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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

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杨剑群, 董磊, 刘超铭, 李兴冀, 徐鹏飞. 2018: Si3N4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理, 物理学报, 67(16): 363-370. doi: 10.7498/aps.67.20172215
引用本文: 杨剑群, 董磊, 刘超铭, 李兴冀, 徐鹏飞. 2018: Si3N4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理, 物理学报, 67(16): 363-370. doi: 10.7498/aps.67.20172215
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Yang Jian-Qun, Dong Lei, Liu Chao-Ming, Li Xing-Ji, Xu Peng-Fei. 2018: Impact of nitride passivation layer on ionizing irradiation damage on LPNP bipolar transistors, Acta Physica Sinica, 67(16): 363-370. doi: 10.7498/aps.67.20172215
Citation: Yang Jian-Qun, Dong Lei, Liu Chao-Ming, Li Xing-Ji, Xu Peng-Fei. 2018: Impact of nitride passivation layer on ionizing irradiation damage on LPNP bipolar transistors, Acta Physica Sinica, 67(16): 363-370. doi: 10.7498/aps.67.20172215
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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

  • 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001

Impact of nitride passivation layer on ionizing irradiation damage on LPNP bipolar transistors

  • 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60 Coγ射线辐照源,针对有/无Si3 N4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Si3 N4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Si3 N4钝化层的晶体管相比,具有Si3 N4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Si3 N4钝化层的晶体管相比,有Si3 N4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.
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-08-30

Si3N4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理

  • 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001

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60 Coγ射线辐照源,针对有/无Si3 N4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Si3 N4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Si3 N4钝化层的晶体管相比,具有Si3 N4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Si3 N4钝化层的晶体管相比,有Si3 N4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.

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