张晋新 王信 郭红霞3) 冯娟† 吕玲 李培 闫允一 吴宪祥 王辉

1) (西安电子科技大学空间科学与技术学院,西安 710126)

2) (中国科学院新疆理化技术研究所,乌鲁木齐 830011)

3) (西北核技术研究院,西安 710024)

4) (西安交通大学核科学与技术学院,西安 710049)

为探索锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)总剂量效应的损伤机理,采用半导体器件三维模拟工具(TCAD),建立电离辐照总剂量效应损伤模型,分析比较电离辐射在SiGe HBT 不同氧化层结构的不同位置引入陷阱电荷缺陷后,器件正向Gummel 特性和反向Gummel 特性的退化特征,获得SiGe HBT 总剂量效应损伤规律,并与60Co γ 辐照实验进行对比.结果表明:总剂量辐照在SiGe HBT 器件中引入的氧化物陷阱正电荷主要在pn 结附近的Si/SiO2 界面处产生影响,引起pn 结耗尽区的变化,带来载流子复合增加,最终导致基极电流增大、增益下降;其中EB Spacer 氧化层中产生的陷阱电荷主要影响正向Gummel 特性,而LOCOS 隔离氧化层中的陷阱电荷则是造成反向Gummel 特性退化的主要因素.通过数值模拟分析获得的SiGe HBT 总剂量效应损伤规律与不同偏置下60Co γ 辐照实验的结论符合得较好.

1 引言

锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)由于硅基能带工程材料和器件结构的优势,通过对基区Ge 组分梯度的控制,可实现大跨度的工作温度范围[1-3].如在月球—180 ℃—+120 ℃的典型极端宽温范围内,SiGe 器件使相关航天探测设备具备去掉庞大保温装置的可能,进而降低发射成本[4,5].因此,不同于传统设计中无源器件作为舱外设备的主流,SiGe HBT 具备了有源器件舱外应用的可能性,能够……