Спосіб радіаційної обробки транзисторних сенсорів температури

Реферат: Спосіб радіаційної обробки транзисторних сенсорів температури, при якому їх опромінюють, а потім термовідпалюють. Сенсори опромінюють Х-променями дозою 4000÷4250 Гр. Температурний відпал проводять при температурі 130÷135 °C упродовж 120±5 хв. UA 107956 U (12) UA 107956 U UA 107956 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі напівпровідникового матеріалознавства і може бути використана при виготовленні транзисторних сенсорів температури придатних для експлуатації в полях дії радіації. Відомий спосіб підвищення радіаційної стійкості кремнію [Патент РФ № 847839, МПК Н01l 21/324], за яким з метою покращення електрофізичних властивостей кремнію його піддають термічному відпалу при температурі 500÷600 °C упродовж 100÷800 год. в неактивному середовищі. Недоліком способу є довготривала термообробка, що призводить до утворення термодефектів, частина з яких електрично активна і погіршує властивості матеріалу. Крім того, спосіб не можна використовувати для виробів електроніки, температурні умови експлуатації яких нижчі за температуру відпалу. Найближчим за технічною сутністю до запропонованого способу - прототипом є спосіб радіаційної обробки транзисторів [Патент РФ № 1424634, МПК Н01l 21/363], за яким пластини з транзисторними структурами опромінюють протонами з енергією, при якій пробіг протонів не 13 13 2 менший товщини пластини і флюенсом від 7×10 до 25×10 протон/см , а потім проводять відпал упродовж 20÷30 хв. при температурі 400÷450 °C. Недоліком способу є те, що його не можна застосувати для високочастотних транзисторів, які використовують як сенсори температури, так як корпускулярне протонне опромінення створює в р-n структурах радіаційні треки, які, окрім гетерних властивостей, суттєво підвищують їх дефектність, а значить і нестабільність характеристик. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб радіаційної обробки транзисторних сенсорів температури шляхом опромінення їх Х-променями дозою 4000÷4250 Гр з наступним відпалом при температурі 130÷1435 °C упродовж 120±5 хв., що дасть змогу підвищити їх радіаційну стійкість. Поставлена задача вирішується так, що у способі радіаційної обробки транзисторних сенсорів температури, за яким їх опромінюють, а потім термовідпалюють, при цьому сенсори опромінюють Х-променями дозою 4000÷4250 Гр, а температурний відпал проводять при температурі 130÷135 °C упродовж 120±5 хв. Відомо, що під дією Х-променів у кристалах і, відповідно, у структурах на їхній основі, може відбуватися одночасно низка конкуруючих процесів перебудови у системі дефектів: генерація радіаційних дефектів, радіаційно-стимульована дифузія, взаємодія радіаційних і біографічних дефектів тощо. В залежності від величини дози іонізуючого опромінення та ряду зовнішніх факторів, таких як температура, електромагнітні поля тощо - має місце домінування одних процесів над іншими. На початковій стадії опромінення у кристалі домінують процеси, пов'язані з еволюцією структурних дефектів області р-n переходу із метастабільного у стабільний стан, що є аналогом покращення структурної досконалості. Радіація може бути ефективним технологічним інструментом, який дає можливість отримувати якісні напівпровідникові матеріали, істотно удосконалити та здешевити виробництво багатьох типів напівпровідникових приладів, покращити їхню якість. Проведення термічного відпалу після попереднього опромінення дає змогу стабілізувати параметри приладів за рахунок перебудови певного типу структурних та радіаційних дефектів. Відповідність критерію "новизна" запропонованого способу забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з відомих авторам інформаційному джерелі. Фіг. 1 - Радіаційно-стимульовані зміни величини струму через емітерний перехід транзисторного термосенсора без використання способу радіаційної обробки. Фіг. 2 - Радіаційно-стимульовані зміни величини струму через емітерний перехід транзисторного термосенсора за використання способу радіаційної обробки. Можливість реалізації способу радіаційної обробки транзисторних сенсорів температури підтверджує наведений приклад. Для досліджень використовують емітерний перехід кремнієвого високочастотного транзистора КТ3117, із закороченим на базу колектором. Зразки з однаковими початковими характеристиками опромінюють різними дозами рентгенівського випромінювання, при чому одну групу транзисторів опромінюють до дози 10000÷10250 Гр (Фіг. 1), іншу групу транзисторів опромінюють до дози 4000÷4250 Гр. Після цього зразки другої групи термовідпалюють при температурі 130÷135 °C упродовж 120±5 хв, а потім додатково опромінюють дозою 4000÷4250 Гр (графіки 4, 5, 6 Фіг. 2). Опромінення зразків проводять при кімнатній температурі Хпроменями з використанням рентгенівської установки УРС-1,0 з такими параметрами: V=45 кВ, I=8 мА, W-антикатод. 1 UA 107956 U 5 10 За графіками простежується, що подальше опромінення Х-променями після термічного відпалу практично не впливає на величину рекомбінаційної компоненти повного струму. Недотримання величини дози, після якої проводять термічний відпал, чи параметрів термічного відпалу, не дає змоги досягнути максимального підвищення радіаційної стійкості транзисторних сенсорів температури. Аналогічні дослідження по підвищенню радіаційної стійкості транзисторних сенсорів температури проводилися на високочастотних транзисторах 2Т 363А. Результати досліджень підтверджують одержання передбачуваного технічного результату. Використання запропонованого способу опромінення транзисторних сенсорів температури Х-променями дозою 4000÷4250 Гр з наступним відпалом при температурі 130÷135 °C упродовж 120±5 хв. дає змогу суттєво підвищити їх радіаційну стійкість. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб радіаційної обробки транзисторних сенсорів температури, за яким їх опромінюють, а потім термовідпалюють, який відрізняється тим, що сенсори опромінюють Х-променями дозою 4000÷4250 Гр, а температурний відпал проводять при температурі 130÷135 °C упродовж 120±5 хв. 2 UA 107956 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3