[发明专利]一种基于深能级瞬态谱技术的双极型器件电离辐射损伤缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域。

背景技术

双极晶体管(BJT，Bipolar Junction Transistor)具有优良的电流驱动能力、噪声特性、线性度及匹配特性等优点，在模拟、混合集成电路和BiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor)电路等多种电子电路中有着重要的应用，是航天器上广泛应用的重要电子器件。在空间辐射环境中，高能带电粒子穿过航天器外部防护结构，会对舱内的电子元器件产生多种空间辐射效应，其中最为重要的辐射效应是电离辐射效应。

电离辐射效应主要是对双极晶体管的钝化层(SiO₂)造成损伤，产生氧化物俘获正电荷，以及在Si/SiO₂界面处生成界面态，使得双极晶体管的电性能参数发生退化。然而，现有的缺陷分析方法，如栅极扫描、亚阈值扫描、中带电压法和电荷抽运技术等，只能针对具有栅极的器件，如MOS和GLPNP型器件进行测量，难以针对常规双极晶体管的氧化物俘获正电荷和界面态进行定量分析，尚无法从电离辐射缺陷行为角度来研究双极晶体管的电离辐射损伤机理。这在很大程度上制约了人们对双极晶体管空间辐射损伤机理的认识，也不利于对双极晶体管在轨服役行为进行量化表征和寿命预测。因此，有必要提出一种针对双极晶体管的电离辐射缺陷进行量化表征的方法，这种方法对于揭示双极晶体管电离辐射缺陷演化规律及微观物理机制具有重要的意义。

深能级瞬态谱(DLTS)是一种检测出半导体器件中缺陷的能级、缺陷浓度和俘获截面等诸多信息的方法，但主要应用于半导体材料及简单结构的晶体缺陷研究，尚未应用于电子元器件的电离辐射损伤方面研究。本发明基于DLTS分析手段，在辐照前后，定量分析测试研究双极晶体管内部氧化物俘获正电荷和界面态密度。本项目的研究成果对于研制新型抗辐照双极器件、优化航天器的选材设计及提高航天器的在轨服役可靠性，都具有重大的意义。

发明内容

本发明是为了解决现有双极型晶体管的电离辐射损伤缺陷无法定量化的问题，本发明提供了一种基于深能级瞬态谱技术的双极型器件电离辐射损伤缺陷检测方法。

一种基于深能级瞬态谱技术的双极型器件电离辐射损伤缺陷检测方法，该方法的具体过程为：

第一步，针对双极型器件进行电离辐射试验，将双极型器件安装到深能级瞬态谱仪的低温测试台上，保证双极型器件与深能级瞬态谱仪的低温测试台紧密连接，并将双极型器件的基极与集电极分别与深能级瞬态谱仪的高、低测试接头相连；

第二步，设置测试参数，该参数包括反向偏压V_R、脉冲电压V_P、测试周期T_W、脉冲宽度T_P及温度扫描范围，并保证反向偏压V_R为-20V到+20V、脉冲电压V_P为-3V到+3V、测试周期T_W为2ms到200s、脉冲宽度T_P为2ms到2s、温度扫描范围为50K到350K，获得氧化物电荷的DLTS信号峰所对应的温度、峰高及峰的半高宽和界面态的DLTS信号峰所对应的温度、峰高及峰半高宽；

第三步，根据第二步获得的氧化物电荷的DLTS信号峰所对应的温度、峰高及峰的半高宽和界面态的DLTS信号峰所对应的温度、峰高及峰半高宽获得双极型器件电离辐射损伤缺陷。

所述双极型器件电离辐射损伤缺陷为缺陷浓度，所述缺陷浓度包括双极型器件氧化物电荷的缺陷浓度和界面态的缺陷浓度，其中：双极型器件氧化物电荷的缺陷浓度为

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