Влияние радиационно-термических дефектов на характеристики p-n-p-n-структур

Приводятся результаты исследования влияния радиационных дефектов (РД) и термостабильных (до 873 К) радиационно-термических дефектов (РТД), введенных электронным облучением с энергией 4 МэВ и термообработкой, на статические и динамические характеристики кремниевых p-n-p-n-структур. Получены зависимости тока включения и тока выключения от времени жизни неосновных носителей заряда (ННЗ) при высоком уровне инжекции в широкой n-базе структур с РД и РТД и аналогичные зависимости времени жизни ННЗ при высоком уровне инжекции от времени жизни при низком уровне инжекции. На измеренных DLTS-спектрах структур идентифицированы следующие уровни дефектов: Е_c– 0,18 эВ принадлежит комплексу вакансия-кислород V– O (А-центр), Е_v + 0,36 эВ – комплексу углерод внедрения – кислород внедрения С_i O_i и Е_c– 0,25 эВ и Е_c– 0,41 эВ – комплексу дивакансия V₂ в двукратно и однократно отрицательно заряженных состояниях соответственно, а уровни Е_c – 0,39 эВ и Е_v + 0,30 эВ предположительно дефектам V₃O и С_iO_2i . Рекомбинационным уровнем, определяющим скорость переключения структур с РД, является уровень E_c– 0,18 эВ, а у структур с РТД – уровень E_v + 0,39 эВ. Показано, что токи включения и выключения больше у структур с радиационно-термическими, чем с радиационными дефектами, что увеличивает стойкость тиристорных структур с РТД к различным помехам и эффекту dU/dt. Полученные температурные зависимости тока управления и напряжения управления p-n-p-n-структур в диапазоне температур 77–320 К показывают возможность их использования в схемах в сочетании с высокотемпературными сверхпроводниками.

1. Коршунов, Ф. П. Воздействие радиации на интегральные микросхемы / Ф. П. Коршунов, Ю. В. Богатырев, В. А. Вавилов. – Минск: Наука и техника, 1986. – 254 с.

2. Коршунов, Ф. П. Исследование термостабильных радиационных дефектов (до 800 °С) в p–n-структурах на ядерно-легированном кремнии / Ф. П. Коршунов, Н. Е. Жданович // Актуальные проблемы физики твердого тела ФТТ-2016: сб. докл. Междунар. науч. конф., 22–25 нояб. 2016. – Минск, 2016. – Т. 2. – С. 66–68.

3. Влияние отжига на перестройку центров рекомбинации в облученных кремниевых структурах / Ф. П. Коршунов [и др.] // Докл. АН БССР. – 1988. – Т. 32, № 9. – С. 781–783.

4. Исследование радиационно-термических дефектов и их влияние на параметры кремниевых диффузионных p-n-структур / Ф. П. Коршунов [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 1998. – № 3. – С. 64–68.

5. Берман, Л. С. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках / Л. С. Берман, А. А. Лебедев. – Л.: Наука, 1981. – 176 с.

6. Вавилов, В. С. Дефекты в кремнии и на его поверхности / В. С. Вавилов, В. Ф. Киселев, Б. Н. Мукашев. – М.: Наука, 1990. – 216 с.

7. Claeys, C. Radiation Effects in Advanced Semiconductor Materials and Devices / С. Claeys, Е. Simoen. – Berlin: Springer, 2002. – 404 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04974-7

8. Structure and electronic properties of trivacancy and trivacancy-oxygen complexes in silicon / V. P. Markevich [at al.] // Phys. Status Solidi A. – 2011. – Vol. 208, iss. 3. – P. 568–571. https://doi.org/10.1002/pssa.201000265

9. Радиационно-индуцированные центры с высокой термической стабильностью в кремнии р-типа / С. Б. Ластовский [и др.] // Перспективные материалы. – 2013. – № 9. – С. 19–23.

10. Евсеев, Ю. А. Силовые полупроводниковые приборы / Ю. А. Евсеев, П. Г. Дерменжи. – М.: Энергоиздат, 1981. – 72 с.

11. Jason, C. S. Woo. Optimization of silicon bipolar transistors for high current gain at law temperatures / C. S. Woo Jason, James D. Plummer // IEEE Trans. Electron. Devices. – 1988. – Vol. 35, № 8. – P. 1311–1321. https://doi.org/10.1109/16.2553