PostHeaderIcon Радиационная технология управления параметрами электронных приборов на основе кристаллов кремния

Предмет и область применения. Радиационная технология (РТ) представляет собой набор дополнительных технологических операций, интегрированных в существующее производство кремниевых дискретных приборов (транзисторы, диоды, датчики, оптоэлектронные приборы и т.п.) и интегральных микросхем всех видов (БИС, СБИС, схемы памяти и т.д.)

Общие принципы:

  • РТ основана на способности ионизирующей радиации влиять на электрофизические параметры границы раздела полупроводник-диэлектрик полупроводниковых структур, создавать дефекты кристаллической структуры в кремниевой подложке, изменять зарядовые характеристики диэлектрических слоев.
  • Суть РТ состоит в облучении и термообработке в определенных условиях приборных структур на кремниевых пластинах на промежуточных и конечных этапах процесса изготовления приборов.

Положительные эффекты, достигаемы применением РТ:

  1. Увеличение диапазона рабочих температур МДП-приборов.
  2. Увеличение выхода годных приборов в производстве за счет уменьшения разброса электрофизических параметров структур по площади кремниевой подложки (пластины).
  3. Повышение быстродействия и улучшение частотных характеристик дискретных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.
  4. Отбраковка потенциально не надежных МДП-приборов.
  5. Управление статическим коэффициентом усиления биполярных транзисторов.
  6. Снижение чувствительности МДП-приборов к воздействию ионизирующей радиации.
  7. Уменьшение плотности поверхностных состояний на границе раздела кремний-диэлектрик.
  8. Управление пороговым напряжением МДП-транзисторов.
  9. Радиационное стирание памяти программируемых чипов.
  10. Увеличения выхода годных изделий за счет оптимизации электрофизических параметров приборных структур.

Преимущественные отличия РТ:

  • РТ применяется в виде дополнительных операций облучения (гамма-квантами или быстрыми электронами) и термообработки на промежуточных и конечных этапах изготовления приборов. Никаких изменений в основные технологические операции изготовления приборов вносить не требуется.
  • Применение РТ для управления временными характеристиками кремниевых приборов по сравнению с традиционным легированием дополнительными примесями дает значительно более стабильные и легко управляемые результаты.
  • Экономический эффект от снижения брака в производстве электронных приборов на основе кремния и от улучшения их характеристик благодаря применению РТ, позволяет быстро окупить затраты на ее постановку.
  • Позволяет воздействовать на полупроводниковые структуры после завершения технологического цикла их изготовления
  • Упрощает проведение исследовательских работ на этапе разработки новых изделий для определения оптимальных значений электрофизических параметров структур и электрических параметров приборов.

 

Experience (имеющийся опыт применения, примеры).

РТ успешно использовалась в 70-90-х на Научно-Производственном Объединении «Кристалл» (Киев, Украина) в массовом производстве кремниевых приборов различных типов. В частности РТ применялась для :

  • управления статическим коэффициентом усиления транзисторов серии КТ315;
  • управления пороговым напряжением р- и n-канальных транзисторов в большой интегральной микросхеме однокристальной ЭВМ серии КР1816ВЕ51;
  • получения оптимального соотношения порогового напряжения ключевого транзистора и встроенного канала нагрузочного транзистора в МДП интегральных схемах;
  • управление коэффициентом усиления по току операционных усилителей серий 140 и 146;
  • расширения рабочего диапазона питающих напряжений БИС серии КР1810ВМ86 (с 4,75-5.25В до 4,50-5,50В);
  • расширения рабочего диапазона температур.

Форма передачи РТ – партнерский проект.

Содержание партнерского проекта:

  1. Совместная научно-технологическая деятельность по адаптации базовых принципов РТ к конкретным производственным условиям заказчика (экспериментальная отработка оптимальных условий облучения и термообработки на конкретных приборах заказчика в лабораторных условиях Института Физики и Центра Микроаналитики).
  2. Совместное патентование разработанных технологических операций и условий.
  3. Формулирование технических условий облучения и термообработки для выбора заказчиком конкретного серийного оборудования (источников радиации, устройств тепловой обработки) исходя из специфики своего производства.
  4. Наладка условий радиационной и термической обработок, адаптированных под особенности продукции заказчика, непосредственно в производственных условиях заказчика. Обучение персонала заказчика.