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《sige hbt ^60coγ射线辐照效应及退火特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、SiGeHBT^60Coγ射线辐照效应及退火特性第27卷第9期2006年9月半导体CHINESEJOURNALOFSEMIC0NDUCTORSVOI.27NO.9Sep.,2006SiGeHBT仰Co丫射线辐照效应及退火特性牛振红'2郭旗任迪远刘月4高嵩(1中国科学院新疆理化技术研究所,乌鲁木齐830011)(2中国科学院研究生院,北京100039)摘要:研究了国产SiGe异质结双极晶体管(HBT).co.y射线100Gy(Si)~10kGy(Si)总剂量辐照后的辐照效应及辐照后的退火特性.测试了辐照及退火后的直流电参数.实验结果显示,辐照后基极电流(,)明显
2、增大,而集电极电流(,)基本不变,表明,的增加是电流增益退化的主要原因.退火结果表现为电流增益(口=,/1)继续衰降,表明SiGeHBT具有"后损伤"效应.对其机理进行了探讨,结果表明其主要原因是室温退火中界面态继续增长引起的.关键词:SiGe异质结双极晶体管;电离辐射;退火;后损伤效应PACC:6180EEEACC:2560J中图分类号:TN323.4文献标识码:A文章编号:0253—4177(2006)09—1608—041引言早在20世纪50年代,Kroemer就提出了采用宽禁带材料作发射区的HBT技术可大幅度提高晶体管的频率性能__】].但由于受材料制
3、备及器件工艺的限制,一直未做出性能良好的HBT.直到1987年,IBM的Iyer制造了第一只有器件性能的SiGeHBT,此后SiGe技术异军突起,发展迅速.由于SiGeHBT具有高频,高电流增益,低温特性好等诸多优点且具有Si基器件的"低成本",应用极为广泛_3.因此,SiGe材料和器件的研究已经成为半导体研究的热点之一.SiGeHBT的优点使其具有良好的空间应用前景,而空间辐射环境又要求电子元器件具有较好的抗辐射性能,所以研究SiGeHBT的辐射效应,辐射损伤机理,抗辐射能力评估方法和抗辐射加固技术是十分必要的.国外已经开展了一些这方面的研究,而国内相关报道
4、极少.为促进国产SiGeHBT技术的发展及其在航天领域的应用,此文研究了国产SiGeHBT..Co7射线辐照效应及退火特性,探讨了其损伤机理.2实验实验样品为国产npn型SiGeHBT,其结构示意图如图1所示.辐照实验在中国科学院新疆理化技术研究所..Co7辐射源完成.辐照剂量率为十通信作者.Email:niuzhenhong@126.corn2006—02—27收到,2006—04—26定稿1.65Gy(Si)/s,分别在100,200,500,1000,2000,5000,10000Gy(Si)总剂量辐照后测量了其电参数,包括集电极电流J,基极电流,电流增
5、益卢.测试仪器为HP.4142B(电压电流源/表),HP.16088B(测试盒)和ICS分析系统.每次测试均在20min内完成.Emitterp—SiGe—__Jn图1SiGeHBT结构示意图Fig.1StructureofSiGeHBT退火试验是在室温搁置浮空状态下进行的,退火总时间为188h.3结果研究了SiGeHBT辐照和退火后直流参数的变化情况.和常规SiBJT一样,电流增益是SiGeHBT最重要且对电离辐射最敏感的参数.图2给出了SiGeHBT电流增益口在不同总剂量辐照后和辐照结束后退火188h随的变化关系.图3和图4为,和电流增益随总剂量和退火时间
6、的变化关⑥2006中国电子学会第9期牛振红等:SiGeHBT.Co7射线辐照效应及退火特性系.从图2可以看出,随辐照总剂量增加,电流增益明显下降,更为引人注意的是经过188h室温浮空退火后电流增益在继续衰降,表明SiGeHBT具有后损伤效应.图2SiGeHBT辐照和退火后电流增益随J的变化Fig.2CurrentgainasafunctionofIforSiGeHBTafterirradiationandannealing+Iblp.m/Ib'k-+,L(【l/,c():.25℃,Dose/Gy(Si)Time/min图3SiGeHBT1b和,随辐照总剂量和退
7、火时间的变化关系Fig.3IbandIforSiGeHBTversustotaldoseandannealingtime1-O0.8一墨0.6O?40.2:一25℃,l.,.._7'一..,I,.=O.7V..—-.^..-I●Dose/Gy(Si)Time/rain图4SiGeHBT电流增益随辐照总剂量和退火时间的变化关系Fig.4CurrentgainforSiGeHBTversustotaldoseandannealingtime从图3可看到,随着辐照总剂量的增加,,没有发生明显的变化,其变化幅度最大仅为20%;而,增大非常明显,在总剂量达到10kGy(
8、Si)时,其值增大为辐照前的2.14倍
