双多晶自对准NPN管的总剂量辐射效应研究

对国产先进互补双极工艺制作的双多晶自对准(DPSA)结构的NPN管进行了高、低剂量率的⁶⁰Co-γ源辐射实验。在总剂量辐射前后以及室温退火后,分别采用移位测试方法,研究了基极电流、集电极电流、电流增益等参数的变化规律。结果表明,DPSA NPN管比传统NPN管的抗辐射能力更强,但其低剂量率辐射损伤增强效应(ELDRS)改善不明显。最后,初步探讨了DPSA NPN管的辐射损伤机制,讨论了DPSA NPN管的抗ELDRS效应的机制。     

多晶硅发射极NPN管的辐射效应研究

为了研究多晶硅发射极双极晶体管的辐射可靠性,对多晶硅发射极NPN管进行了不同偏置条件下⁶⁰Co γ射线的高剂量率辐照试验和室温退火试验。试验结果表明,辐射后,基极电流IB显著增大,而集电极电流IC变化不大;反偏偏置条件下,IB的辐射损伤效应在辐射后更严重;室温退火后,IB有一定程度的持续损伤。多晶硅发射极NPN管与单晶硅发射极NPN管的辐射对比试验结果表明,多晶硅发射极NPN管的抗辐射性能较好。从器件结构和工艺条件方面,分析了多晶硅发射极NPN管的辐射损伤机理。分析了多晶硅发射极NPN管与单晶硅发射极NPN管的辐射损伤区别。     

NPN双极晶体管的ELDRS效应及退火行为

对国产NPN双极晶体管在不同剂量率下的辐射效应和退火特性进行了研究.结果显示:在不同剂量率辐照下,NPN晶体管的特性衰降均非常明显.不仅晶体管的过剩基极电流明显增大,直流增益迅速下降,其集电极电流也随辐照总剂量的增加而逐渐衰减,且低剂量率辐照下损伤更明显.本中对造成各种实验现象的损伤机理进行了分析.     

双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对 npn 管和 pnp 管进行不同剂量率的电离辐射实验,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应.结果表明,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度,致使低剂量率下过量基极电流明显增大.而辐照后npn管比pnp管具有更大的有效表面复合面积,致使前者比后者有更大的表面复合电流,从而导致了在各种剂量率辐照下,npn管比pnp管对电离辐射都更为敏感.     

双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对npn管和pnp管进行不同剂量率的电离辐射实验,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应.结果表明,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度,致使低剂量率下过量基极电流明显增大.而辐照后npn管比pnp管具有更大的有效表面复合面积,致使前者比后者有更大的表面复合电流,从而导致了在各种剂量率辐照下,npn管比pnp管对电离辐射都更为敏感.     

国产pnp双极晶体管在宽总剂量范围辐照下的ELDRS

研究了不同偏置条件下国产商用pnp型双极晶体管在宽总剂量范围内的辐射损伤特性和变化规律.实验结果表明,在100 rad(Si)/s和0.01 rad(Si)/s剂量率辐照下,总累计剂量达到200 krad (Si)时,这一宽总剂量范围内辐射损伤趋势均随着总剂量值不断累积而增大,且并未出现饱和.相同剂量率辐照下,发射结施加反偏状态时国产商用pnp双极晶体管的过剩基极电流变化最大,正偏下最小,零偏介于二者之间.两款晶体管均表现出明显的低剂量率损伤增强效应(ELDRS),且在反偏下ELDRS更显著.并对出现这一实验结果的损伤机理进行了探讨.     

不同剂量率下NPN管和NMOSFET管的电离辐照效应

研究了 NPN双极晶体管和 NMOSFET在不同剂量率环境下的电离辐照效应。研究表明 ,NPN管在低剂量率辐照下 ,电流增益衰降更为显著 ,且具有真正的剂量率效应 ;而 NMOS管在低剂量率辐照下产生的阈电压负向漂移比高剂量率辐照时小 ,其辐照效应是时间相关效应 ,而非真正的剂量率效应。     

不同类型双极晶体管抗辐照性能的研究

时于制作工艺相同的NPN和LPNP两种类型的双极型晶体管进行了辐照实验,研究了不同类型双极晶体管的电离总剂量辐射损伤机理和退火效应。实验结果表明：在相同的辐照总剂量下．LPNP型双极晶体管的归一化电流增益的下降比NPN型双极晶体管的下降多．说明LPNP型双极晶体管的辐照敏感性更强。这与NPN和LPNP这两种类型的双极晶体管的辐射损伤机理的不同有关。对于NPN型双极晶体管,电离辐照总剂照效应主要是造成氧化物正电荷的积累：而对于LPNP型双极晶体管．电离辐照总剂量效应主要是造成界面态密度的增加。     

双极晶体管高温辐照的剂量率效应研究

文章对一种具有低剂量率辐射损伤增强效应的国产双极晶体管进行了不同剂量率、不同温度下的电离辐照试验。结果表明，室温辐照条件下，该双极器件在较高剂量率下的辐射损伤没有显著区别，但在低剂量率辐照下，辐射损伤明显增加；而在高温辐照条件下，即使辐照剂量率较高，其辐射损伤也有显著的差异。最后，讨论了这种效应可能的内在机制。     

基于三维模型的NPN双极型晶体管电离辐射效应仿真模拟北大核心

为更加迅速可靠地评估星用双极型晶体管抗电离辐射损伤性能,建立了三维NPN晶体管模型,并对其电离辐射效应进行了数值模拟。仿真计算了电离辐射在晶体管中产生的氧化物正电荷陷阱以及界面陷阱,以此模拟不同总剂量、剂量率电离辐照对晶体管的损伤;以漂移扩散模型计算了晶体管典型性能的响应,验证了晶体管的总剂量效应和低剂量率损伤增强效应。结果表明晶体管对电离辐射敏感的区域位于基区和发射结区附近的Si/SiO_(2)界面,从Gummel曲线提取的归一化增益发现,电离辐射损伤可能使晶体管增益降低50%以上,这对晶体管性能影响很大。该方法可以在降低成本、缩短周期的前提下,为晶体管抗电离辐射可靠性评估提供合理的技术支撑和可借鉴的理论数据。