發(fā)布時間：2017-08-20 00:30

  本文關(guān)鍵詞：氫對3DG110晶體管1 MeV電子輻照損傷的影響

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【摘要】：雙極晶體管具有優(yōu)異的電流驅(qū)動能力、線性度、低噪聲以及優(yōu)良的匹配特性,是構(gòu)成雙極集成電路的基本單元,在航天器上有廣泛的應(yīng)用,且極易受到空間輻射環(huán)境的影響。為此本文選用3DG110雙極晶體管為研究對象,基于1Me V電子輻照,采用電性能測試、深能級缺陷分析(DLTS)及等溫退火三種方法,開展了氫氣環(huán)境下雙極晶體管輻射效應(yīng)及損傷機(jī)理的研究,揭示了氫對3DG110雙極晶體管1 Me V電子輻照損傷的影響。輻照試驗結(jié)果表明,隨著1 Me V電子輻照注量的增加,雙極晶體管的電流增益逐漸退化。其中,基極電流隨輻照注量逐漸增加而增加,而集電極電流隨輻照注量增加而減小。基于輻照后的DLTS測試結(jié)果表明,1 Me V電子輻照會在3DG110晶體管內(nèi)同時產(chǎn)生電離損傷缺陷和位移損傷缺陷,且與電離損傷缺陷相比,位移損傷缺陷的濃度較小。對比分析氫氣處理前后晶體管的電性能和輻射損傷缺陷信號可知,氫氣處理會導(dǎo)致晶體管內(nèi)產(chǎn)生更多的電離輻射損傷缺陷,而對位移輻射損傷缺陷的影響不大,從而加劇了輻照過程中晶體管內(nèi)氧化物俘獲正電荷及界面態(tài)陷阱的形成,導(dǎo)致晶體管輻照損傷更加嚴(yán)重。因此,氫氣處理過的晶體管在電子輻照條件下輻照損傷均較大。等溫退火研究發(fā)現(xiàn),隨著退火溫度的增加,雙極晶體管輻射損傷的退火速度明顯加快。但是,與氫氣處理后的晶體管相比,未進(jìn)行氫氣處理的晶體管在110℃和150℃的退火速率相差不大。通過DLTS測試結(jié)果可知,在相同退火溫度下,隨退火時間的增加,氧化物電荷缺陷信號的峰值逐漸下降,所對應(yīng)的溫度坐標(biāo)逐漸減小;界面態(tài)缺陷信號的峰值逐漸增加,所對應(yīng)的溫度坐標(biāo)逐漸增大。位移缺陷信號的峰值和溫度均不發(fā)生變化。對比輻照前有無氫氣處理的晶體管退火結(jié)果可知,輻照前經(jīng)氫氣處理的晶體管中的電離缺陷及電性能的退火速率均較快。與真空退火相比,110℃下氫氣氣氛抑制了晶體管氧化物電荷及界面態(tài)陷阱的退火,而150℃下氫氣氣氛則促進(jìn)了晶體管電離缺陷的退火。
【關(guān)鍵詞】：雙極晶體管 電子輻照 氫氣 退火效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN32
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 雙極晶體管輻射效應(yīng)研究10-14
• 1.2.1 電離輻射損傷10-11
• 1.2.2 位移輻射損傷11-12
• 1.2.3 氫對輻射缺陷的影響12-14
• 1.3 雙極晶體管退火效應(yīng)研究14-17
• 1.3.1 電離輻射缺陷的退火14-15
• 1.3.2 位移輻射缺陷的退火15-17
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 試驗器件及分析測試方法19-25
• 2.1 試驗器件19
• 2.2 輻照試驗19-21
• 2.3 浸泡氫氣試驗21
• 2.4 退火試驗21-22
• 2.5 電性能分析方法22-24
• 2.5.1 Gummel曲線23
• 2.5.2 電流增益23
• 2.5.3 漏電流23-24
• 2.6 深能級瞬態(tài)譜分析方法24-25
• 第3章 雙極晶體管 1 MeV電子輻照損傷效應(yīng)研究25-35
• 3.1 輻射損傷對 3DG110晶體管電性能的影響25-30
• 3.1.1 Gummel特性曲線的變化規(guī)律25-26
• 3.1.2 電流增益的變化量隨輻照注量的變化規(guī)律26-27
• 3.1.3 電流增益倒數(shù)變化量隨輻照注量的變化規(guī)律27-29
• 3.1.4 漏電流隨輻照注量的變化規(guī)律29-30
• 3.2 輻射損傷對 3DG110晶體管缺陷行為的影響30-31
• 3.2.1 輻照前未進(jìn)行氫氣處理的晶體管深能級缺陷分析30-31
• 3.2.2 輻照前氫氣處理的晶體管深能級缺陷分析31
• 3.3 3DG110晶體管輻照損傷機(jī)理研究31-34
• 3.3.1 氫氣處理前后晶體管Gummel特性曲線的比較31-32
• 3.3.2 氫氣處理前后晶體管電流增益變化規(guī)律的比較32-33
• 3.3.3 氫氣處理前后晶體管深能級瞬態(tài)譜的分析比較33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 雙極晶體管的退火效應(yīng)研究35-55
• 4.1 未進(jìn)行氫氣處理的雙極晶體管的退火效應(yīng)35-39
• 4.1.1 退火過程中電性能變化規(guī)律35-38
• 4.1.2 退火過程中深能級缺陷變化規(guī)律38-39
• 4.2 氫氣處理的雙極晶體管的退火效應(yīng)39-43
• 4.2.1 退火過程中電性能變化規(guī)律研究39-42
• 4.2.2 退火過程中深能級缺陷的變化規(guī)律42-43
• 4.3 輻照前未進(jìn)行氫氣處理的晶體管氫氣氛圍內(nèi)退火效應(yīng)43-47
• 4.3.1 氫氣氛圍內(nèi)退火過程中電性能變化規(guī)律43-45
• 4.3.2 退火過程中深能級缺陷的變化規(guī)律45-47
• 4.4 3DG110晶體管退火效應(yīng)機(jī)理分析47-53
• 4.4.1 輻照前氫氣處理對 3DG110雙極晶體管退火過程的影響47-49
• 4.4.2 氫氣氛圍內(nèi)退火對 3DG110雙極晶體管退火過程的影響49-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-62
• 致謝62

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本文編號：703789