双极型晶体管总剂量效应的统计特性*

李顺 宋宇 周航 代刚 张健

1) (中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心, 成都 610200)

2) (内江师范学院物理与电子信息工程学院, 内江 641112)

3) (电子科技大学电子科学与工程学院, 成都 611731)

4) (中国工程物理研究院电子工程研究所, 绵阳 621000)

双极型晶体管的总电离剂量辐照效应主要体现在基极电流(IB)的退化, 其作用机理是电离辐射在SiO2中及Si/SiO2界面作用导致的氧化物陷阱电荷面密度(Not)和界面陷阱电荷面密度(Nit)的增长.本文基于定制设计的栅控横向PNP晶体管, 开展了大样本、多剂量点的电离总剂量效应实验, 获得了双极型晶体管IB, Not, Nit的分散性及其随总剂量变化的统计特性, 初步建立了晶体管损伤分散性与Not分散性的关联.该研究成果可以有效支撑双极型电路辐射可靠性的机理研究与定量评估.

1 引 言

由于半导体器件制造过程中存在材料的不一致性和工艺的波动性, 即便是同一厂商、同一批次的半导体器件, 其电学参数也具有样本间分散性(sample-to-sample variability).这种分散性可以通过统计特性描述.半导体器件的分散性可分为自身因素导致的本征分散性 (intrinsic variability)和外部因素导致的外在分散性 (extrinsic variability)[1].自身因素是由器件之间原子级差异造成的, 主要来源包括掺杂分布、边缘粗糙度和膜厚变化.外在因素的主要来源包括工艺波动和不同位置、不同损耗、不同使用条件引起的器件性能波动等[1].

运算放大器等硅基双极型器件是电子产品中常用的关键元器件.在卫星等空间应用条件下, 由……