缑石龙 马武英 姚志斌 何宝平 盛江坤 薛院院 潘琛

(西北核技术研究所, 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024)

为了研究氢气与辐射感生产物之间的作用关系, 以栅控横向PNP双极晶体管为研究对象, 分别开展了氢气氛围中浸泡后的辐照实验和辐照后氢气氛围中退火实验, 结果表明: 氢气进入双极晶体管后会使其辐照损伤增强, 并且未浸泡器件辐照后在氢气中退火也会使晶体管辐射损伤增强.基于栅扫描法分离的辐射感生产物结果表明, 氢气进入晶体管会使得界面陷阱增多, 氧化物陷阱电荷减少, 主要原因是氢气进入氧化层会与辐射产生的氧化物陷阱电荷发生反应, 产生氢离子, 从而使界面陷阱增多.基于该反应机理, 建立了包含氢气反应和氢离子产生机制的低剂量率辐照损伤增强效应数值模型, 模型仿真得到的界面陷阱及氧化物陷阱电荷面密度数量级和变化趋势均与实验结果一致, 进一步验证了氢气在双极器件中辐照反应机理的正确性,为双极器件辐照损伤机制研究和在氢氛围中浸泡作为低剂量率辐射损伤增强效应加速评估方法的建立提供了参考和理论支撑.

1 引 言

国内外研究表明, 氢(H)是双极器件产生低剂量辐射损伤增强效应(enhanced low dose rate sensitivity, ELDRS)的关键因素之一[1-6].不同的钝化层材料对双极器件是否具有ELDRS效应有着很大的影响, 究其原因也是不同材料向器件中引入的H的含量不同[1-3].并且由于氢气……