PRZEMYSŁOWE AKCELERATORY ELEKTRONÓW I ICH ZASTOSOWANIA W TECHNOLOGIACH RADIACYJNYCH ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII RADIACYJNYCH DO MODYFIKACJI PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH – WDROŻENIA PRZEMYSŁOWE

Industrial electron accelerators and their applications in radiation technologies Radiation technologies for the modification of electronic devices – industrial applications

nr katalogowy: 145197
10.15199/13.2023.9.4

Streszczenie
Modyfikacja przyrządów półprzewodnikowych wiązką przyśpieszonych elektronów polega na skróceniu czasu życia nośników mniejszościowych. Aby uzyskać odpowiednie warunki dla tego procesu, wysokoenergetyczne elektrony wytwarzają szereg defektów w kryształach krzemu. Istotną kwestią doboru parametrów procesu napromieniowania jest uzyskanie kompromisu pomiędzy zmniejszającym się czasu życia nośników, co prowadzi do polepszania zdolności przełączania, a jednoczesnym wzrostem napięcia przewodzenia, co ogranicza poziom dopuszczalnego prądu obciążenia. Technika obróbki radiacyjnej w porównaniu do dyfuzyjnego wprowadzania domieszek metalicznych w półprzewodnikach oferuje: precyzję, niezawodność i powtarzalność wymaganych parametrów. Precyzyjna kontrola koncentracji generowanych defektów zapewnia bardziej jednorodną charakterystykę elektryczną. Zastosowanie przyrządów półprzewodnikowych, takich jak diody Si i tranzystory MOSFET jest uznawane za jedną z innowacyjnych metod, które można zastosować do pomiarów dozymetrycznych wykonywanych w obszarze medycznym, a także w typowych systemach przemysłowych, gdzie dawka pochłonięta może waha się od 10 Gy do 50 kGy.

Abstract
Electron beam modification of semiconductor devices is based on the decrease of the lifetime of minority carriers after radiation treatment. To obtain suitable conditions for this process a number of defects are created in silicon crystals by high energy electrons. Certain irradiation conditions should be followed to obtain a compromise between decreasing carriers’ lifetime, which leads to the faster switching properties, but at the same time reduces load current level due to increase of the conduction voltage drop. The radiation processing technique, as compared to the introduction of metal impurities in semiconductors, offers: precision, reliability and reproducibility of required properties. Precise control of the concentration of defects that are generated provides more uniform electrical characteristics. The irradiation process is very flexible and can be used for the processing of raw semiconductor components and for final products as well as for the improvement of the device properties. The use of semiconductor devices, like Si diodes and MOSFET transistors, are recognized as one of innovative methods which can be used for dosimetry measurements as performed in the medical area, and also in typical industrial irradiators where the absorbed dose can range from 10 Gy to 50 kGy.

Sylwester Bułka