半导体器件辐射效应及抗辐射加固

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1、电子技术李致远:半导体器件辐射效应及抗辐射加固半导体器件辐射效应及抗辐射加固李致远(西安卫光半导体有限公司陕西西安710065)摘要:随着空间技术、核技术和战略武器技术的发展,各种电子设备已经广泛用于人造卫星、宇宙飞船、运载火箭、远程导弹和核武器控制系统中。构成电子设备的电子元器件不可避免地要处于空间辐射和核辐射等强辐射应用环境之中,辐射作用会对元器件性能造成不同程度的破坏,进而使整个电子设备发生故障。介绍了微电子器件应用中可能遇到的两类辐射环境,着重分析了辐射对半导体材料与器件的作用机理和不同类型器件的辐射诱生失效模式,分别介绍了对双极型

2、器件和MOS器件进行辐射加固的主要方法。关键词:双极型器件;MOS器件;辐射效应;辐射加固中图分类号:TN32文献标识码:B文章编号:1004373X(2006)1913804RadiationEffectandReinforceofRadiationResistanceforSemiconductorDeviceLIZhiyuan(Xi′anWeiguangSemiconductorCo.Ltd.,Xi′an,710065,China)Abstract:Alongwithspacetechnology,nucleartechnologya

3、ndstratagemweapontechnologydevelopment,mostofelec2tronicequipmentsarewidelyusedtocontrolsystemforsatellite,universeairshipandcarrierrocket.Electronicdeviceontheseequipmentsworkinginradiationenvironment.Theyhavetosufferstrongradiationsuchlikespaceradiationandnuclearradia2ti

4、on,somedegreecharacteristiccanbedestroiedbyradiation,then,leadequipmentsbreakdown.Thetextintroducestwopossi2bleradiationenvironmentduringmicro-electronicdeviceapplication,analyzestheeffectmechanismofradiateinfectionforsemiconductormaterialandthefailuremodeofradiationinfect

5、ionfordifferenttypedevice.IntroducesthereinforcemethodtoresistradiationforbipolardeviceandMOSdevice.Keywords:bipolardevice;MOSdevice;radiationeffect;radiationreinforce率来表征,他定义为单位时间内指定材料所吸收的能量,1辐射环境单位为rad(材料)/s或Gy(材料)/s。1.1核辐射环境1.2空间辐射环境核辐射环境包括核爆炸环境和核动力环境。核武器在宇宙处层空间存在着各种高能辐

6、射,通常称为宇宙爆炸时所产生的大量高能粒子和强烈的电磁脉冲等通过射线。宇宙射线来自银河系和太阳系的某些星球,例如,和传播的空间称为核爆炸环境;原子能核电站、核潜艇以太阳耀斑出现时,从太阳表面就会喷射出大量的快速粒及装有核能源的人造卫星等也会在其周围产生一定程度子,其中的高能质子的能量可达1～100MeV。人造卫星的核辐射,称为核动力环境。核辐射环境中的高能粒子主和宇宙飞船等航天器在宇宙空间飞行时,不可避免地要受要有快中子流、高能电子流、γ射线、X射线、α射线和β射到各种宇宙射线的照射和高能粒子的轰击。线等,其中α射线和β射线易被大气吸收,射

7、程很短,对电核爆炸时的瞬态辐射剂量率比空间辐射的剂量率大子设备及其元器件威胁最大的是快中子(指能量大于近十个数量级,但二者的累积总剂量比较接近。所以,武015MeV的中子)流和γ射线(能量在1MeV左右)。器系统侧重于抗核瞬态辐射加固,空间系统侧重于长期耐物体经受的中子辐射强度通常用中子通量(也称中子累积辐射剂量,军用卫星系统因要考虑在高空核爆炸环境注量)来表征,他定义为通过单位面积物质的中子数,单位中生存,应当进行抗瞬态核辐射和抗累积空间辐射的双重2加固。为“中子数/cm”。物质在辐射环境中吸收的能量则用辐射剂量来表征,稳态辐射一般用总剂

8、量来表征,他以rad此外,在微电子器件的制造过程中,某些工艺过程(如(Si)或Gy(Si)=1rad(材料)为单位。瞬态辐射则用剂量电子束光刻、电子束蒸发、等离子刻蚀、测射和离子