晶体管氧化层不同深度处电离-位移协同效应的试验方法技术

本发明专利技术提供了一种晶体管氧化层不同深度处电离

【技术实现步骤摘要】
晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法


[0001]本专利技术涉及晶体管
，具体而言，涉及一种晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法。

技术介绍

[0002]太空中各种高能带电粒子会影响在轨飞行航天器的性能，其中，电子器件在服役过程中受到的影响尤为突出。高能带电粒子包括电子、质子及重离子，电子器件损伤主要包括电离辐射效应、位移辐射效应及其交互作用。在苛刻的空间环境下，不同的带电粒子会对电子器件造成不同的性能损伤，这些损伤轻则引起器件性能退化，重则造成航天器整体失效。因此对于电子器件辐射损伤的机理研究不容忽视。
[0003]双极晶体管及电路因为其具有独特的性能指标且性能良好，在空间环境和航天器中得到了广泛的应用。然而双极工艺的晶体管及电路对电离效应和位移效应均比较敏感，随着空间环境下电子器件失效分析研究的不断进展，研究者们逐渐意识到通过单一的质子辐照或者电子辐照进行位移、电离效应分析并不能满足实际空间环境下电子器件的工作要求，因为空间环境中的大多数离子(如质子、电子)，既能产生电离辐射效应，又能产生位移辐射效应。
[0004]通常双极晶体管的电离辐射效应主要是指带电粒子入射导致SiO2氧化层中产生了氧化物电荷，Si/SiO2界面处产生界面态陷阱。双极晶体管的位移辐射效应主要是指带电粒子入射后在硅中产生空位和间隙原子。目前针对双极晶体管协同效应的分析中，大多数考虑的为氧化层中的电离效应与硅中位移效应之间的交互作用，然而带电粒子入射后同样会在氧化层中产生位移损伤，分析结果忽略了氧化层中的位移损伤与电离损伤之间的交互作用。并且，由于空间环境的复杂性，不同能量的粒子入射会在氧化层的不同深度处发生位移损伤与电离损伤的交互作用，分析结果无法确定氧化层中不同深度处电离
‑
位移协同效应之间的关系。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的问题是如何对双极晶体管氧化层中不同深度处电离
‑
位移协同效应之间的关系进行分析研究。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供了一种晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法、装置及存储介质。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法，包括：
[0008]采用不同能量的氦离子分别对多个第一双极晶体管进行预辐照，获得多个预辐照后的第一双极晶体管，其中，不同能量的所述氦离子入射后停留在所述第一双极晶体管氧化层的不同深度处；
[0009]采用不同剂量的
60
Co
‑
γ射线对各个所述预辐照后的第一双极晶体管和未进行预
辐照的第二双极晶体管进行辐照，获得多个第一损伤双极晶体管和第二损伤双极晶体管；
[0010]通过测试分别确定各个所述第一损伤双极晶体管的电流增益倒数和所述第二损伤双极晶体管的电流增益倒数，确定所述电流增益倒数与氦离子能量之间的对应关系；
[0011]根据不同能量的所述氦离子的入射深度和所述电流增益倒数与氦离子能量之间的对应关系，确定双极晶体管氧化层中不同深度处电离
‑
位移协同效应之间的关系。
[0012]可选的，双极晶体管氧化层中不同深度处电离
‑
位移协同效应之间的关系包括：所述双极晶体管氧化层中电离
‑
位移协同效应的区域越深，所述双极晶体管受到的损伤越小。
[0013]可选的，采用不同能量的氦离子分别对多个第一双极晶体管进行预辐照之前，还包括：
[0014]通过SRIM软件计算不同能量的氦离子对双极晶体管进行照射时在所述双极晶体管中的入射深度，确定所述入射深度在所述双极晶体管氧化层的能量范围，根据所述能量范围随机确定多个不同能量的氦离子。
[0015]可选的，采用不同剂量的
60
Co
‑
γ射线对各个所述预辐照后的第一双极晶体管和未进行预辐照的第二双极晶体管进行辐照包括：
[0016]分别采用不同剂量的
60
Co
‑
γ射线对各个所述第一双极晶体管和所述第二双极晶体管进行照射，获得多组第一损伤双极晶体管和第二损伤双极晶体管，一种所述第一损伤双极晶体管和所述第二损伤双极晶体管对应的
60
Co
‑
γ射线剂量相同，氦离子能量不同。
[0017]可选的，通过测试分别确定各个所述第一损伤双极晶体管的电流增益倒数和所述第二损伤双极晶体管的电流增益倒数，确定所述电流增益倒数与氦离子能量之间的对应关系包括：
[0018]分别测试各个所述第一损伤双极晶体管的Gummel特性曲线和所述第二损伤双极晶体管的Gummel特性曲线，并提取各个所述第一损伤双极晶体管的电流增益倒数和所述第二损伤双极晶体管的电流增益倒数，建立所述电流增益倒数与所述氦离子能量之间的对应关系。
[0019]可选的，确定双极晶体管氧化层中不同深度处电离
‑
位移协同效应之间的关系之后，还包括：
[0020]提取各个所述第一损伤双极晶体管的界面态陷阱数量和所述第二损伤双极晶体管的界面态陷阱数量，建立所述界面态陷阱数量与所述氦离子能量之间的对应关系，确定所述电离
‑
位移协同效应的作用机理。
[0021]可选的，提取各个所述第一损伤双极晶体管和第二损伤双极晶体管的界面态陷阱数量包括：
[0022]对各个所述第一损伤双极晶体管和第二损伤晶体管分别进行栅扫描曲线测试，获得所述第一损伤双极晶体管的栅扫描曲线和第二损伤双极晶体管的栅扫描曲线；
[0023]根据提取公式分别对所述栅扫描曲线进行特征提取，获得所述第一损伤双极晶体管的界面态陷阱数量，以及所述第二损伤双极晶体管的界面态陷阱数量。
[0024]可选的，对各个所述第一损伤双极晶体管和第二损伤晶体管分别进行栅扫描曲线测试包括：
[0025]在正向有源工作模式下，控制各个所述第一损伤双极晶体管和第二损伤双极晶体管的栅极电压使其工作模式从积累型依次转变至耗尽型和反型，测试各个所述第一损伤双
极晶体管和第二损伤双极晶体管的基极电流随栅极电压变化的所述栅扫描曲线。
[0026]本专利技术的晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法的有益效果是：可在进行预辐照前获取一个可以使氦离子入射深度停留在双极晶体管氧化层的能量范围，在这个能量范围内选择多个不同能量的氦离子对第一双极晶体管进行预辐照，该步骤对试验的第一双极晶体管采取同一变量的差异化处理，有利于获取粒子入射深度不同带来的差异数据。采用不同剂量的
60
Co
‑
γ射线对预辐照后的多个第一双极晶体管进行辐照，在氧化层产生电离损伤，得到多个第一损伤双极晶体管。同时，采用不同剂量的
60
Co
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法，其特征在于，包括：采用不同能量的氦离子分别对多个第一双极晶体管进行预辐照，获得多个预辐照后的第一双极晶体管，其中，不同能量的所述氦离子入射后停留在所述第一双极晶体管氧化层的不同深度处；采用不同剂量的
60
Co
‑
γ射线对各个所述预辐照后的第一双极晶体管和未进行预辐照的第二双极晶体管进行辐照，获得多个第一损伤双极晶体管和第二损伤双极晶体管；通过测试分别确定各个所述第一损伤双极晶体管的电流增益倒数和所述第二损伤双极晶体管的电流增益倒数，确定所述电流增益倒数与氦离子能量之间的对应关系；根据不同能量的所述氦离子的入射深度和所述电流增益倒数与氦离子能量之间的对应关系，确定双极晶体管氧化层中不同深度处电离
‑
位移协同效应之间的关系。2.根据权利要求1所述的晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法，其特征在于，所述双极晶体管氧化层中不同深度处电离
‑
位移协同效应之间的关系包括：所述双极晶体管氧化层中电离
‑
位移协同效应的区域越深，所述双极晶体管受到的损伤越小。3.根据权利要求1所述的晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法，其特征在于，所述采用不同能量的氦离子分别对多个第一双极晶体管进行预辐照之前，还包括：通过SRIM软件计算不同能量的氦离子对双极晶体管进行照射时在所述双极晶体管中的入射深度，确定所述入射深度在所述双极晶体管氧化层的能量范围，根据所述能量范围随机确定多个不同能量的氦离子。4.根据权利要求1所述的晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法，其特征在于，所述采用不同剂量的
60
Co
‑
γ射线对各个所述预辐照后的第一双极晶体管和未进行预辐照的第二双极晶体管进行辐照包括：分别采用不同剂量的
60
Co
‑
γ射线对各个所述第一双极晶体管和所述第二双极晶体管进行照射，获得多组第一损伤双极晶体管和第二损伤双极晶体管，一种所述第一损伤双极晶体管和所述第二损伤双极晶体管对应的
60
Co
‑
γ射线剂量相同，氦离子能量不同。5.根据权利要求4所述的晶体管氧化层不同深度处电离
‑
位移协同效应的试验方法，其特征在于，所述通过测试分别确定各个所述第一损伤双极晶体管的电流增益倒数和所述第二损伤双极晶体管的电流增益倒数，确定所述电流增益倒数与氦离子能量之间的对应关系包括：分别测试各个所述第一损伤双极晶体管的Gummel特性曲线和所述第二损伤双极晶体管的Gummel特性曲线，并提取各个所述第一损伤双极晶体管的电流增益倒数和所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴冀，杨剑群，徐晓东，应涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：