Главная Промышленная автоматика.

ньш магнитным полем и сталкиваются с кремниевой пластиной, которая служит мишенью. Ионы обладают энергией, достаточной для того, чтобы проникнуть в глубь пластины на расстояние в среднем от нескольких сотен до нескольких тысяч ангстрем. Глубина проникновения ионов регулируется величиной приложенного электрического поля.

Диффузия базы

р-типа

п -диффузия паверх тело резистора


п-изоляция Подложка р-типа

-Диффузия базы р-типа

Область прошкания тока

Фиг. 1.15. Топология пинч-резистора. с -вид сверху; б-поперечный разрез.

Внедрение очень точно контролируется путем электронного интегрирования тока ионного пучка, и при достижении требуемой дозы процесс заканчивается. Глубину залегания перехода регулируют интенсивностью дозы и ускоряющим напряжением.

Селективные участки пластины защищают от ионного пучка фоторезистом или тонкой пленкой алюминия, чтобы получить на пластине требуемый рисунок. После операции внедрения пластину отжигают при умеренной температуре от 400 до 1000 "С



ДЛЯ электрической активации внедренных ионов, а также для устранения повреждений, нанесенных кристаллу при внедрении. Наиболее очевидна возможность применения ионного внедрения в производстве резисторов для многозвенных делителей и других прецизионных цепей. Использование этой техники может значительно улучгиить как согласование резисторов, так и контроль их номинального значения.

Радиационно-стойкие приборы

В некоторых случаях применения, например в качестве компонентов на спутниках и в системах ядерного оружия, интегральные Схемы подвергаются радиационному воздействию. Особенно чувствительны интегральные схемы к двум видам излучения: ионизирующему, вызываемому рентгеновскими и гамма-лучами, и нейтронному излучению, которое приводит к необратимым повреждениям в виде смещений в кристаллической структуре региетки. Каждый вид. излучения оказывает на ха-рактеристик!? полупроводникового прибора и схемы свое влияние. Детальное описание этих радиационных воздействий можно найти у Риккеттса [14].

Ионизирующее излучение - это обратимое воздействие без последействия, создающее в кремнии избыток носителей электрон- дырка. Под воздействием гамма-.пучей работа схемы может быть наругиена из-за генерации фототока, «защелкивания» •) или изменения поверхностных свойств полупроводникового чипа. Из этих трех эффектов, вызываемых ионизирующим излучением, наиболее важным является генерация фототока.

Генерация фототока происходит в результате воздействия ионизирующего излучения носителей тока на обратносмещенные рп-переходы. Амплитуда этого тока пропорциональна площади перехода и интенсивности излучения. В обычных транзисторах к генерации фототока особенно чувствительны переходы коллектор- подложка и коллектор - база, поскольку в монолитных приборах эти обратносмещенные переходы имеют наибольшие площади.

В схемах с изоляцией рп-переходами ионизирующее излучение может заставить переход коллектор - подложка проводить ток, достаточный для «защелкивания» прибора. Это происходит в том случае, когда достаточно большой ток протекает в четы-рехслойной рпрп-структуре, образованной переходами эмиттер - база, база - коллектор и коллектор - подложка стандартного прп-транзистора, имеющего связанный с ним паразит-

) Имеется в виду включение ряря-структур с фиксацией проводимости ткристорного типа. - Прим. перев.



НЫЙ рпр-транзистор. Если этот рпр-транзистор включается под воздействием ионизирующего излучения, то рпрп-структура «защелкивается» в проводящем состоянии. Хотя генерация фототока является обратимым явлением и лишь временно нарушает работу схемы, однако если величина тока, протекающего через прибор, не ограничена, прибор может быть необратимо разрушен. «Защелкивание» можно исключить, заменив обычно применяемую изоляцию переходом на изоляцию диэлектриком.

МОП-приборы и полевые транзисторы с рп-переходом более чувствительны к ионизирующему излучению, чем биполярные транзисторы, поскольку в полевых транзисторах все переходы смещены в обратном направлении. Кроме того, в МОП-транзисторах поверхности кремния и ЗЮг очень чувствительны к ионизирующему излучению, что может вызвать изменение порогового напряжения. По этим причина.м МОП-приборы в радиа-ционно-стойких схемах обычно не применяют.

Вторым важным для интегральных схем видом излучения является нейтронное излучение, при котором нейтроны, испускаемые источником излучения, сталкиваются с атомами кремния в полупроводнике интегральной схемы. Эти столкновения необратимо смещают некоторые атомы кремния с их первоначальных мест в решетке, создавая повреждение, которое называется «нейтронным смещением». Смещенные атомы кремния действуют как центры рекомбинации и рассеяния, уменьшая время жизни неосновных носителей т и подвижность носителей ц. Многие параметры транзистора, такие, как р, обратный ток утечки и время задержки, прямо зависят от времени жизни неосновных носителей. Уменьшение подвижности носителей увеличивает удельное сопротивление всех полупроводниковых областей, что в свою очередь оказывает наиболее пагубное влияние на те области, которые имеют высокое удельное сопротивление, такие, как коллекторы прп-транзисторов и высокоомные резисторы. Таким образом, нейтронное излучение может значительно ухудшить характеристики всей схемы.

Для увеличения стойкости интегральных схем к радиационным воздействиям используют некоторые модификации основного процесса производства. Хотя все методы, применяемые для создания «стойких» приборов, обобщить трудно, однако можно привести некоторые рекомендации, понимая при этом, что сами рекомендации часто изменяются в зависимости от конкретной схемной функции и от ожидаемого вида излучения. Для уменьшения воздействия ионизирующего излучения обычно используют диэлектрическую изоляцию, при которой исключаются обратносмещенные переходы. Кроме того, площади переходов база - коллектор в биполярных транзисторах минимизируются для уменьшения фототока.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [12] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

0.0054