不同结构的横向 PNP型晶体管低剂量率辐照增强效应研究

采用相同工艺制作的横向 PNP晶体管进行了低剂量率辐照实验,研究了不同周长面积比、不同基区有效宽度、不同发射极面积及不同氧化层厚度的双极晶体管的低剂量率辐射损伤增强效应。实验结果表明:通过提高横向 PNP管周长面积比、减小基区有效宽度、增加发射极面积和减薄氧化层厚度,在低剂量率下横向 PNP双极晶体管辐照前后增益降低小于 50%,且辐照后增益大于 100,大幅度提升了横向 PNP管的抗辐射能力。     

双极晶体管的低剂量率辐射损伤增强效应

在辐射的剂量率范围内,无论是国产还是进1:21的双极晶体管,都有明显的低剂量率辐照损伤增强现象,且纵向NPN管比PNP管严重.本文对引起双极器件辐照损伤差异的机理进行了探讨,并讨论了双极器件的抗辐射加固技术.     

掺杂浓度对重掺硼直拉<111>单晶硅小角晶界的影响

小角晶界是重掺硼直拉111单晶硅生产制造过程中出现的严重缺陷,生产中需要避免。主要研究掺杂浓度对小角晶界的影响,通过实验发现当前工艺下小角晶界产生的临界掺杂浓度为9.05×1019cm-3。分析研究小角晶界的宏观分布及形态特征,其宏观分布与晶体各项异性具有一致性,并随掺杂浓度变化而规律性变化。利用位错模型计算小角晶界两侧晶向差为0.6″~12.76″,其晶向差随掺杂浓度增加而逐步变大。根据位错模型计算并分析自由能与掺杂浓度的关系,得到样品中宏观长度下小角晶界自由能为5.037×10-10~7 200.421×10-10J,并随着掺杂浓度增加而逐步变大。此外结合生长工艺和晶格补偿原理,提出高掺杂浓度下避免小角晶界的方法,并得到无小角晶界的重掺硼单晶硅,对实际生产有重要意义。     

掺杂浓度对重掺硼直拉<111>单晶硅小角晶界的影响北大核心CSCD

小角晶界是重掺硼直拉〈111〉单晶硅生产制造过程中出现的严重缺陷,生产中需要避免。主要研究掺杂浓度对小角晶界的影响,通过实验发现当前工艺下小角晶界产生的临界掺杂浓度为9．05×10^19 cm-3。分析研究小角晶界的宏观分布及形态特征,其宏观分布与晶体各项异性具有一致性,并随掺杂浓度变化而规律性变化。利用位错模型计算小角晶界两侧晶向差为0．6”～12．76”,其晶向差随掺杂浓度增加而逐步变大。根据位错模型计算并分析自由能与掺杂浓度的关系,得到样品中宏观长度下小角晶界自由能为5．037×10^-10～7200．421×10^-10 J,并随着掺杂浓度增加而逐步变大。此外结合生长工艺和晶格补偿原理,提出高掺杂浓度下避免小角晶界的方法,并得到无小角晶界的重掺硼单晶硅,对实际生产有重要意义。     

多晶硅/硅界面处理工艺对硅光敏晶体管性能影响的比较研究

研究了多晶硅/硅发射极结构光敏晶体管的制备工艺。为分析多晶硅/硅界面质量对芯片性能的影响,通过对比低压化学气相淀积（LPCVD）多晶硅前不同表面预处理方案（RCA清洗和稀释氢氟酸漂洗）以及多晶硅淀积后不同温度退火工艺,系统研究了光敏晶体管直流增益（hFE）和发射极接触电阻（re）的变化情况。实验结果表明,采用稀释氢氟酸漂洗工艺可有效降低增益对偏置电压的敏感性;适当提高退火温度（900～1100℃）能够使发射极接触电阻率降低,同时显著改善芯片关键性能参数的一致性,但会导致峰值电流增益降低。该研究为优化光敏晶体管界面工程提供了重要工艺参考。     

基区重掺杂对SiGe HBT热学性能的影响

相对于同质结晶体管,异质结双极晶体管(HBT)由于异质结的存在,电流增益不再主要由发射区和基区掺杂浓度比来决定,因此可以通过增加基区掺杂浓度来降低基区电阻,提高频率响应,降低噪声系数,但基区掺杂浓度对器件热特性影响的研究却很少。以多指SiGeHBT的热电反馈模型为基础,利用自洽迭代法分析了基区重掺杂对器件集电极电流密度和发射极指温度的影响。通过研究发现,随着基区浓度的增加,SiGe HBT将发生禁带宽度变窄,基区反向注入发射区的空穴电流增大;同时,基区少子俄歇复合增强,这些都将减小集电极电流密度,降低发射极指温度,从而抑制发射极指热电正反馈,提高器件的热稳定性。     

场终止型IGBT基区掺杂浓度计算的新方法

基于场终止型IGBT的结构特点与工作机理,提出了一种通过提取IGBT拖尾电流计算基区掺杂浓度新方法,该方法针对已有商用器件只需测试端口电气参数而无需破坏性实验,具有易操作、准确性高的特点.最后分析了一般硬开关和附加吸收电路对IGBT关断拖尾电流测试的影响,提出一种新的测试电路并进行了拖尾电流提取实验,同时也验证了该方法的准确性.     

POCl3掺杂对PNP管特性的影响研究

PNP管的结构是由P型发射区、N型基区、P型集电区组成的三层两结。PNP管的基区宽度和基区掺杂对PNP管电特性的影响很大。在常规IC工艺中,通常采用先做试片的方式来确定基区的磷掺杂扩散时间,工艺加工效率低。为了解决这个问题,从磷源POCl₃的温度、扩散时间两方面入手,对PNP管的电流增益β进行了实验研究。结果表明,在POCl₃温度为(20±1) ℃、预扩散时间为(46±2) min、β不小于80的条件下,PNP管的β变化量小于50%。该研究用于实际PNP管的制造工艺中,工艺加工效率提高了100%。     

掺杂浓度和无序对柔性有机发光二极管载流子迁移率的影响

基于电荷分布的泊松方程和载流子输运方程,考虑最低能量非占据态和最高能量占据态的载流子态密度服从双高斯分布的模型,自洽地研究了掺杂浓度和无序对Alq3柔性有机发光二极管载流子迁移率的影响.发现掺杂浓度低于1×1020cm-3时,掺杂浓度对迁移率影响很小,迁移率几乎保持不变;当掺杂浓度大于1×1020cm-3时,载流子迁移...     

掺杂浓度和无序对柔性有机发光二极管载流子迁移率的影响

基于电荷分布的泊松方程和载流子输运方程,考虑最低能量非占据态和最高能量占据态的载流子态密度服从双高斯分布的模型,自洽地研究了掺杂浓度和无序对Alq3柔性有机发光二极管载流子迁移率的影响.发现掺杂浓度低于1×1020cm-3时,掺杂浓度对迁移率影响很小,迁移率几乎保持不变;当掺杂浓度大于1×1020cm-3时,载流子迁移率非线性增加,与实验结果很好一致.考虑不同无序度时,发现无序度的增加,相应的迁移率下降;低掺杂浓度下迁移率与无序度的大小关系不大,当掺杂浓度较高的时,无序度较小的材料迁移率增加较快.最终给出了柔性发光二极管器件的发光功率密度与电压关系,表明载流子浓度和无序相关的迁移率结果对制备高性能的柔性有机发光二极管具有指导意义.     

碲镉汞器件空间辐射损伤研究的进展

碲镉汞(MCT)红外探测器在天基平台中的应用正在逐渐增多,运行于空间辐射环境这一特点给其功能实现带来了挑战.MCT器件的独特性质要求人们对空间辐射效应给予特别考虑.目前,通过利用CdTe钝化MCT探测器技术,器件的总剂量脆弱性问题已经得到解决.随着材料质量的改进(例如通过降低原生缺陷浓度),MCT器件更容易受到位移损伤...     

CMOS图像传感器总剂量辐照效应及加固技术研究进展

CMOS图像传感器(CIS)在空间辐射或核辐射环境中应用时,均会受到总剂量辐照损伤的影响,严重时甚至导致器件功能失效.文章从微米、超深亚微米到纳米尺度的不同CIS生产工艺、从3T PD(Photodiode)到4T PPD(Pinned Photodiode)的不同CIS像元结构、从局部氧化物隔离技术(LOCOS)到浅槽隔离(STI)的不同CIS隔离氧化层等方面,综述了CIS总剂量辐照效应研究进展.从CIS器件工艺结构、工作模式和读出电路加固设计等方面简要介绍了CIS抗辐射加固技术研究进展.分析总结了目前CIS总剂量辐照效应及加固技术研究中亟待解决的关键技术问题,为今后深入开展相关研究提供理论指导.     

双极运算放大器ELDRS效应的变剂量率加速模拟方法初探

采用不同的变剂量率加速评估方法,研究了在不同辐照温度、不同辐照总剂量条件下,运算放大器电路随高剂量率转换到低剂率的辐射变化规律.结果表明,辐照时的转换总剂量、辐照温度及辐照剂量率均会对器件的响应特性产生影响,采用合适的变剂量率辐照方法可以达到既缩短辐照时间,又能加速评估器件ELDRS效应的目的.另外,对产生各种响应差异的机理进行了分析.     

CMOS图像传感器辐照损伤效应仿真模拟研究进展

CMOS图像传感器(CIS)工作在空间辐射或核辐射环境中遭受的辐照损伤问题备受关注。对CIS辐照损伤效应进行仿真模拟研究有助于深入揭示辐照损伤机理,进而开展抗辐射加固设计,有效提升CIS抗辐照能力。文章通过梳理国内外开展CIS辐照损伤效应仿真模拟研究方面的进展情况,结合课题组已开展的电子元器件辐照效应仿真模拟和实验研究基础,从CIS器件建模、时序驱动电路建模、辐照损伤效应建模、仿真模拟结果校验等方面探讨了CIS辐照损伤效应的仿真模拟方法,分析总结了当前CIS辐照效应仿真模拟研究中亟待解决的关键技术问题。     

JFET输入运算放大器辐射损伤的退火行为

The elevated and room temperature annealing behavior of radiation damage in JFET-input operational amplifiers （op-amps） were investigated. High- and low-dose-rate irradiation results show that one of the JFET-input op-amps studied in this paper exhibits enhanced low-dose-rate sensitivity and the other shows time-dependent effect. The offset voltage of both op-amps increases during long-term annealing at room temperature. However, the offset voltage decreases at elevated temperature. The dramatic difference in annealing behavior at room and elevated temperatures indicates the migration behavior of radiation-induced species at elevated and room temperatures. This provides useful information to understand the degradation and annealing mechanisms in JFET-input op-amps under total ionizing radiation. Moreover, the annealing of oxide trapped charges should be taken into consideration, when using elevated temperature methods to evaluate low-dose-rate damage.     

NMOSFET器件不同源、不同γ剂量率辐射损伤比较

利用不同剂量率γ射线、低能(小于9MeV)质子和1MeV电子对CC4007RH、CC4011、LC54HC04RH NMOSFET进行了辐照实验,结果表明,在＋5V偏置条件下,9MeV以下质子造成的损伤总是小于⁶⁰Co,而且质子能量越低,损伤越小;对于同等的吸收剂量,1MeV电子和⁶⁰Co造成的损伤差别不大;在高剂量率γ射线辐射下,氧化物陷阱电荷是导致器件失效的主要原因,在接近空间低剂量率辐射环境下,LC54HC04RH电路失效的主要原因是辐射感生界面态陷阱电荷,而CC4007RH器件则是氧化物陷阱电荷.     

一种基于横向PNP管的低失调CMOS带隙基准源

基于横向寄生PNP管,提出了一种新颖结构的低失调CMOS带隙基准源。该带隙能够降低运放失调电压和镜像电流对基准电压的影响,提高带隙抗工艺失调的能力。仿真结果表明,基准电压为1.228 0V,在-40℃~125℃,典型偏差小于2.7mV,温度系数为13.9ppm/℃。该带隙具有较好的工艺稳定性,在各工艺角情况下,失调电压小于±25.3mV,比传统带隙相对精度提高了3.3倍。最后,基于0.35μm CMOS工艺实现了该电压基准源。