[发明专利]一种双极型晶体管位移效应数值模拟方法

权利要求书

1.一种双极型晶体管位移效应数值模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)对双极型晶体管进行中子辐照；

2)对中子辐照后双极型晶体管的基极电流、集电极电流、共射极电流增益进行测试；

3)对中子辐照后双极型晶体管进行中子位移损伤缺陷参数的测试；

4)双极型晶体管位移损伤缺陷模型的建立：基于肖克莱-里德-霍尔载流子复合理论，建立双极型晶体管位移损伤缺陷模型，使用步骤3)测得到的中子位移损伤缺陷参数为模型参数赋值；

5)中子辐照后双极型晶体管电学特性的模拟计算：在半导体器件仿真软件中，建立双极型晶体管的器件结构，基于双极型晶体管位移损伤缺陷模型，开展中子辐照后双极型晶体管电学特性的数值模拟，计算晶体管的基极电流、集电极电流、共射极电流增益；

6)测试数据与模拟计算数据的对比：将步骤5)模拟计算得到的数据与步骤2)中测试得到的数据进行对比；若对比结果不一致，则执行步骤7)；若对比结果一致，则执行步骤8)；

7)调整步骤4)中的模型参数赋值并继续执行步骤5)；

8)结束双极型晶体管位移效应数值模拟，获得双极型晶体管的位移损伤缺陷模型及模型参数；

步骤1)中的双极型晶体管是经过参数测试后筛选出的共射极电流增益的相对标准偏差在5％以内的多个双极型晶体管；

步骤3)中进行的中子位移损伤缺陷参数的测试是选取双极型晶体管的集电极-基极结作为测试用的PN结，测试获得双极型晶体管的深能级瞬态谱；测试的中子位移损伤缺陷参数包括位移损伤缺陷在禁带中的能级位置E_t、缺陷密度N_t以及缺陷对电子的俘获截面σ_n和缺陷对空穴的俘获截面σ_p；求取缺陷密度平均值和标准偏差求取缺陷对电子的俘获截面平均值和标准偏差求取缺陷对空穴的俘获截面平均值和标准偏差

步骤4)中建立的双极型晶体管位移损伤缺陷模型为：

Rt=np-ni2τp(n+nl)+τn(p+pl)---(1)]]>

τp=1vthσpNt---(2)]]>

τn=1vthσnNt---(3)]]>

nl=Ncexp[-(Ec-Et)kT]---(4)]]>

pl=Nvexp[-(Et-Ev)kT]---(5)]]>

其中，R_t是在禁带中的能级位置为E_t的位移损伤缺陷引起的载流子复合率；n为平衡电子浓度，p为平衡空穴浓度，n_i为本征载流子浓度，n_l为缺陷能级E_t中的电子浓度，p_l为缺陷能级E_t中的空穴浓度，τ_n为电子作为少数载流子时的寿命，τ_p为空穴作为少数载流子时的寿命，v_th为载流子热运动速度，N_c为导带有效状态密度，N_v为价带有效状态密度，k为玻尔兹曼常数，T为温度，N_t为缺陷密度，σ_n为缺陷对电子的俘获截面，σ_p为缺陷对空穴的俘获截面；E_c为导带底，E_v为价带顶；

使用多只双极型晶体管的缺陷密度平均值缺陷对电子的俘获截面平均值和缺陷对空穴的俘获截面平均值为双极型晶体管位移损伤缺陷模型进行模型参数赋值。