[发明专利]一种基于氢离子注入的双极型器件ELDRS效应加速实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极型器件ELDRS效应的加速实验方法，属于电子技术领域。

背景技术

在电离辐射环境中，双极型器件及电路在低剂量率辐照下受到的辐射损伤，要比在高剂量率条件下大得多，这就是所谓的低剂量率辐射损伤增强效应(ELDRS—Enhanced Low Dose Rate Sensitivity)。电子元器件在空间环境服役期间普遍存在着ELDRS效应，这给电子元器件的抗辐射能力地面辐照模拟实验测试评估方法带来了巨大挑战。由于航天器在轨服役期间所受到的典型辐照剂量率为10^-4～10^-2rad(Si)/s，而通常的地面辐照实验所用的剂量率为50～300rad(Si)/s。由于ELDRS效应的存在，使得地面实验室测试方法得到的器件抗辐射水平与在空间环境下使用的双极器件的实际抗辐射能力严重不符合，从而给航天电子系统的可靠性带来极大的隐患。自上世纪90年代起，双极器件(晶体管及电路)低剂量率增强效应(ELDRS)及机理就一直是电子器件空间辐照效应研究的热点问题。由于航天器在轨辐照环境的辐照剂量率很低，而地面模拟实验不可能完全模拟在轨的剂量率条件，需要进行相应的加速实验。然而，目前尚没有ELDRS效应加速实验的普适方法。如果地面实验采用实际空间环境的低剂量率评估电子元器件进行抗辐射能力既不经济又耗时，需要对双极器件的ELDRS效应进行加速实验。

发明内容

本发明目的是为了解决现有双极型器件的ELDRS效应地面模拟实验没有加速实验的普遍适用方法，即不能用高剂量率辐照实验来实现低剂量率增强效应加速实验的问题，提供了一种基于氢离子注入的双极型器件ELDRS效应加速实验方法。

本发明所述一种基于氢离子注入的双极型器件ELDRS效应加速实验方法，该方法的具体过程为：

步骤一、选取一个双极型器件，根据选取的双极型器件钝化层的厚度和密度，利用SRIM软件对该双极型器件的结构进行仿真，获取注入的氢离子的能量与射程；

步骤二、根据步骤一确定的氢离子的能量与射程，利用TCAD软件对选取的双极型器件结构进行仿真，获取抗辐照性能参数；所述抗辐照性能参数包括电流增益、过剩基极电流、电源电流和输入电流；

步骤三、改变注入双极型器件的氢离子的注量，使TCAD模拟双极型器件的电流增益变化量小于10%，记录此时的氢离子的注量；

步骤四、根据步骤一获取的注入氢离子的能量与射程和步骤三获取的注入氢离子的注量，在选取的双极型器件的钝化层中注入氢离子；

步骤五、对注入氢离子后的双极型器件进行辐照实验。

本发明的优点：氢离子的注入会对电子器件的ELDRS效应有着显著的影响，进而影响器件的抗辐照能力，这说明氢离子的注入可为深入研究ELDRS效应的微观物理机制提供依据。氢离子的注入使双极型器件内部电离损伤缺陷的状态发生改变，从而加速了电子元器件的ELDRS效应。本发明基于不同能量和注量的氢离子注入技术，通过控制不同能量及注量的氢离子注入，大大加速了双极型器件的ELDRS效应，增强了双极晶体管的电流增益损伤程度，进而达到缩短ELDRS效应实验时间的目的。

本发明的ELDRS效应加速实验方法步骤简单、易于操作，并且该方法具有耗时少、成本低的特点，可用于空间辐照环境下双极型器件ELDRS效应的实验，也可为优化双极型器件和电路的抗辐照性能提供必要依据。本发明的ELDRS效应加速实验方法对电子元器件的ELDRS效应测试和研究具有重大的意义。在双极型器件ELDRS效应研究与抗辐照加固技术的应用中，有着明显的优势和广泛的应用前景。

附图说明

图1是双极晶体管的电离辐射缺陷分布示意图；

图2是在不同注量的70keV氢离子注入条件下，电流增益变化量随辐照注量的变化关系示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述一种基于氢离子注入的双极型器件ELDRS效应加速实验方法，该方法的具体过程为：

步骤一、选取一个双极型器件，根据选取的双极型器件钝化层的厚度和密度，利用SRIM软件对该双极型器件的结构进行仿真，获取注入的氢离子的能量与射程；

步骤二、根据步骤一确定的氢离子的能量与射程，利用TCAD软件对选取的双极型器件结构进行仿真，获取抗辐照性能参数；所述抗辐照性能参数包括电流增益、过剩基极电流、电源电流和输入电流；