氫氣環(huán)境下柵控雙極晶體管電離損傷缺陷演化行為研究.pdf

1、本文以70 keV低能電子和1 MeV高能電子為輻照源，研究了氫氣環(huán)境下柵控橫向PNP型（GLPNP）雙極晶體管電離輻射損傷缺陷演化行為規(guī)律。采取原位測試電性能方法，并結(jié)合柵掃描技術(shù)（GS）、亞閾值掃描法(SS)、深能級瞬態(tài)譜(DLTS)及等溫退火等手段，揭示了氫氣對 GLPNP型晶體管電離效應(yīng)及退火效應(yīng)的影響規(guī)律。
　　試驗結(jié)果表明，1 MeV高能電子和70 keV低能電子輻照對GLPNP型晶體管造成的電離損傷規(guī)律是基本一致的。

2、1 MeV高能電子和70 keV低能電子輻照后，經(jīng)氫氣浸泡的GLPNP晶體管的電流增益退化更嚴(yán)重。通過綜合對比分析GS、SS及DLTS測試結(jié)果表明，經(jīng)過氫氣浸泡的GLPNP型晶體管在輻照過程中會產(chǎn)生更多的電離輻射損傷缺陷，這是由于氫氣會促進(jìn)輻照過程中 GLPNP晶體管氧化物俘獲正電荷及界面態(tài)陷阱的形成。
　　在相同的電離吸收劑量條件下，與70 keV電子輻照相比，1 MeV電子輻照產(chǎn)生的氧化物俘獲正電荷及界面態(tài)陷阱數(shù)量更多，對 G

3、LPNP晶體管造成的性能退化程度更嚴(yán)重。通過比較分析氧化物俘獲正電荷和界面態(tài)陷阱濃度與少子壽命的內(nèi)在聯(lián)系可知，1 MeV高能電子產(chǎn)生的電離輻射損傷缺陷會減小發(fā)射結(jié)和中性基區(qū)中的少子壽命，導(dǎo)致 GLPNP晶體管的復(fù)合電流增加。少子壽命的減小主要基于兩種原因：一是由于氧化物俘獲電荷在發(fā)射結(jié)表面累積，使空間耗盡區(qū)向發(fā)射極移動，導(dǎo)致少子壽命減小及復(fù)合電流增加；二是界面態(tài)數(shù)量的增加，會致使中性基區(qū)中少子壽命減小及復(fù)合電流增加。
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