Раздел 5. Электроника, информационные технологии и телекоммуникация

5.37 Разработка методов радиационной технологии изготовления мощных быстродействующих полупроводниковых приборов

Реквизиты организации-разработчика, контактное лицо

ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»
220072, г. Минск, ул. П.Бровки, 19

Аннотация проекта

Разработаны физические основы и практические методы использования проникающих излучений в технологии мощных полупроводниковых приборов, в том числе мощных кремниевых диодов, биполярных транзисторов с изолированным затвором. Показана высокая эффективность применения радиационной технологии для повышения быстродействия биполярных приборов, исключения операции диффузии золота или платины, улучшения качества, снижения себестоимости и повышения выхода годных изделий. Разработанные в ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению» методы радиационной технологии используются в электронной промышленности Республики Беларусь.

Описание проекта

Важнейшей проблемой полупроводникового приборостроения является повышение качества и выхода годных полупроводниковых приборов, снижение их себестоимости и обеспечение высокой конкурентоспособности. Во многом эта проблема может быть решена с внедрением в производство полупроводниковых приборов радиационно-технологических методов, основанных на использовании проникающих излучений. При этом в полупроводниковые кристаллы с р-n-переходами вместо химических примесей золота или платины проникающими излучениями (быстрыми электронами, гамма-квантами) строго дозировано вводятся определенные типы радиационных дефектов, приводящих к существенному улучшению характеристик приборов.
Мощные диоды, биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ), широко применяющиеся в различной промышленной и бытовой аппаратуре (в мощных переключающих устройствах, источниках питания, автомобильной электронике и других областях), нуждаются в повышении их быстродействия и минимизации коммутационных энергетических потерь.
Определены зависимости динамических и статических параметров мощных диодных р-n-структур от флюенса электронов с энергией Е = 4 МэВ. Эти зависимости использованы для регулирования с помощью радиационной технологии параметров мощных диодов. В частности, быстродействие мощных кремниевых диодов повысилось в 13÷15 раз при сохранении статических параметров в пределах технических условий.
Установлено, что с ростом дозы электронного облучения быстродействие БТИЗ увеличивается (время выключения уменьшается в 5 раз) при сохранении статических параметров в пределах норм ТУ. Пострадиационный отжиг приводит к стабилизации всех параметров транзисторов.

Тип технологии

• Процесс

Технические и экономические преимущества

Повышение быстродействия полупроводниковых приборов раньше достигалось введением в их объем примесей золота или платины, образующих центры рекомбинации, снижающие время жизни неосновных носителей заряда. Но такой технологический прием имеет существенные недостатки, связанные с неоднородным распределением указанных примесей в объеме кремния из-за их геттерирования дефектами кристаллической решетки. Это снижает воспроизводимость характеристик и увеличивает разброс по быстродействию приборов, что особенно характерно для мощных диодов с большой площадью р-n-переходов.
Основные преимущества применения радиационных методов перед традиционно используемыми диффузионными методами заключаются в следующем:

• они позволяют точно дозировать концентрации радиационных дефектов (РД), являющихся рекомбинационными центрами;
• вводить РД в высшей степени однородно по площади полупроводниковой структуры, что, в конечном счете, увеличивает процент выхода годных приборов;
• вводить в полупроводниковую структуру многие типы РД, концентрации которых друг относительно друга можно изменять с помощью дополнительной термообработки, достигая тем самым необходимого сочетания динамических и статических параметров.

Инновационные аспекты предложения

Методы радиационной технологии изготовления мощных быстродействующих полупроводниковых приборов могут использоваться на предприятиях электронной промышленности. Объем финансирования — по договоренности.

Где была представлена технология

УП «Завод Транзистор» НПО «Интеграл».

Ключевые слова

Радиационная технология, мощные быстродействующие полупроводниковые приборы, электронное облучение.

Текущая стадия развития

• Имеются результаты экспериментальных исследований

Статус прав интеллектуальной собственности

• Патент получен
• Точные сведения о патентованных правах:
  Патент РБ № 11307. Способ изготовления быстродействующих высоковольтных диодов / Коршунов Ф.П., Марченко И.Г., Жданович Н.Е., Кульгачев В.И. Заявка № а20070642 от 28 мая 2007 г.

Область применения технологии

Методы радиационной технологии изготовления мощных быстродействующих полупроводниковых приборов могут использоваться на предприятиях электронной промышленности.

Классификатор Европейской сети трансфера технологий IRC

• Электроника, информационные технологии и телекоммуникация

Предпочитаемые регионы

• Европа
• Азия

Практический опыт

Радиационно-технологические методы более 30 лет успешно разрабатываются в лаборатории радиационных воздействий ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению», имеются необходимые облучательные установки (два линейных ускорителя электронов и гамма-установка), измерительное оборудование и высококвалифицированные научные кадры.

Влияние на окружающую среду

Не оказывает.

Предлагаемые формы сотрудничества

• Договор НИОК(Т)Р

Условия и ограничения при передаче технологии

Ограничений нет.

Поддержка, предоставляемая при передаче технологии

• Техническая документация