BPSG膜双极晶体管的抗电离辐照性能研究.PDF

第36 卷 第6 期 核 技 术 Vol. 36, No.6 2013 年6 月 NUCLEAR TECHNIQUES June 2013 BPSG 膜双极晶体管的抗电离辐照性能研究 1 1 2 1 1 1 1 吕 曼 张小玲 张彦秀 谢雪松 孙江超 王鹏鹏 吕长志 1 （北京工业大学 北京 100124 ） 2 （北京燕东微电子有限公司 北京 100015 ） 摘要 对SiO 60 +BPSG+SiO 钝化结构和SiO +SiN 钝化结构的双极晶体管和JW117 集成稳压器进行了 Co 的γ 2 2 2 辐照和不同温度下退火行为研究。结果表明，覆盖BPSG 钝化膜的器件抗辐照性能明显强于 SiN 钝化膜的器 + + 件。BPSG 对Na 具有很好的吸收作用，SiO 层中的Na 很大部分被吸收到BPSG 膜中，降低了双极晶体管基 2 区的表面复合速率，减少过剩基极电流，这可能是 BPSG 钝化膜器件抗辐照性能好的主要原因。通过对器件 辐照后不同温度下的退火实验，保证了BPSG 钝化膜器件辐照后的工作可靠性。 关键词 BPSG ，钝化层，电离辐照，退火 中图分类号 TL72 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.060203 随着空间技术以及核技术的快速发展，双极晶 双极晶体管采用Keithley4200 测试仪与屏蔽盒 体管电路的抗辐照性能和电子系统的可靠性研究日 组成的测试系统进行测试，测试参数包括基极电流 益受到人们重视。大量研究表明，双极晶体管受电 (I ) 、集电极电流(I ) 、电流增益(β = ΔI /ΔI ) 。 B C C B 离辐照总剂量效应主要表现为电流增益下降和漏电 流的增加，主要原因为氧化层电荷的积累和Si/SiO2 2 实验结果及讨论 界面陷阱电荷的增加。因此，提高器件电路在电离 2.1 实验结果 辐照环境下的可靠性研究成为一项重要课题。 硼磷硅玻璃(BPSG: boro-phospho-silicate-glass) 图1 为国产集成稳压器JW117 样品中辐照最敏 感参数基准电压 V 随辐照总剂量的变化关系。根 钝化凭借其填充能力和回流特性等方面的优点在半 ref 据产品使用手册，V 1.2 V 时，器件失效。从图 导体工艺中得到广泛使用，国内外对器件的钝化工 ref 艺进行了研究[1–4]，但是其优良特性在器件抗辐照性 1(b)中可以看出，SiN 钝化的器件(1#、2#)累积总剂 能上的表现却几乎未见报道。本文重点研究 BPSG 量为 200 Gy 和 230 Gy 时器件失效。而采用 钝化与SiN 钝化器件在电离辐照总剂量效应下的