晶体管辐照效应的影响

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1、第!"卷!第"期半!导!体!学!报5678!"!(68"!##$年"月%&'()*)+,-.(/0,1*)2'%,(3-%4,.*/9:8!!##$集电极偏置电流对硅/:/晶体管#辐照效应的影响"程兴华TPT!!T!!!QPPTT!王健安!龚!敏!石瑞英!蒲!林!刘伦才!郭!丰!杨!晨"T四川大学物理科学与技术学院微电子学系!成都!OT##OX#"!微电子技术四川省重点实验室!成都!OT##OX#"P模拟集成电路国家重点实验室!重庆!X###O##摘要!对硅KBK双极晶体管"%!#O##室温下不同集电极偏置电流条件

2、下0辐照的总剂量效应进行了研究8结果表明!KBK晶体管的辐照损伤程度随着辐照总剂量的增加而增加&尤其是实验中发现$在相同的辐照总剂量下随着辐照时集电极偏置电流的增加!晶体管的辐照损伤程度却在减轻8空间电荷模型的观点并不能很好地解释辐照损伤与辐照集电极偏置电流的关系8文章对空间电荷模型进行了修正!认为除氧化物俘获电荷和界面俘获电荷外!还会在外基区*NY*N,!界面附近形成电中性的电偶极子8利用修正后的理论可以很好地解释所有的实验结果8关键词!集电极偏置电流&总剂量效应&电偶极子&空间电荷模型@;(($OT"#)&"T

3、O#%!!!EE;(($!]O#+&!]]#.中图分类号!4(P!]Za!!!!文献标识码!/!!!文章编号!#!]PYXT$$"!##$##"YT!X"Y#X研究打下基础8针对上述情况!本文研究了硅KBKC!引言双极型晶体管"%!#O##在不同集电极偏置电流条件下进行0辐照时晶体管特性的变化8研究结果表明$自!#世纪]#年代以来人们对半导体材料和器随着0辐照时所加集电极偏置电流的增加!基极电件的辐照效应进行了广泛的研究8由于技术的原因!流的增量减小!电流增益,M%结的反向击穿电压等最初的研究主要集中在硅器件上8研

4、究表明!硅双极的退化越轻8现有的理论并不能很好地解释这种实型晶体管在0辐照下基区电流增大和电流增益退验现象8文中对空间电荷模型进行了修正!我们认化8&G<@等人认为这种现象是由0辐照在双极型晶为$在0辐照时!除了像空间电荷模型与边缘电场理体管外基区表面氧化层内诱生的氧化物俘获电荷和论描述的那样!在KBK晶体管外基区表面氧化层中'T(界面俘获电荷引起的8后来的研究表明!影响硅双形成氧化物俘获电荷和在外基区*NY*N,!界面形成极型晶体管0辐照效应的因素有$辐照时晶体管的界面俘获电荷外!还会有一部分输运到*NY*N,!

5、界偏置电压!晶体管的极性!发射极工艺!发射极几面附近的空穴与外基区*NY*N,界面附近的非平衡!'!!P(何尺寸!基区结构和辐照剂量率等8近年来!人电子结合形成电中性的电偶极子8修正后的理论可们把注意力转移到硅双极型晶体管的低剂量率辐照以很好地解释所有的实验结果8损伤增强效应的物理机理!低剂量率辐照的加速模'X#$(拟实验方法及新结构器件!如异质结双极晶体D!实验与结果管"&M4#和高电子迁移率晶体管"&)24#等的辐'"#T#(实验样品选用型号为%!#O#的双极型KBK晶照效应研究上8尽管如此!辐照时集电极偏置电

6、流的变化对双极型晶体管0辐照效应的影响仍未体管!辐照实验是在中国科学院新疆理化技术研究所的O#见报道!0辐照的机理也并不是完全清楚8而辐照时%60源上进行的!辐照温度为室温8辐照时所双极型晶体管集电极偏置电流的大小对工作于空间加的偏置条件为$"T#不加偏置!即晶体管所有管脚环境下的电子系统的工作电流的确定是非常重要悬空&"!#加偏置!L?g!#J/!=?>gTa"5&"P#加偏的!它可以使工作于0辐照环境下的电子系统所受置!L?gX#J/!=?>gTa"5&"X#加偏置!L?gO#J/!0辐照的影响最小8同时由于人

7、们对硅器件的研究=?>gTa"58辐照剂量率为!"P

8、极偏置电流对硅KBK晶体管0辐照效应的影响$#"'图T!室温下不同集电极偏置电流条件下进行0辐照时过量图!!室温下不同集电极偏置电流条件下进行0辐照时归一基极电流与辐照总剂量的关系化电流增益与辐照总剂量的关系1N:8T!)?>AADGA>?9<<>K@I>G@CNLL>C:GNKI>