ.Л IV. УЛУЧШЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ПОВЫШЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ДИОДНЫХ СТРУКТУР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Р \ДИЛ1 ДНО! И Ю-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (РТО).11:

4.1. Улучше иие импульс но-частотных параметре в,.,,,.,,.,.,.,.,.,.,,. 1.1

4.2. Улучшение прямой и обратной ветви В АХ.11*

4.3. Оптимизация режимов РТО диодных структур для получения наилучшего сочетания статических и динамических параметров.,.

4.4. Повышение радиационной стойкости.,

4.5. Результаты использования радиационно-термической обработки по улучтпению комплекса электрических параметров диодных структур.

ГЛАВА V УЛУЧШЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ. ПАРАМЕТРОВ И ПОВЫШЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.

5.1. Улучшение импульс но-частотных параметров,,,,,.,.,. ,13.

5.2. Оптимизация режимов РТО транзисторных структур для получения наилучшего сочетания статических и динамических параметров,,,.,.,,,,,,,,.,.,,,,,,.,,,,,,,,,.,. ,,,,,.,.,,,,,,,,,,,,,.,,,,.,.

5.3. Улучшение инжекционной и температурной зависимости коэффициента передачи тока,

5.4. Повышение радиационной стойкости.,,.,,.,,.,.

5.5. Результаты использования радиационно-термичес кой обработки по улучшению комплекса электрических параметров транзисторных структур.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиационно-термические процессы в кремниевых биполярных структурах и их влияние на электрофизические параметры»

В настоящее время радиоэлектронная аппаратура (РЭА) используется во всех сферах человеческой деятельности, начиная от простейших бытовых устройств и заканчивая сложнейшими аэрокосмическими комплексами. Важнейшими компонентами РЭА являются полупроводниковые дискретные приборы и .интегральные микросхемы, основным рабочим элементом которых служит неоднородная полупроводниковая структура, формируемая путем создания в приповерхностном слое монокристаллической (наиболее часто кремниевой) пластины областей с различным типом и величиной электропроводимости (плапарная технология),

В последние десятилетия накоплены значительные экспериментальные данные по радиационному материаловедению полупроводников и получили развитие теория и практика физических процессов, протекающих в кремнивых неоднородных приборных структурах при воздействии различных видов радиации в условиях эксплуатации и испытаний. С другой стороны, на многих предприятиях электронной промышленности для регулирования и улучшения ряда электрических параметров кремниевых приборов, интегральных микросхем и исходных монокристаллических подложек начато успешное технологическое использование радиационно-термическнх обработок (РТО), состоящих из последовательных операций облучения высокоэнергетичньши частицами и термического отжига.

Эффективность использования РТО обусловлена возможностью контролируемого введения термостабильных радиационных центров (РЦ) в активные области микроэлектрон н ых структур, которые действуют в полупроводнике подобно донорам., акцепторам и глубоким рекомбинационным центрам химической природы. При достаточно высоких концентра.циях РЦ вза имодействие свободных, носителей заряда с ними может определять электрофизические характеристики активных областей структур, а следовательно, электрические пара метры приооров и микросхем.

Важное преимущество и перспективность РТО для решения многие практических задач в конце цикла изготовления структур заключается в том, что она является низкотемпературной (введение РЦ обусловлено "холодным" массопереносом при смешении атомов из узлов кристаллической решетки на операции облучения, а диапазон температур операции отжига не превышает 350:500 °С) и не приводит к размытию диффузионных и имплантационных профилей основных легирующих примесей и нарушению контактной металлизации. Данная особенность РТО с учетом вариации различных режимов дает возможность получения структур с принципиально новым сочетанием электрофизических и электрических параметров на базе обычной маршрутной технологии, что крайне важно в современных экономических условиях.

Актуальность работы. Постоянное расширение и усложнение спектра задач, решаемых с использованием современной радиоэлектронной аппаратуры, требует значительного улучшения большинства электрических параметров и характеристик используемых полупроводниковых приборов. Наиболее очевидна проблема улучшения комплекса статических и динамических параметров выпускаемых биполярных диодов и транзисторов, потенциал которых казалось бы уже полностью исчерпан. В связи с этим, актуальной представляется материаловедческая задача исследования особенностей и установления основных закономерностей кинетики накопления, перестройки и отжига РЦ в различных активных областях кремниевых диодных и транзисторных стуктур при изменении в широком диапазоне режимов и условий проведения операций облучения и отжига. Решение этой задачи при одновременном контроле электрофизических параметров п реобла дающи х. РЦ и электрических параметров орт полярных диодных и транзисторных структур, по нашему мнению, позволит осуществить физически обоснованный выбор оптимальных режимов РТО, способных значительно улучшить комплекс электрических параметров и повысить радиационную стойкость структур.

Цель диссертационной работы - на основе экспериментального исследования кинетики накопления, перестройки и отжига РЦ б активных областях биполярных структур при облучении быстрыми электронами и термическом отжиге, выбрать физически обоснованные режимы и условия проведения операций РТО и оценить эффективность их интеграции с традиционной технологией для получения качественно новых биполярных диодных и транзисторных структур со значительно улучшенным комплексом основных электрических параметров.

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы следующие зада ч и :

1. Установить закономерности образования., перестройки и отжига глубоких РЦ в активных, областях биполярных структур в процессе проведения операций облучения быстрыми электронами и термического отжига.

2. Выявить особенности энергетического спектра и характеристик РЦ, образующихся при "глубоком" облучении и облучении с повышенной плотностью потока быстрых электронов.

3. Изучить динамику изменения электрических параметров и характеристик диодных и транзисторных структур при различных режимах и условиях операций РТО и установить их взаимосвязь с характеристиками преобладающих в активных областях РЦ.

4. Разработать физически обоснованные рекомендации по оптимизации режимов проведения операций радиацио нно-термической обработки для. обеспечения максимального быстродействия диодных и транзисторных структур при улучшении всего комплекса электрических параметров и повышения радиа. ционной стойкости.

5. Провести отбор, наладку и усовершенствование необходимой аппаратуры для проведения измерений элекрофизических параметров РЦ и основных электрических параметров и характеристик исследуемых структур.

Работа проводилась в лабораториях кафедры Полупроводниковой электроники и физики полупроводников МИСиС в соответствии Координационным планом научно-исследовательских работ Академии Наук, Вузов и электронной промышленности по проблеме "Радиационная физика и радиационная технология полупроводников"» планом хоздоговорных работ МИСиС и работ по Единому заказ-наряду Минобразования РФ. .

I !ау ч паи новизна результатов работы состоит в следующем:

- установлено, что при потоках быстрых (6 МэВ) электронов Ф < 1016 см 2 скорости образования РЦ с участием основной легирующей примеси пл и с. участием остаточных примесей т|0 в активных областях кремниевых структур, изготовленных по эпитаксиально-плаиарной технологии на "'кислородных" пластинах кремния (выращенных по методу Чохральс.кого), можно связать соотношением, учитывающим уровень легирования Ид конкретной области структуры: Пл / т)о = к-(Кл/Ыо), где к = 50 ±10, М0 ~ (1 ~ 2)-10!8 см"3;

- установлено, что когда накопленная концентрация РЦ достигает 30-И0 % от концентрации легирующей примеси (обычно при Ф > 10!6см ") снижается скорость образования РЦ типа вакансия-легирующая примесь, а РЦ с участием основных остаточных примесей - возрастает. Отмечено при этом появление нового типа РЦ с уровнем Ее - 0.50 эВ (возможная природа У-У-О или УуО);

- из результатов исследования кинетики термического отжига РЦ в активных областях кремния п- и р-типа диодных и транзисторных структур показано, что уменьшение эффективной концентрации РЦ на операции отжига и, соответственно, восстановление электрофизических параметров активных областей структур с ростом уровня исходного легирования происходит при более низких температурах, что создает физические предпосылки для управления комплексом электрических параметров биполярных структур путем выбора оптимальных режимов операций облучения и отжига; эксперименталыю установлено, что облучение диодных р+-п структур быстрыми электронами при повышенной плотности потока (<р0 = 2-Ю1"" см 2-с 1 обеспечивает нагрев пластин со структурами до температур 300 320 °С и приводит к росту скорости образования сложных РЦ Ес - 0.36, Ес- 0.50, Еу + 0,38, Е\; + 0,48 эВ с. участием дивакансий, остаточного кислорода, углерода и др. обладающих высокой термостабильностью, большими и симметричными значениями сечений захвата носителей заряда (электронов и дырок), и обеспечивающих высокий теми рекомбинационных процессов.

Пра ктич е с к а я поле з н ост ь работы:

1) на основе полученных результатов исследования кинетики накопления РЦ в областях кремния п-типа исследуемых структур, разработана методика определения содержания кислорода в кремнии по соотношению концентраций А-1-1 Е-центров, рассчитанных из спектров РСГУ.

2) Выявленные особенности кинетики накопления РЦ в базовой области кремния п~типа исследуемых диодных рт-п структур яри повышенной плотности потока быстрых электронов были использованы при оптимизации режимов радиационно-термической обработки в целях значительного улучшения, комплекса статических и динамических параметров диодных структур, повышения их радиационной стойкости, сокращения длительности операции облучения и исключения операции термического отжига.

3) Полученные закономерности кинетики накопления и отжига РЦ в базовых и коллекторных областях кремния п- и р-типа исследуемых транзисторных структур в зависимости от уровня легирования, потока облучения, условий отжига позволили осуществить физически обоснованный выбор режимов технологических операций облучения быстрыми электронами и отжига для целей улучшения комплекса статических и динамических параметров биполярных ■транзисторов. повышения их радиационной стойкости, восстановления параметрического брака в производстве.

Рекомендации по оптимизации радиационно-термической обработки для улучшения комплекса электрических параметров диодных и транзисторных структур апробированы и используются в технологических маршрутах изготовления импульсных диодов и маломощных высокочастотных транзисторов в ГосНИИ "Сапфир'", Александровском заводе полупроводниковых приборов, опытном заводе НИИ "Молекулярной электроники".

Ос но в н ьте результаты и и ол о же н и я, ни мое и м ы е на з а щиту:

1) Результаты исследования закономерностей кинетики накопления и отжига радиационных центров, образующихся в активных областях п- и р-типа диодных и транзисторных кремниевых эпитаксиально-планарных структур в зависимости от уровня легирования, потока и плотности потока быстрых (6 МэВ) электронов и условий отжига.

2) Методика определения содержания кислорода в областях кремния п-типа по соотношению концентраций А- и Е-центров, рассчитанных из спектров релаксационной спектроскопии глубоких уровней.

3) Результаты использования радиационно-термической обработки при "глубоком" облучении быстрыми электронами с повышенной плотностью потока для получения диодных структур с качественно новым, удовлетворяющим современным требованиям разработчиков РЭА сочетанием электрических параметров и повышенной стойкостью к статической и импульсной рад,нации.

4) Результаты использования разработанных режимов "глубокого" облучения и термического отжига для получения биполярных транзисторных структур с принципиально новым сочетанием электрических параметров и характеристик, повышенной радиационной стойкостью.

Диссертационная работа выполнена в .лабораториях кафедры ППЭ и ФПП МГИСиС в 1994-1999 гг. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю - профессору, доктору технических наук Е.А.Ладыгину за постоянное внимание к данной работе, профессору И.Н.Г'орюнову и старшему-научному сотруднику А .М.Мус алитину - за помощь в проведении экспериментов.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Лагов, Петр Борисович

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях и научно-технических отчетах:

I. Ладыгин Е.А., Лагов П.Б,, Осипов Г .А. Повышение быстродействия диодных матриц при обработке быстрыми электронами. /V Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на РЭА. 1996. Вып. 1 - 3, С. 101 -105.

2, Ладыгин Е.А., Лагов П.Б., Осипов Г.А, Улучшение усилительных, импульсных и температурных характеристик кремниевых маломощных транзисторов при обработке быстрыми электронами и отжиге. /У Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на РЭА. 1996. Вып.

1- 3, С. 95- 100,

3. Лагов П.Б., Ладыгин Е,А. Повышение радиационной стойкости кремниевых биполярных п-р-п и р-п-р транзисторов к импульсному и статическому излучению при радиационно-термической обработке. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на РЭА. 1998. Вып. 1 - 2„

С, 114-117.

4. Лагов П.Б,, Ладыгин Е.А. Преимущества высокотемпературного технологического облучения диодных матричных структур, применяемых, в бортовой аппаратуре. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на РЭА, 1998. Вып. 1 - 2, С. 118 - 120,

5. Лагов П.Б., Ладыгин Е.А. Кинетика накопления глубоких радиационных центров в неоднородных кремниевых структурах. // Известия вузов. Материалы электронной техники. 1999. № 1, С. 53 - 55.

6. Лагов П.Б. Использование быстрых электронов для улучшения комплекса электрических параметров биполярных кремнивых структур. // Тезисы докладов н,-т. конференции "Материалы и изделия из них под воздействием различных видов энергий". - М,: ВИМИ. 1999, С. 64 - 66.

-166 фхгзичсских закономерностей и механизмов повреждения полупроводниковых приборов и микросхем при воздействии излучений СВВФ. // Отчет о научно-исследовательской работе. Шифр темы «Юпитер-1». - М.: МГИСиС (ТУ), 1996 г. - 160 с.

8. Исследование физических основ электронно-ионных процессов при создании приборов микро- и оптоэлектроники и физики деградации структур при лучсиглх лсздсйстпиях./.' Отчет о научно-исследовательской работе. Шифр темы 3035042. - М. : МГИСиС (ТУ). 1999 г. - 150 с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На оснований проведенных исследований сделаны следующие выводы, I) В результате исследования кинетики накопления глубоких РЦ в активных областях кремниевых биполярных структур из спектров РСГУ выявлена качественно общая закономерность - на операции облучения исследуемых структур при концентрациях легирующей примеси NA > 5-10'6 см"" независимо от ее типа (фосфор или бор) по скорости образования преобладают центры типа „^^^„^„^ „ртт,^/,, /ллг>\ {\г.т>\ í'V.V.P'k п^рт та а ю16 /-т'"3

BuKab-Cjrijí—ys-Ci irliJ у upnJiCi,r> 1 J> \ т \\-\-u/. 1 lykL J.N д -ч J-Ц/ viVi преимущественно образуются центры с участием точечных дефектов и остаточных примесей - кислорода и углерода (V-V), (V-O), (V-V-OV (С-У-О).

2) В результате экспериментальных исследований кинетики накопления РЦ в кремниевых структурах в зависимости от потока быстрых электронов (Ф = 10'4 -г 10" см2) установлено, что скорость образования ряда наблюдаемых РЦ до (Ix i'; 10* см практически постоянна. При дальнеихи.е1*1 наооре потока скорость образования РЦ типа вакансия - легирующая примесь начинает плавно снижаться. Эта закономерность проявляется тогда, когда накопленная концентрация РЦ „/■•ivtl , V, f. :-J-¡ Л С\ 0/ ,"\гт. Т,Л1ТТГЛТТГППР1ГТТТ1 Л . iTÍTÍl Т~Т - 1ТЧЛТ1 ПГ\ТТ1*АЛТТ 1 Í >-\~Г'Т 1 О ^ ^ АЛ ~ jl ±хх cíe Г —rv /о Ох -V WI ¡; i^ i 1 ¡ j' 11 í Í|!! í í [J > i v /, i м i i ;; j • ¿ Ii í 11. i lpxi : lv -'i возрастает скорость образования РЦ с участием основных остаточных примесей (кислорода и углерода) и появляется новый РЦ с уровнем Ес - 0,50 эВ (возможная природа V-V-O или VvO). Обоснована количественная оценка методики ''глубокого'' облучения для областей кремния различной степени легирования,

3, На основе результатов исследования кинетики термического отжига РЦ в базовых и коллекторных областях кремния п- и р-типа диодных и транзисторных структур показано, что уменьшение эффективной концентрации центров в ходе операции отжига и, соответственно, восстановление электрофизических параметров кремния в соответствующих областях полупроводниковьтх структур с ростом уровня исходного легирования происходит при более низких температурах.

4. В ходе исследования кинетики накопления и отжига РЦ в базовых областях

-г ^

-Л А Л ТТТТ О гл „ Т'Т-Т ТТ Г5 Л ГТ/"ч Л ТТ { ГУ ТЛ . О П 'ШТЛТ 7Л7 ТТ ГГЛ Л ПТХ /"Ч Т> ТТТТ Г ТЛГ Тч"» У7 /"Ч Л >Г АТЖ ГТ Л ТТ Т.Т<-\ Т Т ГТ/~Ч тт

ХЧ^С.^ЛХХХХХУ! Х1 I ХХ111.Х ]г/ ХА х у ХЧ X V % ■! XX-X СХ^Ч^Х^Ц-ХХАХХ^ХЛ. АхЧ/ЛГА. примесью золота, установлен значительный разброс концентрации электрически активного золота. Показано, что энергетический спектр образующихся при облучении РЦ в структурах с золотом и без золота практически идентичен. Отмечен рост концентрации электрически активного золота после облучения быстрыми электронами.

Ч |,^Т/Г,ТТОТ1Т1Л/ТОТ.ТТД ЛТ ТТГ\ ЛГГТД Т.Т/~ЧТЗ Л ОТТ»-у ТТТП ЛЛТТТ/ЛТТТТО А ПА Д ХТТ. ту 1Л '.. Г* Д/фТ пл . ХЧЧ. XX Ч^ ЛГХ-'ЛХК^ XX X »О-' Х.-ОХД.Ч-' у ч. X ЧХХХ^УХ-Ь и^хш II V Ч' Х.у ХЧХХХХ'. (/*,ХХ^</-Л1ХЛ.Х>Х.Л. АЛ Ъ 1 у IV 1 | р быстрыми электронами при повышенной плотности потока обеспечивает нагрев гхл ал^тпт ■ / . г-т'птп^т-пэштт ил ' ^ О Г\ 'С гт ) т ул :; I:, л т.- , л т^ I г.л п (."тг,

1. хаН - ■ ^ ¡у у у рл -1;/у > 1 х у у ^ V V/ - уь 11р£А.оОД.1гА 1 л у ос.-ш чЬЫаЮ скорости образования сложных РЦ Ее •- 0,36, Еу + 0.38. Е- - 0,50, Еу + 0.48 эВ с участием дивакансий, остаточного кислорода, углерода и др. По сравнению с РЦ с участием легирующих примесей указанные центры обладают более высокой термостабильностью, бо'лыпими и симметричными значениями сечений захвата носителей заряда (электронов и дырок) и обеспечивают более высокий темп пекомбинапии за счет более глубокого энергетического положения в заплетенной

X" .1.' А .А ' зоне.

6, Разработана методика определения содержания кислорода в областях кремнии п-типа по соотношению концентраций А- и Е-центров, рассчитанных из спектров РСГУ.

7. Выявленные физические закономерности кинетики накопления и отжига РТД позволили сделать вывод, что при проведении РТО биполярные диодные и тпаттзистооньте стпчлступы ттелесообпазнее подкрпгать ''глубокому" обличению, - X "" "" ХГ J ' ./ X 1 ' X ~ ' ! А J J J

Введение в маршрутную технологию диодных структур типа 2Д906 РТО в оптимально выбранных режимах ("'глубокое" облучение быстрыми 6 МэВ г—V -а Л -Г 7-г-г>»-\ у—\ ТГ-П.1ГГ ТТ -»-ч Т Т ТТ Г> Т I Е" ТТ (•"» ТТТТ Г"\ ~ Т ТТ Л ПФТТ ТТ ГТ /■"ЧГП/—V ТГ ГЧ ~~ ^ . ] ' Л1,) г Г\ О . 1 1 Г"» ,Т — ^ электронами и^Ж иившшсадОи и;ш111и!хп иилиг.и — ->* IV 1.Ш , у,» — ^¿».1 ,

Тобд = 310 ± 10 "'С) позволило получить следующие положительные результаты:

-улучшить импульс но-частотные параметры 1!Т и 1Ир в 300 4 400 раз и снизить в 2 3

21 п п тх-»7 '•г отзт!.-" П-. г/легГ'Г ^г тл л ^ пгг* ггм т т> т» Л ^ г нп ггт. т •-> г.ттп { А \ Л- 7 ") Ч люи 1.-1.-'V АС^Ш^рШ ) рг>1 .ОО шМи.и ¿Л,!"! 4.114 о Ч-'11 е. V - - » 1-е».'

I >~\ ТЛ Г' П ^ТТТТТГ 11 /•ЧТТТТТ'ПТТТТ Л ТХ рк П О -у АТТ >~\ л П 1 ^О * О/Л Л 14 /1 Г^тт ■ЭХК^.-Л.ХЛ.у 1 и-Ц,*! рич, 1-1111 \jilL 1 ГУ Слийоип 1 О 1 ж "V" 1^11 Ц»

-снизить значения параметров и,., и и Г 5: не 25 ч- 40 °/о (в "овжимах изменений по ТУ), резко улучшить теплофизические. условия эксплуатации диодов в частотных схемах и уменьшить в 8 10 раз значения рассеиваемой мощности; -улучшить .электропрочность диодных структур, повысить пробивные напряжения на 40 50 %, снизить значения барьерной емкости диодных структур в 8 10 раз; -повысить стойкость диодных структуру к статической (в 1,5 -г 2 раза) и импульсной (в 5-4-6 раз) радиации,

8. Ввведение в маршрутную технологию транзисторных п-р-п (2Т312. КТ315. ВР422) и р-п-р (2Т313. КТ361, ВР423) структур РТО в оптимально выбранном режиме {оолучение: Ф - 2-10 см , отжиг: х — з50 С, 60 мин) позволило получить следующие положительные результаты:

-улучшить импульсные параметры тй в 50 4- 100 раз и снизить в 2 4 3 раза их

О ^ ¿Г^Ч^ТЧ! /-^'Т1 ПП/-. 'Т^ТГ-Г-.Т Т Т". «ТТ^ТТЧ^АТТО ( /СО . 1 ^С1 1

1ъ о г : г. ¡уинл. ¡уи 1 у - >■'.' долх у х у '—ч.'ч,-- \ — < i ,./ ^—) уел о в и й э к с плу а та ц и и;

-получить, более оптимальное сочетание частотных и усилительных параметров: т - 400 4- 450 МГц, Ь-2!Г. = 60 4 80;

-ослабить в 2 4- 3 раза зависимость коэффициента передачи от уровня инжекции и температуры в рабочем диапазоне токов коллектора и температур;

-улучшить электропрочность транзисторных структур, повысить пробивные напряжения эмиттерного и коллекторного переходов на 20 4- 30 %;

-повысить стойкость транзисторных структур к статической и импульсной радиации в 3 4- 4 раза при одновременном уменьшении различий в стойкости п-р-п и р-п-р структур.

Таким образом, использование выявленных физических закономерностей при ''глубоком" облучении кремниевых биполярных структур в ходе

Л Г» Д Т/ТТ.ГТТПГ'Т/АТ'Г; Т! г; Л I П Т> т;|тх СТ ОТГЛ О ГТу-Ч'ЛтТ -, л Г"Т'>,1 Л ТТ А \ Т7Т. : > . ! "I 3 ТГ'. Д 1Т "> П П ГТ Т.Т V

ЛЛр^ИХАНАХ.'^ХЧи! ^ АА\^ АХО-•^-'ХАСААХ ЕА,>А А А ~—' АЗ Л Л ^-У.! ií . .1 X I I А^Х,.,',,.^ (.Л Ах XX А ^ САХА Г А А ААХАХ-Т. п-р-п и р-п-р этштаксиальяо-планаряых структур позволило получить приборы с принципиально новым сочетанием электрических параметров и характеристик.

Работа проводилась в лабораториях кафедрьт Полупроводниковой электроники и физики полупроводник©в МИСиС . в соответствии Координационным планом научно-исследовательских работ Академии Наук, Вузов и электронной промышленности по проблеме "Радиационная физика и радиационная технология полупроводников5', планом хоздоговорных работ МИСиС и работ по Единому заказ-наряду Минобразования РФ, Основные результаты работы доложены на: VI межотраслевой научно-технической конференции "Воздействие ионизирующих излучений на РЭА, ее элементы и материалы. Методы испытаний и исследований" (г. Лыткарино, НИИП, 4-6 июня 1996 г.).

Первой Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния "Кремшш-96'' (г. Москва, МГИСиС, 19 -22 ноября 1996 г.).

- Всероссийской научно-технической конференции по радиационной стойкости электронных систем "Стойкость-98" (г. Лыткарино, НИИП, 2-4 июня 1998 г.).

- Первой Российской летней школе молодых ученых и специалистов по материаловедению и физико-химическим основам технологий монокристаллического кремния "Кремниевая школа - 98" (г, Москва, г. Черноголовка, 2-7 ионя 1998 г.).

Научно-технической конференции "Материалы и изделия из них иод воздействием различных видов энергий" (г, Москва, ВИМИ, 21 — 22 апреля 1999 г.).

- Всероссийской научно-технической конференции по радиационной стойкости электронных систем "Стойкость-99" (г. Лыткарино, НИИП, 1 - 3 июня 1999 г.).

- ежегодных научных конференциях МГИСиС 1995 - 1999 гг.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лагов, Петр Борисович, 1999 год

1. Кулаков В.М., Ладыгин Е.А., Шаховцов В,И, и др. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники. / Под ред.Е.А.Ладыгина. - М,: Советское радио, 1980, - 224 с,

2. Ладыгин ЕА, Радиационная технология твердотельных электронных приборов. -М.: ЦНИИ '"Электроника". 1976. 345 с.

3. Вавилов B.C. Действие излучений на полупроводники. М.: Физматгиз. 1963. -264 с.

4. Corbett J.W. Electron Radiation Damage in Semiconductors and Metals, N.Y. & London, Academic press, 1966. - 410 p.

5. Вавилов B.C., Ухин H.A. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах. М.: Атомиздат, 1969. - 311 с.

6. Braimig D., Fahrner W.R. The Effects of Radiations on Silicon Devices. /7 Instabilities in Silicon Devices. Silicon Passivation and Related Instabilities. Vol,2. - Amsterdam.: Elsevier Science Publishers B.V. (North-Holland), 1989. - P. 751-803.

7. Физические процессы в облученных полупроводниках. / под ред. Л.С.Смирнова, Новосибирск,: Наука. 1977, - 220 с.

8. Вопросы радиационной технологии полупроводников. / под ред. Л.С.Смирнова, -Новосибирск.: Наука, 1980, 296 с.

9. Ладыгин ЕА-, Паничкин A.B., Горюнов H.H. и др. Основы радиационной технологии микроэлектроники, (в 2-х ч.) М.: МЙСиС, 1994. - 217 с.

10. Watkins G D, Radiation Damage in Semiconductors, New York.: Academic Press, 1965,

11. Вавилов В,С,; Киселев В.Ф. Мукашев Б.Н, Дефекты в кремнии и на его поверхности. М.: Наука, 1990. - 216 с.

12. Corbett, G.D.Watkins, Chrenko R.M. McDonalds R.S. /7 Phys,Rev, 1961, - V. 121, № 4. P.1001-1022.20,Watkins G.D, // IEEE Trans, on Nucl. Sci., 1969, NS-16, 13.

13. Pant elides S.T. Ivanov I., Scheffler M., Vingeron J.P. // Physica. 1983, - У. П6В, -P, 18-27,

14. Londos C,A. // Semicond, Sci. Technol, 1990. - № 6. - P. 645-648.25,Ткачев В, Д., Плотников А.Ф., Вавилов B.C. /7 ФТТ, 1963, - Вып. 5, - С. 3188,26,Неймаш В.Б., Соснин М.Г., Шаховцов В.И, и др. // ФТП. 1988, - Т. 22, вып. 2, -С.208-212.

15. Вавилов B.C., Горин Б.М., Данилин Н.С. и др. Радиационные методы в твердотельной электронике. М.: Радио и связь, 1990. - 184 с.

16. Wang K.L. Lee Y.H., Corbett J.W. // Appl.Phys.Lett. 1978. - V. 33. -№ 6. - P.547-548.

17. Болотов В.В. Карпов А.В., Стучинский В,А. // ФТП. 1988, - Т. 22. - № 1. - С, 49-54.

18. Емцев В.В., Машовец Т.В, Примеси и точечные дефекты в полупроводниках. М,;- 1981. -274 с.

19. Голубев Н.Ф., Кучинскии П.В. Латышев А.В., Ломако В.М., Прохоцкий Ю-М. Радиационные процессы в микроэлектронике, М.: НИИТЭХИМ, - 1991, - 76 с,

20. Bourgoin J.С. Radiation Induced Defects in the Si-SiO-. structure. // Instabilities in Silicon Devices. Silicon Passivation and Related Instabilities, Vol,2. - Amsterdam.: Elsevier Science Publishers B.V. (North-Holland), 1989. - P. 733-750.

21. Першенков B.C., Попов В .Д., Шальнов А.В, Поверхностные радиационные эффекты в элементах интегральных схем, М.: Энергоатомиздат. 1988,

22. Ладыгин Е.А., Паничкин А.В. Горюнов Н.Н., Галеев А.П. Основы радиационной технологии микроэлектроники. Ч. 3. М,: МИСиС, 1996, - 96 с.

23. Паничкин A.B. Управление электрофизическими параметрами кремниевых МДП и КМДГТ структур при радиационно-термической обработке. Дисс. канд. техн. наук. М,; МИСиС. - 1987, - 226 с,

24. Таперо К.И, Кинетика накопления и отжига радиационных дефектов в активных областях кремниевых МОП и КМОП структур. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. М.: МИСиС. 1996. - 189 с.

25. Шур М. Физика полупроводниковых приборов, М,: Мир. - 1992, - T.Í. - 479 с.

26. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М,: Мир. - 1984, - Т,1. - 455 с,

27. Носов Ю.Р. Полупроводниковые импульсные диоды. М,: Сов, радио, - 1965,

28. Степаненко И,П, Основы теории транзисторов и транзисторных схем. Д.: ГЭИ. - 1963, - 376 с.

29. Тугов Н.М., Глебов Б .А,. Чарыков H.A. Полупроводниковые приборы, М,: Энергоатомиздат. 1990. - 576 с.

30. Gwyn C.W. // IEEE Trans, Nucí. Sei. 1972, - V. NS-19. - P. 355.

31. Lang D.Y. // J. Appl. Phys. 1974, - V.45. - № 7. - P. 3023-3032.6,Opdorp van C, /7 Sol. St. Electron, 1968, - V. 11. - № 4.7,Бараков В.Ф, Дозиметрия электронного излучения, М.: Атомнздат. - 1974. - 230 с.

32. Дорджин Г.С., Лактюшин В JH., Сорокина М.В. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней // Обзоры по электронной технике, 1989. - Сер, 7. Вып. 4, - 72 с.