基于新型双极测试结构的低剂量率辐照感生缺陷研究

双极器件和电路的低剂量率辐照敏感性增强(简称ELDRS)，是上世纪九十年代初新发现的一种电离辐射效应。由于ELDRS效应的存在对空间飞行器电子系统的可靠性带来重大隐患，引起了国内外航天领域的高度关注。虽然国内外对低剂量率损伤增强效应已进行了大量的研究，但由于双极结构的复杂性，对其损伤机理的定量揭示，一直是制约低剂量率辐射损伤机理模型建立及发展的瓶颈。.本项目拟通过构造几种双极晶体管栅控测试结构，借鉴MOS结构的缺陷测试原理，建立不同结构双极晶体管和二极管的辐射缺陷测试分析方法，定量地揭示高低剂量率辐射在双极晶体管中产生的氧化物电荷和界面态与总剂量的关系，进一步发展和完善低剂量率辐照损伤增强效应的物理机制。.本项目的实施将突破低剂量率损伤增强效应研究中所面临的科学难题，从而为发展双极器件和电路抗低剂量率辐照的加固工艺技术，建立低剂量率损伤增强效应的实验室加速模拟评估方法和标准奠定理论基础。

双极器件和电路的低剂量率辐照损伤增强效应(简称ELDRS)，是上世纪九十年代初新发现的一种电离辐射效应。由于双极结构的复杂性，对其损伤机理的定量揭示，一直是制约低剂量率辐射损伤机理模型建立及发展的瓶颈。本项目通过专门设计研制的几种栅控测试结构，借鉴MOS 结构的缺陷测试原理，建立了两种辐射感生缺陷的测试分析方法。不仅对栅控横向PNP双极晶体辐照感生缺陷进行了定量分离，还首次成功地对栅控横向NPN和纵向NPN双极晶体管的辐照感生缺陷进行了定量分离，使双极器件辐照感生缺陷定量分离研究获得突破性进展。在对各种栅控测试结构进行辐射损伤定量分离的基础上，基于空间电荷模型，首次提出了竞争模型，发展和完善了双极器件低剂量率辐照损伤增强效应的物理机制。此外，在研究栅控晶体管辐射效应的同时，还对不同工艺的常规NPN双极晶体管的辐射效应进行了探索。首次获得了氧化层厚度、基区掺杂浓度、衬底晶向、加与未加钝化层等的变化对NPN双极晶体管不同剂量率辐照响应规律的影响，以及与辐照偏置条件的相互依赖关系，并揭示了导致各辐射损伤差异的物理机制，为国产双极器件抗低剂量率辐射损伤的加固技术研究提供了理论依据和方法指导。