[發(fā)明專利]一種基于氫離子注入的雙極型器件ELDRS效應(yīng)加速實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410135842.8
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103870664B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李興冀;劉超銘;楊劍群;肖景東;何世禹;楊德莊
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙極型器件ELDRS效應(yīng)的加速實(shí)驗(yàn)方法，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在電離輻射環(huán)境中，雙極型器件及電路在低劑量率輻照下受到的輻射損傷，要比在高劑量率條件下大得多，這就是所謂的低劑量率輻射損傷增強(qiáng)效應(yīng)(ELDRS—Enhanced?Low?Dose?Rate?Sensitivity)。電子元器件在空間環(huán)境服役期間普遍存在著ELDRS效應(yīng)，這給電子元器件的抗輻射能力地面輻照模擬實(shí)驗(yàn)測試評估方法帶來了巨大挑戰(zhàn)。由于航天器在軌服役期間所受到的典型輻照劑量率為10^-4～10^-2rad(Si)/s，而通常的地面輻照實(shí)驗(yàn)所用的劑量率為50～300rad(Si)/s。由于ELDRS效應(yīng)的存在，使得地面實(shí)驗(yàn)室測試方法得到的器件抗輻射水平與在空間環(huán)境下使用的雙極器件的實(shí)際抗輻射能力嚴(yán)重不符合，從而給航天電子系統(tǒng)的可靠性帶來極大的隱患。自上世紀(jì)90年代起，雙極器件(晶體管及電路)低劑量率增強(qiáng)效應(yīng)(ELDRS)及機(jī)理就一直是電子器件空間輻照效應(yīng)研究的熱點(diǎn)問題。由于航天器在軌輻照環(huán)境的輻照劑量率很低，而地面模擬實(shí)驗(yàn)不可能完全模擬在軌的劑量率條件，需要進(jìn)行相應(yīng)的加速實(shí)驗(yàn)。然而，目前尚沒有ELDRS效應(yīng)加速實(shí)驗(yàn)的普適方法。如果地面實(shí)驗(yàn)采用實(shí)際空間環(huán)境的低劑量率評估電子元器件進(jìn)行抗輻射能力既不經(jīng)濟(jì)又耗時，需要對雙極器件的ELDRS效應(yīng)進(jìn)行加速實(shí)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有雙極型器件的ELDRS效應(yīng)地面模擬實(shí)驗(yàn)沒有加速實(shí)驗(yàn)的普遍適用方法，即不能用高劑量率輻照實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)低劑量率增強(qiáng)效應(yīng)加速實(shí)驗(yàn)的問題，提供了一種基于氫離子注入的雙極型器件ELDRS效應(yīng)加速實(shí)驗(yàn)方法。

本發(fā)明所述一種基于氫離子注入的雙極型器件ELDRS效應(yīng)加速實(shí)驗(yàn)方法，該方法的具體過程為：

步驟一、選取一個雙極型器件，根據(jù)選取的雙極型器件鈍化層的厚度和密度，利用SRIM軟件對該雙極型器件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，獲取注入的氫離子的能量與射程；

步驟二、根據(jù)步驟一確定的氫離子的能量與射程，利用TCAD軟件對選取的雙極型器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，獲取抗輻照性能參數(shù)；所述抗輻照性能參數(shù)包括電流增益、過剩基極電流、電源電流和輸入電流；

步驟三、改變注入雙極型器件的氫離子的注量，使TCAD模擬雙極型器件的電流增益變化量小于10%，記錄此時的氫離子的注量；

步驟四、根據(jù)步驟一獲取的注入氫離子的能量與射程和步驟三獲取的注入氫離子的注量，在選取的雙極型器件的鈍化層中注入氫離子；

步驟五、對注入氫離子后的雙極型器件進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：氫離子的注入會對電子器件的ELDRS效應(yīng)有著顯著的影響，進(jìn)而影響器件的抗輻照能力，這說明氫離子的注入可為深入研究ELDRS效應(yīng)的微觀物理機(jī)制提供依據(jù)。氫離子的注入使雙極型器件內(nèi)部電離損傷缺陷的狀態(tài)發(fā)生改變，從而加速了電子元器件的ELDRS效應(yīng)。本發(fā)明基于不同能量和注量的氫離子注入技術(shù)，通過控制不同能量及注量的氫離子注入，大大加速了雙極型器件的ELDRS效應(yīng)，增強(qiáng)了雙極晶體管的電流增益損傷程度，進(jìn)而達(dá)到縮短ELDRS效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時間的目的。

本發(fā)明的ELDRS效應(yīng)加速實(shí)驗(yàn)方法步驟簡單、易于操作，并且該方法具有耗時少、成本低的特點(diǎn)，可用于空間輻照環(huán)境下雙極型器件ELDRS效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，也可為優(yōu)化雙極型器件和電路的抗輻照性能提供必要依據(jù)。本發(fā)明的ELDRS效應(yīng)加速實(shí)驗(yàn)方法對電子元器件的ELDRS效應(yīng)測試和研究具有重大的意義。在雙極型器件ELDRS效應(yīng)研究與抗輻照加固技術(shù)的應(yīng)用中，有著明顯的優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是雙極晶體管的電離輻射缺陷分布示意圖；

圖2是在不同注量的70keV氫離子注入條件下，電流增益變化量隨輻照注量的變化關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式所述一種基于氫離子注入的雙極型器件ELDRS效應(yīng)加速實(shí)驗(yàn)方法，該方法的具體過程為：

步驟一、選取一個雙極型器件，根據(jù)選取的雙極型器件鈍化層的厚度和密度，利用SRIM軟件對該雙極型器件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，獲取注入的氫離子的能量與射程；

步驟二、根據(jù)步驟一確定的氫離子的能量與射程，利用TCAD軟件對選取的雙極型器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，獲取抗輻照性能參數(shù)；所述抗輻照性能參數(shù)包括電流增益、過剩基極電流、電源電流和輸入電流；