中带电压法分离栅控横向pnp双极晶体管辐照感生缺

席善斌; 陆妩; 王志宽; 任迪远; 周东; 文林; 孙静

doi:10.7498/aps.61.076101

摘要

设计并制作了一种新型双极测试结构,即在常规横向pnp双极晶体管基区表面氧化层上淀积一栅电极,通过扫描栅极所加电压,获得漏极(集电极)电流随栅极电压的变化特性,利用中带电压法分离栅控横向pnp双极晶体管在辐照过程中感生的氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷.本文对设计的晶体管测试结构和采用的测试方法做了具体介绍.

关键词:

In this paper, we design and fabricate a new test structure of bipolar device. A gate is deposited on the oxide layer covering the base region of normal lateral pnp bipolar transistor. The characteristic of drain current (collector current) versus the gate voltage is recorded by sweeping the voltage applied to the gate, then the subthreshold-current technique is used to separate the radiation induced oxide trapped charges and interface traps in the gate controlled lateral pnp bipolar transistor during 60Co- irradiation. The test structure and the measurement of the bipolar transistor used in the experiment are introduced in detail in this paper.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国科学院新疆理化技术研究所, 乌鲁木齐 830011;

2.
新疆电子信息材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐 830011;

3.
中国科学院研究生院, 北京 100049;

4.
模拟集成电路国家重点实验室, 重庆 400060

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10975182)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Xinjiang Technical Institute of Physics & Chemistry CAS, Urumqi 830011, China;

2.
Xinjiang Key Laboratory of Electronic Information Materials and Devices, Urumqi 830011, China;

3.
Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;

4.
State key Laboratory of Analog Integrated Circuit, Chongqing 400060, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10975182).

参考文献

[1]	Enlow E W, Pease R L, Combs W, Schrimpf R D, Nowlin R N 1991 IEEE Trans. Nucl. Sci. 38 1342
[2]	Fleetwood D M, Kosier S L, Nowlin R N, Schrimpf R D, Reber R A, DeLaus M, Winokur P S. Wei A, Combs W E, Pease R L 1994 IEEE Trans. Nucl. Sci. 41 1871
[3]	Hjalmarson H P, Pease R L, Witczak S C, Shaneyfelt M R, Schwank J R, Edwards A H, Hembree C E, Mattsson T R 2003 IEEE Trans. Nucl. Sci. 50 1901
[4]	Zhang Y Q, Liu C Y, Liu J L, Wang J P, Huang Z, Xu N J, He B P, Peng H L, Yao Y J 2001 Acta Phys. Sin. 50 2434 (in Chinese) [张廷庆, 刘传洋, 刘家璐, 王剑屏, 黄智, 徐娜军, 何宝平, 彭宏论, 姚育娟 2001 50 2434]
[5]	He B P, Guo H X, Gong J C, Wang G Z, Luo Y H, Li Y H 2004 Acta Phys. Sin. 53 3125 (in Chinese) [何宝平, 郭红霞, 龚建成, 王桂珍, 罗尹虹, 李永宏 2004 53 3125]
[6]	Zheng Y Z, Lu W, Ren D Y, Wang Y Y, Guo Q, Yu X G, He C F 2009 Acta Phys. Sin. 58 5572 (in Chinese) [郑玉展, 陆妩, 任迪远, 王义元, 郭旗, 余学锋, 何承发 2009 58 5572]
[7]	He B P, Yao Z B 2010 Acta Phys. Sin. 59 1985 (in Chinese) [何宝平, 姚志斌 2010 59 1985]
[8]	Chen X J, Barnaby H J,Pease R L, Schrimpf R D, Platteter D G, Dunham G 2004 IEEE Trans. Nucl. Sci. 51 3178
[9]	Chen X J, Barnaby H J, Pease R L, Schrimpf R D, Platteter D, Shaneyfelt M, Vermeire B 2005 IEEE Trans. Nucl. Sci. 52 2245
[10]	Ball D R, Schrimpf R D, Barnaby H J 2002 IEEE Trans. Nucl. Sci. 49 3185
[11]	Chen X J, Barnaby H J, Schrimpf R D, Fleetwood D M, Pease R L, Platteter D G, Dunham G W 2006 IEEE Trans. Nucl. Sci. 53 3649
[12]	Chen X J, Barnaby H J, Vermeire B, Holbert K, Wright D, Pease R L, Dunham G, Platteter D G, Seiler J, McClure S, Adell P 2007 IEEE Trans. Nucl. Sci. 54 1913
[13]	Chen X J, Barnaby H J, Vermeire B, Holbert K E, Wright D, Pease R L, Schrimpf R D, Fleetwood D M, Pantelides S T, Shaneyfelt M R, Adell P 2008 IEEE Trans. Nucl. Sci. 55 3032
[14]	Minson E, Sanchez I, Barnaby H J, Pease R L, Platteter D G, Dunham G 2004 IEEE Trans. Nucl. Sci. 51 3723
[15]	Hart Arthur R, Smyth J B, van Lint, Victor A J, Snowden D P, Leadon Roland E 1978 IEEE Trans. Nucl. Sci. 25 1502
[16]	Kosier S L, Shrimpf R D, Nowlin R N, Fleetwood D M, DeLaus M, Pease R L, CombsWE,Wei A, Chai F 1993 IEEE Trans. Nucl. Sci. 40 1276
[17]	McWhorter P J, Winokur P S 1986 Appl Phys. Lett. 48 133
[18]	Gaitan M, Russell T J 1984 IEEE Trans. Nucl. Sci. 31 1256
[19]	Pease R, Emily D, Boesch H E 1985 IEEE Trans. Nucl. Sci. 32 3946
[20]	He Y J, Shi Q, Li B, Luo H W, Lin L 2006 Electronic Product Reliability and Environmental Testing 24 26 (in Chinese) [何玉娟, 师谦, 李斌, 罗宏伟, 林丽 2006 电子产品可靠性与环境试验 24 26]

施引文献

[1]	Enlow E W, Pease R L, Combs W, Schrimpf R D, Nowlin R N 1991 IEEE Trans. Nucl. Sci. 38 1342
[2]	Fleetwood D M, Kosier S L, Nowlin R N, Schrimpf R D, Reber R A, DeLaus M, Winokur P S. Wei A, Combs W E, Pease R L 1994 IEEE Trans. Nucl. Sci. 41 1871
[3]	Hjalmarson H P, Pease R L, Witczak S C, Shaneyfelt M R, Schwank J R, Edwards A H, Hembree C E, Mattsson T R 2003 IEEE Trans. Nucl. Sci. 50 1901
[4]	Zhang Y Q, Liu C Y, Liu J L, Wang J P, Huang Z, Xu N J, He B P, Peng H L, Yao Y J 2001 Acta Phys. Sin. 50 2434 (in Chinese) [张廷庆, 刘传洋, 刘家璐, 王剑屏, 黄智, 徐娜军, 何宝平, 彭宏论, 姚育娟 2001 50 2434]
[5]	He B P, Guo H X, Gong J C, Wang G Z, Luo Y H, Li Y H 2004 Acta Phys. Sin. 53 3125 (in Chinese) [何宝平, 郭红霞, 龚建成, 王桂珍, 罗尹虹, 李永宏 2004 53 3125]
[6]	Zheng Y Z, Lu W, Ren D Y, Wang Y Y, Guo Q, Yu X G, He C F 2009 Acta Phys. Sin. 58 5572 (in Chinese) [郑玉展, 陆妩, 任迪远, 王义元, 郭旗, 余学锋, 何承发 2009 58 5572]
[7]	He B P, Yao Z B 2010 Acta Phys. Sin. 59 1985 (in Chinese) [何宝平, 姚志斌 2010 59 1985]
[8]	Chen X J, Barnaby H J,Pease R L, Schrimpf R D, Platteter D G, Dunham G 2004 IEEE Trans. Nucl. Sci. 51 3178
[9]	Chen X J, Barnaby H J, Pease R L, Schrimpf R D, Platteter D, Shaneyfelt M, Vermeire B 2005 IEEE Trans. Nucl. Sci. 52 2245
[10]	Ball D R, Schrimpf R D, Barnaby H J 2002 IEEE Trans. Nucl. Sci. 49 3185
[11]	Chen X J, Barnaby H J, Schrimpf R D, Fleetwood D M, Pease R L, Platteter D G, Dunham G W 2006 IEEE Trans. Nucl. Sci. 53 3649
[12]	Chen X J, Barnaby H J, Vermeire B, Holbert K, Wright D, Pease R L, Dunham G, Platteter D G, Seiler J, McClure S, Adell P 2007 IEEE Trans. Nucl. Sci. 54 1913
[13]	Chen X J, Barnaby H J, Vermeire B, Holbert K E, Wright D, Pease R L, Schrimpf R D, Fleetwood D M, Pantelides S T, Shaneyfelt M R, Adell P 2008 IEEE Trans. Nucl. Sci. 55 3032
[14]	Minson E, Sanchez I, Barnaby H J, Pease R L, Platteter D G, Dunham G 2004 IEEE Trans. Nucl. Sci. 51 3723
[15]	Hart Arthur R, Smyth J B, van Lint, Victor A J, Snowden D P, Leadon Roland E 1978 IEEE Trans. Nucl. Sci. 25 1502
[16]	Kosier S L, Shrimpf R D, Nowlin R N, Fleetwood D M, DeLaus M, Pease R L, CombsWE,Wei A, Chai F 1993 IEEE Trans. Nucl. Sci. 40 1276
[17]	McWhorter P J, Winokur P S 1986 Appl Phys. Lett. 48 133
[18]	Gaitan M, Russell T J 1984 IEEE Trans. Nucl. Sci. 31 1256
[19]	Pease R, Emily D, Boesch H E 1985 IEEE Trans. Nucl. Sci. 32 3946
[20]	He Y J, Shi Q, Li B, Luo H W, Lin L 2006 Electronic Product Reliability and Environmental Testing 24 26 (in Chinese) [何玉娟, 师谦, 李斌, 罗宏伟, 林丽 2006 电子产品可靠性与环境试验 24 26]

[1]	段宝兴, 刘雨林, 唐春萍, 杨银堂. 肖特基结多数载流子积累新型绝缘栅双极晶体管. , 2024, 73(7): 078501. doi: 10.7498/aps.73.20231768
[2]	段宝兴, 王佳森, 唐春萍, 杨银堂. 新型载流子积累的逆导型横向绝缘栅双极晶体管. , 2024, 73(15): 157301. doi: 10.7498/aps.73.20240572
[3]	李岩, 陈鑫力, 王伟胜, 石智文, 竺立强. 蛋壳膜电解质栅控氧化物神经形态晶体管. , 2023, 72(15): 157302. doi: 10.7498/aps.72.20230411
[4]	刘静, 党跃栋, 刘慧婷, 赵岩. 内嵌横向PNP晶体管的新型静电放电双向防护器件. , 2022, 71(23): 238501. doi: 10.7498/aps.71.20220824
[5]	余雪玲, 陈凤翔, 相韬, 邓文, 刘嘉宁, 汪礼胜. ReSe₂/WSe₂记忆晶体管的光电调控和阻变特性研究. , 2022, 0(0): . doi: 10.7498/aps.7120221154
[6]	余雪玲, 陈凤翔, 相韬, 邓文, 刘嘉宁, 汪礼胜. ReSe₂/WSe₂记忆晶体管的光电调控和阻变特性. , 2022, 71(21): 217302. doi: 10.7498/aps.71.20221154
[7]	缑石龙, 马武英, 姚志斌, 何宝平, 盛江坤, 薛院院, 潘琛. 基于栅控横向PNP双极晶体管的氢氛围中辐照损伤机制. , 2021, 70(15): 156101. doi: 10.7498/aps.70.20210351
[8]	杨剑群, 董磊, 刘超铭, 李兴冀, 徐鹏飞. Si3N4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理. , 2018, 67(16): 168501. doi: 10.7498/aps.67.20172215
[9]	陈聪, 梁盼, 胡蓉蓉, 贾天卿, 孙真荣, 冯东海. 抽运-自旋定向-探测技术及其应用. , 2018, 67(9): 097201. doi: 10.7498/aps.67.20180244
[10]	郭春生, 丁嫣, 姜舶洋, 廖之恒, 苏雅, 冯士维. 高效在线测量加速实验中双极晶体管结温方法的研究. , 2017, 66(22): 224703. doi: 10.7498/aps.66.224703
[11]	谭骥, 朱阳军, 卢烁今, 田晓丽, 滕渊, 杨飞, 张广银, 沈千行. 绝缘栅双极型晶体管感性负载关断下电压变化率的建模与仿真研究. , 2016, 65(15): 158501. doi: 10.7498/aps.65.158501
[12]	赵启凤, 庄奕琪, 包军林, 胡为. 基于1/f噪声的NPN晶体管辐照感生电荷的定量分离. , 2015, 64(13): 136104. doi: 10.7498/aps.64.136104
[13]	马武英, 王志宽, 陆妩, 席善斌, 郭旗, 何承发, 王信, 刘默寒, 姜柯. 栅控横向PNP双极晶体管基极电流峰值展宽效应及电荷分离研究. , 2014, 63(11): 116101. doi: 10.7498/aps.63.116101
[14]	周守利, 李伽, 任宏亮, 温浩, 彭银生. 异质结界面电荷对突变InP/InGaAs异质结双极晶体管热场发射影响研究. , 2013, 62(17): 178501. doi: 10.7498/aps.62.178501
[15]	张晋新, 郭红霞, 郭旗, 文林, 崔江维, 席善斌, 王信, 邓伟. 重离子导致的锗硅异质结双极晶体管单粒子效应电荷收集三维数值模拟. , 2013, 62(4): 048501. doi: 10.7498/aps.62.048501
[16]	李兴冀, 兰慕杰, 刘超铭, 杨剑群, 孙中亮, 肖立伊, 何世禹. 偏置条件对NPN及PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响研究. , 2013, 62(9): 098503. doi: 10.7498/aps.62.098503
[17]	李飞, 肖刘, 刘濮鲲, 易红霞, 万晓声. 栅控电子枪中轮辐栅网截止放大系数的研究. , 2012, 61(7): 078502. doi: 10.7498/aps.61.078502
[18]	席善斌, 陆妩, 任迪远, 周东, 文林, 孙静, 吴雪. 栅控横向PNP双极晶体管辐照感生电荷的定量分离. , 2012, 61(23): 236103. doi: 10.7498/aps.61.236103
[19]	王强. Bi0.5Ca0.5Mn1-xCoxO3体系中的电荷有序和相分离. , 2010, 59(9): 6569-6574. doi: 10.7498/aps.59.6569
[20]	孟志国, 吴春亚, 李娟, 熊绍珍, 郭海成, 王文. 金属诱导单一方向横向晶化薄膜晶体管以及栅控型轻掺杂漏极结构的研究. , 2005, 54(7): 3363-3369. doi: 10.7498/aps.54.3363

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