Авторы
Виноградова Е.В., Юдин М.А.
Организации
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
Секция
Космическое приборостроение и эксперимент
Научный руководитель
Крылов В.П., д.т.н., профессор каф. ЭПБС
Место работы научного руководителя
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
Текст тезисов
Радиационная стойкость полупроводниковых материалов и приборов тесно связана с концентрацией глубоких уровней в запрещенной зоне. Создаваемые дефектами и примесями глубокие уровни играют ключевую роль в процессах генерации и рекомбинации носителей заряда, которые напрямую влияют на радиационную стойкость. Чем выше начальная концентрация глубоких уровней, тем больше вероятность их взаимодействия с новыми радиационными дефектами, что может приводить к ухудшению свойств материала. Глубокие уровни действуют как центры рекомбинации, захватывая электроны и дырки, снижая тем самым время жизни носителей заряда и увеличивая скорость рекомбинации. В условиях космоса в результате воздействия ионизирующего излучения концентрация, содержащихся в образце, глубоких уровней увеличивается, ухудшая электрические характеристики прибора за счет увеличения обратного тока p-n-перехода.
В ходе работы исследовались образцы интегральных микросхем (ИМС) IN74VHC02D производства завода «Интеграл» из одной партии методом релаксационной спектроскопии глубоких уровней.
Метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней позволяет изучать температурную зависимость релаксации емкости полупроводниковых структур. Суть метода заключается в том, что в результате подачи импульса напряжения ловушки захватывают носители заряда, а снятие импульса приводит к постепенному высвобождению захваченных носителей, что приводит к изменению емкости или тока перехода.
В результате исследования были получены частотные сканы образцов, после обработки которых были вычислены емкостные параметры релаксации, а именно, значения амплитуды DLTS-сигнала, постоянной релаксации ГУ, показателя нелинейности и неэкспоненциальности. Обработав полученные параметры релаксации были построены графики в координатах Аррениуса для возможности расчета энергии активации глубоких уровней. Полученные значения энергии активации позволили определить концентрации глубоких уровней образцов путем сравнения углов наклона температурных зависимостей степени ионизации глубоких уровней, полученных для разных значений концентраций с углом наклона, рассчитанным для температурной зависимости амплитуд пиков DLTS сигнала.
Значение концентрации глубоких уровней оказалось на порядок ниже у образца №11, что свидетельствует о более высокой радиационной стойкости, чем у образца №3.
Для повышения радиационной стойкости электронных компонентов необходимо использовать высококачественные материалы с минимальным количеством примесей и дефектов, а также применять различные методы контроля кристаллической структуры, в том числе РСГУ, на различных этапах производства.
В ходе работы исследовались образцы интегральных микросхем (ИМС) IN74VHC02D производства завода «Интеграл» из одной партии методом релаксационной спектроскопии глубоких уровней.
Метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней позволяет изучать температурную зависимость релаксации емкости полупроводниковых структур. Суть метода заключается в том, что в результате подачи импульса напряжения ловушки захватывают носители заряда, а снятие импульса приводит к постепенному высвобождению захваченных носителей, что приводит к изменению емкости или тока перехода.
В результате исследования были получены частотные сканы образцов, после обработки которых были вычислены емкостные параметры релаксации, а именно, значения амплитуды DLTS-сигнала, постоянной релаксации ГУ, показателя нелинейности и неэкспоненциальности. Обработав полученные параметры релаксации были построены графики в координатах Аррениуса для возможности расчета энергии активации глубоких уровней. Полученные значения энергии активации позволили определить концентрации глубоких уровней образцов путем сравнения углов наклона температурных зависимостей степени ионизации глубоких уровней, полученных для разных значений концентраций с углом наклона, рассчитанным для температурной зависимости амплитуд пиков DLTS сигнала.
Значение концентрации глубоких уровней оказалось на порядок ниже у образца №11, что свидетельствует о более высокой радиационной стойкости, чем у образца №3.
Для повышения радиационной стойкости электронных компонентов необходимо использовать высококачественные материалы с минимальным количеством примесей и дефектов, а также применять различные методы контроля кристаллической структуры, в том числе РСГУ, на различных этапах производства.