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。     

硅双极器件ELDRS效应机理的研究进展

低剂量率辐射损伤增强效应(ELDRS)的发现引起了国际航天领域的关注。本文介绍了双极器件的辐照响应,综述了自1991年发现双极器件具有ELDRS效应二十多年以来ELDRS效应机理研究取得的主要成果,分析了未来可能的研究方向。调研发现,机理研究主要聚焦在Si/SiO2界面处,建立工艺与界面特性的关联对于抑制ELDRS效应极具参考价值。     

基于三维模型的NPN双极型晶体管电离辐射效应仿真模拟

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。     

锗硅异质结双极晶体管空间辐射效应研究进展

异质结带隙渐变使锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)具有良好的温度特性,可承受-180~+200 ℃的极端温度,在空间极端环境领域具有诱人的应用前景。然而,SiGe HBT器件由于材料和工艺结构的新特征,其空间辐射效应表现出不同于体硅器件的复杂特征。本文详述了SiGe HBT的空间辐射效应研究现状,重点介绍了国产工艺SiGe HBT的单粒子效应、总剂量效应、低剂量率辐射损伤增强效应以及辐射协同效应的研究进展。研究表明,SiGe HBT作为双极晶体管的重要类型,普遍具有较好的抗总剂量和位移损伤效应的能力,但单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题。由于工艺的不同,国产SiGe HBT还表现出显著的低剂量率辐射损伤增强效应响应和辐射协同效应。     

NMOS晶体管高剂量率下总剂量辐照特性研究

采用商用标准0.6μm体硅CMOS工艺设计了不同宽长比、不同沟道长度及不同版图结构的非加固型NMOS晶体管作为测试样品.经高剂量60Coγ射线的总剂量辐照实验,讨论其在不同栅源偏置电压下的总剂量辐照特性.研究表明NMOS总剂量效应对辐照时栅源偏置电压敏感;辐照引起阈值电压的漂移随W/L的变化不明显;沟道长度及版图结构对NMOS管辐照后的源漏极间泄漏电流的影响显著.     

辐照对SOI NMOS寄生双极晶体管的影响。

在埋氧化层厚度不同的SIMOX衬底上制备了H型栅结构器件。经过总剂量辐照后,器件的正栅亚阈值特性无明显变化,背栅亚阈值特性发生平移,但均未发生漏电,说明其抗辐照性能超过1E6rad(Si)。辐照后器件的寄生双极晶体管增益有所增大,并且与背栅阈值电压的变化趋势相似,可能是由于埋氧化层中的正电荷积累使体区电位升高,提高了发射极的发射效率。     

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。     

10位双极数模转换器的电离辐射效应

研究了国产互补双极工艺生产的数模转换器(D/A转换器)在不同偏置和不同剂量率条件下的电离辐射效应及退火特性。研究结果表明:D/A转换器对偏置条件和辐照剂量率都很敏感。大剂量率辐照时,电路功能正常,各功能参数变化较小;而在低剂量率辐照情况下,各参数变化显著,超出器件允许范围,器件功能失效。因此,D/A转换器表现出明显的低剂量率辐射损伤增强效应(ELDRS)。零偏时,D/A转换器功能参数损伤变化更加严重。最后,结合边缘电场效应和空间电荷模型对这种不同偏置和剂量率条件下的损伤机理进行了初步的探讨。     

高剂量辐照条件下的MOSFET总剂量辐照效应模型

报道了一种用于在高剂量辐照条件下 MOS器件抗辐照电路模拟的半经验模型 .利用该模型对 MOS器件实验结果进行了模拟 ,模型计算结果与实验吻合较好 .初步分析了高剂量条件下不同散射机制对模拟结果的影响 ,结果表明界面电荷的库仑散射是引起电子迁移率退化的主要机制     

高剂量辐照条件下的MOSFET总剂量辐照效应模型

报道了一种用于在高剂量辐照条件下MOS器件抗辐照电路模拟的半经验模型.利用该模型对MOS器件实验结果进行了模拟,模型计算结果与实验吻合较好.初步分析了高剂量条件下不同散射机制对模拟结果的影响,结果表明界面电荷的库仑散射是引起电子迁移率退化的主要机制.     

多晶发射极结构三极管抗总剂量能力研究

文章通过分析总剂量辐照机理和三极管结构总剂量辐照的瓶颈部位,比较普通和多晶发射极VNPN晶体管结构上的区别,指出多晶发射极结构具有更强的总剂量辐照能力。多晶发射极结构总剂量辐照能力增强是由于该结构EB之间存在多晶+薄氧化层的结构,该结构中多晶屏蔽了顶部厚氧化层辐照效应的影响,而普通结构EB之间则是厚氧化层结构,总剂量辐照能力弱。在对多晶发射极结构总剂量辐照关键部位的分析过程中,对多晶发射极三极管局部结构进行了进一步优化设计,最后给出了多晶发射极结构三极管的辐照实验结果,并对实验结果进行了分析。     

总剂量辐射下双极型运放效应统计特性分析

分析了国产运算放大器LM124的总剂量辐射效应统计规律.基于同一批次80个样本辐照前和100 Gy、200 Gy、500 Gy、1 000 Gy、1 500 Gy五个总剂量点辐照后的实验数据进行了分析,发现LM124的输入偏置电流退化呈对数正态分布特性,中位数随总剂量在3.6～7 nA范围内线性变化,总剂量增大,参数分...     

不同偏置条件下CMOS SRAM的总剂量辐射效应

对1Mb静态随机存取存储器(SRAM)进行了不同偏置条件下的总剂量辐照效应研究.结果表明,试验选取的CMOS SRAM器件为总剂量辐射敏感器件,辐照偏置条件对器件的电参数退化和功能失效有较大影响.在三种偏置条件中,静态加电为最劣偏置,其次是工作状态,浮空状态时器件的辐射损伤最小.在工作状态和静态加电两种偏置条件下,静态功耗电流的退化与器件功能失效密切相关,可作为器件功能失效的预警量.     

不同偏置下全耗尽SOI NMOSFET总剂量抗辐射的研究

研究了不同偏置条件下,全耗尽SOI NMOSFET的总剂量抗辐射特性,主要讨论不同偏置条件对器件中陷获电荷的产生和分布,以及由此对器件性能产生的影响.通过器件模拟发现,在辐射过程中器件的偏置条件不同,造成器件的有源区和埋氧层中电场的分布有着很大的差异.而俘获电荷的产生与电场又有着紧密的联系,所以造成了俘获电荷的分布和密度有很大的不同,从而对器件的影响也不同.模拟结果表明,在三种不同的偏置条件下,OFF态(关态)时背沟道附近陷获电荷密度最高,以常数电流法估算出的阈值电压负漂移最大,同时引起了最大的本底静态漏电流.     

双极线性稳压器(LM317)的电离总剂量效应及剂量率的影响

对一款双极集成、三端线性稳压器LM317进行了不同偏置、不同剂量率条件下的电离辐射效应及室温退火特性研究。研究结果表明:器件输出电压、输入输出压差等敏感参数在电离辐射环境下发生了不同程度的变化,且在零偏偏置辐照下的变化比工作偏置辐照下的变化大;在零偏偏置条件,总剂量相同时低剂量率辐照下的损伤明显大于高剂量率辐照,表现出低剂量率损伤增强效应;在工作偏置条件,高剂量率辐照下的损伤大于低剂量率辐照下的损伤,但随后的退火实验中恢复到低剂量率辐照损伤水平,表现出时间相关效应。对稳压器辐射敏感参数的影响因素和不同偏置下的剂量率影响进行了分析和讨论。     

Bi-CMOS双极型晶体管的研制

本文论述了在常规CMOS工艺下制作Bi-CMOS双极型晶体管的设计方法及制造工艺.首先通过对Bi-CMOS双极型晶体管版图结构的分析,探讨了工作机理,阐明了采用标准CMOS工艺制作高性能Bi-CMOS双极型晶体管的设计方法.然后,建立了分析计算晶体管直流特性的数学模型,并分析计算了工艺参数、器件结构对器件性能的影响,给出了CMOS工艺全兼容的Bi-CMOS双极型npn晶体管的最佳设计方案.采用常规p阱CMOS工艺进行了投片试制.测试结果表明,器件性能达到了设计指标;器件的电流增益在200以上,与理论计算完全一致.     

双极运算放大器ELDRS效应的变剂量率加速模拟方法初探

采用不同的变剂量率加速评估方法,研究了在不同辐照温度、不同辐照总剂量条件下,运算放大器电路随高剂量率转换到低剂率的辐射变化规律.结果表明,辐照时的转换总剂量、辐照温度及辐照剂量率均会对器件的响应特性产生影响,采用合适的变剂量率辐照方法可以达到既缩短辐照时间,又能加速评估器件ELDRS效应的目的.另外,对产生各种响应差异的机理进行了分析.     

SiGe HBT 60Co γ射线辐照效应及退火特性

研究了国产SiGe异质结双极晶体管(HBT)60Co γ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(Ib)明显增大,而集电极电流(Ic)基本不变,表明Ib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(β=Ic/Ib)继续衰降,表明SiGe HBT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.