СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2013

В 2003 году завод освоил серийное производство БТИЗ КЕ705А/Б/В/Г для электронного зажигания автомобилей. В этихприборах впервые удалось прак% тически решить проблему паразитно% го тиристора при переключении тока коллектора 14Ана напряжение 360или 400 В для разных групп, а также решить проблему получения диодов Зенера в слое поликремния с заданными значе% ниями пробивного напряжения и то% ков утечки. Наличие диодов Зенера в цепях затвор%эмиттер и затвор%коллек% тор делает эти транзисторы устойчи% выми к статическому электрическому разряду с напряжением до 6000 В. В дальнейшем были отработаны техно% логические процессы производства мощных низкочастотных БТИЗ (время выключенияменее 1,5мкс) нанапряже% ния 600 и1200 Випостоянный ток 50 и 35 А соответственно. Но в условиях до% роговизны эпитаксиального кремния ижёсткой конкуренции со стороны за% падныхфирм, отечественные разработ% ки не получили путёвку в жизнь. Космические исследования и прак% тическое использование космического пространства, развитие ядерной энер% гетики и необходимость защиты элек% тронной аппаратуры в условиях ради% ационного излучения потребовали от производителей электронной аппара% туры и, как следствие, от производите% лей компонентов этой аппаратуры по% вышения стойкости к воздействию этих спецфакторов (СФ). Выяснилось, что излучения оказыва% ютвоздействиепрактическинавсеслои полупроводниковых(п/п)приборов как впроцессе воздействия, такиоставляют следы после прекращения воздействия. Известны [4] следующие основные эффекты воздействия радиационного излучения (в т.ч. ТЗЧ космического пространства) на п/п приборы и ра% диоэлектронную аппаратуру: ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2013 ● структурныеповрежденияп/пприбо% ра, приводящиекизменениювремени жизни и концентрации носителей; ● дозовые эффекты в окислах и на гра% ницах раздела окисел%полупровод% ник, приводящие к изменению заря% дов в МОП%структурах; ● фотоэффекты в p–n%переходах, при% водящие как к возникновениюизбы% точных токов в проводниках, так и к проявлениютиристорного эффекта; ● эффекты одиночных событий при воздействии протонов, ТЗЧ и термо% ядерных нейтронов, приводящие к потере информации, прожигу или тиристорному эффекту; ● электромагнитные эффекты, приво% дящие к наведениюпотенциалов, па% разитных токов и электрическим пробоям. Российскиепредприятиянеосталисьв стороне от решения проблем повыше% ния радиационной стойкости произво% димой ими ЭКБ. С 70%х годов прошлого столетиязаводВЗПП%Свыпускаетсерию радиационностойкихмикросхемпотех% нологии КСДИ, по которой диэлектри% ческаяизоляциякомпонентовпредохра% няет микросхемы от тиристорного эф% фекта ифотоэффектов в p%n%переходах. По этому пути в настоящее время идут все производители радиацион% но%стойких микросхем на основе Si, технологии КНС и КНИ – это практи% ческое развитие технологии КСДИ в современных условиях. Однако техно% логические особенности создания ЭКБ силовой электроники требуют более специфичного подхода к методам по% вышения устойчивости к СФ. СовременныесиловыеДМОП%транзис% торы и БТИЗ – это, по сути, БИС с боль% шим количеством (более 50–100 тыс.) элементарных ячеек, параллельно со% единённых полевых транзисторов, на одном кристалле, состоящих из следу% ющих конструктивных элементов: ● подложки , представляющей кремни% евуюэпитаксиальнуюили неэпитак% сиальнуюпластину с заданными зна% чениями толщины d и удельного сопротивления ρ в соответствии с па% раметрами транзистора; ● матрицыячеек латеральногоилика навочного (тренч) МОП%транзистора с заданнойконструкциейячеек: шаги форма ячеек, расстояние между ячей% ками, глубина канальной, истоковой и других областей, толщина подза% творногодиэлектрика, определяющих основные параметры транзистора; ● периферийной областитранзисто ра , расположенной между матрицей ячеек и краем кристалла, определяю% щей в большой степени пробивное напряжение транзистора. Разберём последовательно виды воз% действий и решения, используемые в силовых приборах, для их частичной нейтрализации с целью повышения радиационной стойкости. 1. Структурные повреждения п/п при% бора, влекущие за собой изменение временижизнииконцентрацииноси% телей, в итоге приводят к снижению значений пробивного напряжения и токов утечки. Причём очевидно, что наиболее страдает поверхность п/п. Приэтомнаибольшеевлияниеоказы% ваетсянаболее высокоомнуюобласть п/п, какой и является периферия. Периферия большинства современ% ных высоковольтных транзисторов (да и диодов тоже) обычно представ% ляет собой набор диффузионных областей в виде концентрических окружностей вокруг активной об% ласти. Расстояния между кольцами задаются в соответствии с необхо% димым значением пробивного на% пряжения и с учётом удельного со% противления кремния. Недостатком кольцевой периферии является то, что они занимают «лиш% нее»местонаперифериип/п, т.к. сами кольца имеют определённую шири% ну, арасстояниямеждунимиоткрыты для проникновения подвижных ио% нов, а также подвержены полевому воздействию зарядов в окисле. В ре% зультате воздействияионизирующих излучений изменение удельного со% Конструктивно технологические особенности ДМОП и БТИЗ, устойчивых к спецфакторам Владимир Бойко, Борис Бубукин, Александр Кастрюлёв (г. Воронеж) Проблемы устойчивости ЭКБ силовой электроники к различным видам ионизационного излучения не теряют актуальности и по сей день. ОАО «ВЗПП%С», имея более чем 15%летний опыт разработки и производства полупроводниковых приборов, интенсивно занимается данными вопросами и предлагает свои решения. © CТА-ПРЕСС