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Si3N4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理

杨剑群 董磊 刘超铭 李兴冀 徐鹏飞

Si3N4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理

杨剑群, 董磊, 刘超铭, 李兴冀, 徐鹏飞
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  • 航天器中电子器件在轨服役期间,会遭受到空间带电粒子及各种射线的辐射环境的显著影响,易于造成电离辐射损伤.本文采用60Co γ射线辐照源,针对有/无Si3N4钝化层结构的横向PNP型(LPNP)双极晶体管,开展了电离辐射损伤效应及机理研究.利用KEITHLEY 4200-SCS半导体参数测试仪测试了LPNP晶体管电性能参数(包括Gummel特性曲线和电流增益等).采用深能级瞬态谱分析仪(DLTS),对辐照前后有/无Si3N4钝化层结构的LPNP晶体管的电离缺陷进行测试.研究结果表明,在相同吸收剂量条件下,与无Si3N4钝化层的晶体管相比,具有Si3N4钝化层的LPNP晶体管基极电流退化程度大,并且随吸收剂量的增加,电流增益退化更为显著.通过DLTS分析表明,与无Si3N4钝化层的晶体管相比,有Si3N4钝化层的晶体管辐射诱导的界面态能级位置更接近于禁带中心.这是由于制备Si3N4钝化层时引入了大量的氢所导致,而氢的存在会促使辐射诱导的界面态能级位置更接近于禁带中心,复合率增大,从而加剧了晶体管性能的退化.
      通信作者: 李兴冀, lxj0218@hit.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11575049)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-09
  • 修回日期:  2018-05-23
  • 刊出日期:  2019-08-20

Si3N4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理

  • 1. 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院, 哈尔滨 150001
  • 通信作者: 李兴冀, lxj0218@hit.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11575049)资助的课题.

摘要: 航天器中电子器件在轨服役期间,会遭受到空间带电粒子及各种射线的辐射环境的显著影响,易于造成电离辐射损伤.本文采用60Co γ射线辐照源,针对有/无Si3N4钝化层结构的横向PNP型(LPNP)双极晶体管,开展了电离辐射损伤效应及机理研究.利用KEITHLEY 4200-SCS半导体参数测试仪测试了LPNP晶体管电性能参数(包括Gummel特性曲线和电流增益等).采用深能级瞬态谱分析仪(DLTS),对辐照前后有/无Si3N4钝化层结构的LPNP晶体管的电离缺陷进行测试.研究结果表明,在相同吸收剂量条件下,与无Si3N4钝化层的晶体管相比,具有Si3N4钝化层的LPNP晶体管基极电流退化程度大,并且随吸收剂量的增加,电流增益退化更为显著.通过DLTS分析表明,与无Si3N4钝化层的晶体管相比,有Si3N4钝化层的晶体管辐射诱导的界面态能级位置更接近于禁带中心.这是由于制备Si3N4钝化层时引入了大量的氢所导致,而氢的存在会促使辐射诱导的界面态能级位置更接近于禁带中心,复合率增大,从而加剧了晶体管性能的退化.

English Abstract

参考文献 (25)

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