测试γ辐照后GaAs HBT器件性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种测试γ辐照后GaAs?HBT器件性能的方法，主要解决现有方法的实验复杂，难度大，耗时长，不具有普遍性的问题。其实现步骤为：1）用ADS软件分析电路，确定器件的敏感参数；2）辐照前器件测试；3）对器件进行辐照实验；4）辐照后器件测试；5）对比实验前后器件性能及数据的差异，改变GaAs?HBT器件等效电路中的参数，建立辐照后GaAs?HBT器件的新等效电路。6）将这个新的等效电路嵌入回射频集成电路仿真软件ADS的GaAs?HBT器件模型库中，以实现使用计算机对GaAs?HBT器件以及由该器件组成的电路进行抗辐照特性分析,提高辐照实验的通用性，减小辐照实验对人体的危害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，具体的说是一种测试器件的等效电路，由该方法建立的GaAs HBT的等效电路可用于搭建电路，对实际电路进行仿真。
技术介绍
砷化镓异质结晶体管GaAs HBT是现代半导体集成电路中所采用的器件之一。特别在射频集成电路设计中，该器件有广泛的应用。如附图说明图1所示，现在常见的GaAs HBT的结构由上至下依次为发射极，N+冒层，N_铟镓磷InGaP发射区，P+砷化镓GaAs基区，n_砷化镓GaAs集电区，n+次集电极区，半绝缘衬底。该结构的发射区和基区主要由铟镓磷/砷化镓异质结构成，因此GaAs HBT可以得到很大的电流增益，只要增益满足条件，可以在增益与其它性能之间进行折中，例如，可以增大基区掺杂，从而减小基区电阻提高最大频率4 和厄利电压，减小大电流效应。图2为该GaAs HBT的等效电路图。辐射是造成航天电子设备异常或故障的重要原因，国内外对航天故障的统计显示:40%左右的故障来自太空辐射。因此电路的抗辐射技术是保障航天电子设备可靠长寿命的关键技术，是航天电子领域研究的中的重点和热点。随着砷化镓器件在航天器中的应用越来越多，对砷化镓器件进行抗辐照特性研究也越来越重要。目前国内对半导体集成电路辐照研究的方法是将已封装的电路进行辐照实验，试验方法是按照美国军标883D方法1019.4规定“电离辐射试验程序”进行的，然后使用电学仪器测量半导体集成电路的电流电压等参数来分析辐照对电路的影响。这种方法的不足之处是，辐照实验是针对一个由GaAs HBT器件构成的整体电路进行，辐照后实验分析也是对特定的整体电路进行，如果要对另一种同样由GaAs HBT构成的特定电路进行抗辐照特性的研究，则要再次进行实验。由于需要分析的电路种类过多，则要做很多的实验，然而国内能够提供辐射源的机构少，每年 只能提供几十个小时的实验时间，并且辐照实验对人体有害，所以这种方法的复杂性大，不具有普遍性，也不利于对辐照的影响进行机理分析。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种测试Y辐照后GaAsHBT器件性能的方法，将这种器件的等效电路嵌入回射频集成电路仿真软件ADS的GaAsHBT器件模型库中，以实现对任意一种由该器件组成的电路进行抗辐照特性分析，提高辐照实验的通用性，减小辐照实验对人体的危害。为了实现上述目的，本专利技术的实现步骤包括:(I)辐照前器件分析:用安捷伦射频仿真软件ADS进行模拟仿真，确定GaAs HBT等效电路的敏感参数；(2)辐照前器件测试:用直流电源、网络分析仪测试GaAs HBT辐照前的直流特性参数测试和频率特性参数测试，包括基极电流非理想系数Ibeni，基极电流非理想因子Neni和正向渡越时间TF1 ；(3)电离辐照试验:在钴源控制系统模拟空间环境下对n个GaAs HBT器件进行剂量率为50rad/s的Y辐照试验，n大于等于4 ；(4)辐照后器件测试:用直流电源、网络分析仪测试GaAs HBT辐照后的直流特性参数测试和频率特性参数测试，包括基极电流非理想系数Iben2，基极电流非理想因子Nen2和正向渡越时间TF2，并记录下各辐照总剂量条件下的数值；(5)根据辐照前后直流特性参数，将GaAs HBT器件等效电路中的基极电流计算公式改变为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试γ辐照后GaAs?HBT器件性能的方法，包括如下步骤：（1）辐照前器件分析：用安捷伦射频仿真软件ADS进行模拟仿真，确定GaAs?HBT等效电路的敏感参数；（2）辐照前器件测试：用直流电源、网络分析仪测试GaAs?HBT辐照前的直流特性参数测试和频率特性参数测试，包括基极电流非理想系数IBEN1，发射结非理想发射系数NEN1和正向渡越时间TF1；（3）电离辐照试验：在钴源控制系统模拟空间环境下对n个GaAs?HBT器件进行剂量率为50rad/s的γ辐照试验，n大于等于4；（4）辐照后器件测试：用直流电源、网络分析仪测试GaAs?HBT辐照后的直流特性参数测试和频率特性参数测试，包括基极电流非理想系数IBEN2，发射结非理想发射系数NEN2和正向渡越时间TF2，并记录下各辐照总剂量条件下的数值；（5）根据辐照前后直流特性参数，将GaAs?HBT器件等效电路中的基极电流计算公式改变为：Ibe=IBEI(exp(VbeiNEIVtv)-1)+(IBEN+ΔIBEN)(exp(Vbei(NEN+ΔNEN)Vtv)-1),其中，IBEI是GaAs?HBT器件的基极电流理想系数，NEI是GaAs?HBT器件发射结理想发射系数，IBEN是GaAs?HBT器件的基极电流非理想系数，ΔIBEN为基极电流非理想系数IBEN的增量ΔIBEN=IBEN2?IBEN1，IBEN1为辐照前基极电流理想系数，IBEN2为辐照后基极电流理想系数。ΔNEN为发射结非理想发射系数，ΔNEN=NEN2?NEN1，NEN1为辐照前发射结非理想发射系数，NEN2为辐照后发射结非理想发射系数，NEN是GaAs?HBT器件发射结非理想发射系数，Vtv=k0T/q是GaAs?HBT器件在300K时的热电压，k0为波尔兹曼常数，T为温度，q为电荷量，Vbei是GaAs?HBT器件的发射结电压；（6）根据辐照前后频率特性参数，将GaAs?HBT等效电路中的渡越时间计算公式改变为：τF=(TF+ΔTF)·(1+XTFIFIF+ITF),其中，TF为GaAs?HBT器件正向渡越时间，ΔTF为正向渡越时间TF的增量， ΔTF=TF2?TF1，TF1为辐照前的渡越时间，TF2为辐照后的渡越时间，XTF为GaAs?HBT器件正向渡越时间的偏置系数，IF为正向电流，ITF为GaAs?HBT器件正向渡越时间的电流系数；（7）将修改后的渡越时间计算公式和修改后的基极电流计算公式带入到安捷伦ADS软件中的GaAs?HBT等效电路中，并用该ADS软件仿真出γ辐照后的GaAs?HBT器件等效电路的基极电流IB＇和截止频率fT＇，再将该仿真结果与实验后测试得到的基极电流IB和截止频率fT的数据进行对比，如果仿真得到的数值与实验后得到的数值相近，则直接用辐照后GaAs?HBT器件的等效电路替代ADS软件中原有的GaAs?HBT的等效电路，以实现使用计算机对GaAs?HBT器件以及由GaAs?HBT器件组成的电路的进行抗辐照特性分析，无需再做实验。...

【技术特征摘要】
1.一种测试Y辐照后GaAs HBT器件性能的方法，包括如下步骤: (1)辐照前器件分析:用安捷伦射频仿真软件ADS进行模拟仿真，确定GaAsHBT等效电路的敏感参数； (2)辐照前器件测试:用直流电源、网络分析仪测试GaAsHBT辐照前的直流特性参数测试和频率特性参数测试，包括基极电流非理想系数Ibeni，发射结非理想发射系数Neni和正向渡越时间TF1 ； (3)电离辐照试验:在钴源控制系统模拟空间环境下对η个GaAsHBT器件进行剂量率为50rad/s的Y辐照试验，η大于等于4 ； (4)辐照后器件测试:用直流电源、网络分析仪测试GaAsHBT辐照后的直流特性参数测试和频率特性参数测试，包括基极电流非理想系数ΙΒΕΝ2，发射结非理想发射系数Nen2和正向渡越时间TF2，并记录下各辐照总剂量条件下的数值； (5)根据辐照前后直流特性参数，将GaAsHBT器件等效电路中的基极电流计算公式改变为:2.根据权利要求1所述的测试Y辐照后GaAsHBT器件性能的方法，其特征在于步骤(O中的敏感参数包括:基极电流非理想系数Iben、发射结非理想发射系数Nen、基极电流理想系数Ibe1、发射结理想发射系数Ne1、反向电流Is、正向发射系数NF、发射极电阻Re、集电极电阻Rc、发射结电容Cp集电结电容Cp正向渡越时间TF、正向渡越时间偏置系数Xtf、正向渡越时间电压系数VTF、正向渡越时间电流系数ITF、发射结电容C.和集电结电容CBa)。3.根据权利要求1所述测试Y辐照后GaAs HBT器件性能的方法，其特征在于所述步骤(3)在钴源控制系统模拟空间环境下对GaAs HBT器件进行剂量率为50rad/s的、辐照试验，以4个GaAs HBT器件为例，其步骤如下: 3.1)将选中的4个GaAs HBT器件样品分别插在辐照板上，辐照板置于钴源周围，使Y射线照射方向与辐照板上样品垂直，接受剂量率为50rad/s的Y射线辐照； 3.2)对4个GaAs HBT器件施加辐照的总剂量分别为:lMrad、3M...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕红亮，魏志超，张金灿，张玉明，张义门，刘敏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：