Pадiацiйна стiйкiсть тестових npn транзисторiв IC з дiелектричною iзоляцiєю, виготовлених на кремнiї, iзовалентно легованому германiєм (SiGe)

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorБиткiн, С. В.
dc.contributor.authorКритська, Т. В.
dc.date.accessioned2023-05-31T06:38:58Z
dc.date.available2023-05-31T06:38:58Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractCклалася суперечлива оцiнка можливостi застосування германiя (Ge) для пiдвищення радiацiйної стiйкостi однорiдно легованого iзовалентною домiшкою кремнiю (Si). У рядi публiкацiй показано, що iснує лише обмежений вплив легування германiєм на радiацiйну стiйкiсть pn-структури при високоенергетичному електронному опромiненнi. Одночасно, спостерiгається помiтне покращення радiацiйної стiйкостi npnp-структур, виготовлених на SiGe, при γ-опромiненнi. З метою зняття протирiччя, проведене порiвняння радiацiйної деградацiї β тестових бiполярних транзисторних npn-структур iнтегральних схем (IС), виготовлених за однаковою технологiєю, «кремнiй з дiелектричною iзоляцiєю», на iзовалентно легованому германiєм кремнiї, SiGe, з рiзним вмiстом Ge, NGe =1,2·1019 ...1,2·1020 см−3. Коефiцiєнт статичного посилення β вимiряний до та пiсля опромiнення α-частинками. Опромiнення не корпусованих npn-структур α-частинками з енергiєю 4,5МеВ, проведене у спецiально спроектованiй та виготовленiй лабораторнiй установцi з використанням радiоiзотопних джерел; експериментально дослiджено npn-структури з двома товщинами бази, 0,25 i 0,35мкм. Залежнiсть, що апроксимує експериментальнi данi β(Φα) – рiвняння, що описує змiну коефiцiєнта посилення транзисторної npn-структури при α-опромiненнi, отримана з використанням програми OriginPRO. Результати для npn-структур с товщиною бази 0,25мкм показують сильну нелiнiйну залежнiсть рiвнянь β(Φα) вiд NGe. Деградацiя коефiцiєнта посилення контрольних транзисторiв, виготовлених за стандартною технологiєю (NGe =0), описується S-образною залежнiстю. Опромiнення npn-структур, сформованих на пластинах SiGe з рiзним рiвнем легування iзовалентною домiшкою призводить до повної змiни характеру залежностi. Для Φα ≤ 1011 см−2 характер змiни β практично однаковий для структур, виготовлених на пластинах з NGe =0 та NGe =2,5·1019 см−3, а також NGe =1,2·1019 см−3 та NGe =1,2·1020 см−3. При збiльшеннi Φα ≥ 1011 см−2 спостерiгається прискорена деградацiя коефiцiєнта посилення npnструктур, виготовлених на пластинах NGe =2,5 · 1019 см−3. Цей рiвень легування кремнiю германiєм не прийнятний з погляду пiдвищення радiацiйної стiйкостi Si. При Φα ≤ 1014 см−2 радiацiйна стiйкiсть npn-структур, виготовлених на пластинах SiGe з NGe = 1,2 · 1019 см−3 приблизно в два рази нижче, нiж у контрольних структур з NGe =0. Для транзисторiв з товщиною бази 0,35мкм вiдсутнiй ефект змiни характеру деградацiї β(Φα). Спостерiгається залежнiсть, шо пiдтверджує можливiсть уповiльнення радiацiйної деградацiї значення коефiцiєнта пiдсилення npn-структур, виготовлених на SiGe. Пiдвищення радiацiйної стiйкостi в 2...3 рази для тестових транзисторiв, виготовлених на пластинах SiGe, легованих NGe = 7,5 · 1019 см−3, спостерiгається в широкому дiапазонi доз α-опромiнення, 1011 ≤ Φα ≤ 1014 см−2.uk
dc.description.abstractotherThere is a contradictory assessment of the possibility of germanium (Ge) use to increase the radiation resistance of silicon (Si) homogeneously doped with an isovalent impurity. A number of publications show that only a limited effect of germanium doping on the radiation stability of the pnstructure, irradiated by high-energy electrons is observed. Simultaneously there is a noticeable improvement in the radiation resistance of npnp-structures made on SiGe under γ-irradiation. In order to remove the contradiction, this work compares the β radiation degradation of test bipolar transistor npn Integrated Curcuit (IC) structures, manufactured using the same technology, ”silicon with dielectric insulation”, on isovalent germanium-doped SiGe silicon with different Ge content, NGe =1,2 · 1019 ...1,2 · 1020 cm−3. The static gain coefficient β is measured before and after α-irradiation. Irradiation of unencased npn structures with α-particles with an energy of 4.5 MeV carried out in a specially designed and manufactured laboratory installation using radioisotope sources; npn structures with two base thicknesses: 0.25 and 0.35 µm are studied experimentally. The dependence approximating the experimental data, β(Φα), an equation, describing the change in the gain factor of the transistor structure upon α-irradiation, obtained using the OriginPRO program. Obtained results for structures with a base thickness of 0.25 µm show a strong nonlinear dependence of β(Φα) equations on NGe. The degradation of the control transistors gain, manufactured according to the standard technology (NGe =0) is described by the S-curve. Irradiation of npn structures formed on SiGe wafers with different levels of doping with an isovalent impurity leads to a complete change of the nature of the dependence. For Φα ≤ 1011 cm−2 the nature of the change in β is practically the same for structures made on wafers with NGe = 0 and NGe = 2,5 · 1019 сm−3, as well as for NGe = 1,2 · 1019 сm−3 and NGe = 1,2 · 1020 сm−3. When increasing Φα ≥ 1011 сm−2 there is an accelerated degradation of the gain factor of npn structures made on wafers with NGe =2,5 · 1019 cm−3. This level of doping of silicon with germanium is not acceptable from the point of view of Si radiation resistance. At Φα ≤ 1014 cm−2 radiation stability of npn structures made on SiGe wafers with NGe =1,2 · 1019 cm−3 approximately two times lower than the same of control structures with NGe =0. For transistors with a base thickness of 0.35 µm, no effect of changing the nature of the npn structures β(Φα) degradation. Observed dependence, which confirms the possibility of slowing down the radiation degradation of the amplification factor value of the npn structures made on SiGe. Increase in radiation resistance by 2-3 times for test transistors, made on SiGe wafers, doped with NGe =7,5·1019 cm−3, observed in a wide range of doses of α-irradiation, 1011 ≤ Φα ≤ 1014 cm−2.uk
dc.format.pagerangePp. 72-78uk
dc.identifier.citationБиткiн, С. В. Pадiацiйна стiйкiсть тестових npn транзисторiв IC з дiелектричною iзоляцiєю, виготовлених на кремнiї, iзовалентно легованому германiєм (SiGe) / Биткiн С. В., Критська Т. В. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2023. – Вип. 91. – С. 72-78. – Бібліогр.: 38 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2023.91.72-78
dc.identifier.orcid0000-0003-3583-3371uk
dc.identifier.orcid0000-0001-6933-0460uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/56370
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 91uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectпiдвищення радiацiйної стiйкостiuk
dc.subjectnpn структураuk
dc.subjectα-опромiненняuk
dc.subjectлегування кремнiю германiємuk
dc.subjectрiвень легування iзовалентною домiшкоюuk
dc.subjectдеградацiя коефiцiєнта пiдсиленняuk
dc.subjectincrease of radiation resistanceuk
dc.subjectnpn structureuk
dc.subjectdoping of silicon with germaniumuk
dc.subjectdoping level with isovalent impurityuk
dc.subjectdegradation of the amplification factoruk
dc.subject.udc621.382.333:621.315.592.3uk
dc.titlePадiацiйна стiйкiсть тестових npn транзисторiв IC з дiелектричною iзоляцiєю, виготовлених на кремнiї, iзовалентно легованому германiєм (SiGe)uk
dc.title.alternativeRadiation Resistance of Test npn IC Transistors with Dielectric Insulation, Manufactured on Silicon, Isovalently Doped with Germanium (SiGe)uk
dc.typeArticleuk

Файли

Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 91