[发明专利]测试γ辐照后GaAs HBT器件性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体的说是一种测试器件的等效电路，由该方法建立的GaAs HBT的等效电路可用于搭建电路，对实际电路进行仿真。

背景技术

砷化镓异质结晶体管GaAs HBT是现代半导体集成电路中所采用的器件之一。特别在射频集成电路设计中，该器件有广泛的应用。如图1所示，现在常见的GaAs HBT的结构由上至下依次为发射极，N⁺冒层，N^-铟镓磷InGaP发射区，p⁺砷化镓GaAs基区，n^-砷化镓GaAs集电区，n⁺次集电极区，半绝缘衬底。该结构的发射区和基区主要由铟镓磷/砷化镓异质结构成，因此GaAs HBT可以得到很大的电流增益，只要增益满足条件，可以在增益与其它性能之间进行折中，例如，可以增大基区掺杂，从而减小基区电阻提高最大频率f_max和厄利电压，减小大电流效应。图2为该GaAs HBT的等效电路图。

辐射是造成航天电子设备异常或故障的重要原因，国内外对航天故障的统计显示：40%左右的故障来自太空辐射。因此电路的抗辐射技术是保障航天电子设备可靠长寿命的关键技术，是航天电子领域研究的中的重点和热点。随着砷化镓器件在航天器中的应用越来越多，对砷化镓器件进行抗辐照特性研究也越来越重要。

目前国内对半导体集成电路辐照研究的方法是将已封装的电路进行辐照实验，试验方法是按照美国军标883D方法1019.4规定“电离辐射试验程序”进行的，然后使用电学仪器测量半导体集成电路的电流电压等参数来分析辐照对电路的影响。这种方法的不足之处是，辐照实验是针对一个由GaAs HBT器件构成的整体电路进行，辐照后实验分析也是对特定的整体电路进行，如果要对另一种同样由GaAs HBT构成的特定电路进行抗辐照特性的研究，则要再次进行实验。由于需要分析的电路种类过多，则要做很多的实验，然而国内能够提供辐射源的机构少，每年只能提供几十个小时的实验时间，并且辐照实验对人体有害，所以这种方法的复杂性大，不具有普遍性，也不利于对辐照的影响进行机理分析。

发明内容

本发明主要目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种测试γ辐照后GaAs HBT器件性能的方法，将这种器件的等效电路嵌入回射频集成电路仿真软件ADS的GaAs HBT器件模型库中，以实现对任意一种由该器件组成的电路进行抗辐照特性分析,提高辐照实验的通用性，减小辐照实验对人体的危害。

为了实现上述目的，本发明的实现步骤包括：

（1）辐照前器件分析：用安捷伦射频仿真软件ADS进行模拟仿真，确定GaAs HBT等效电路的敏感参数；

（2）辐照前器件测试：用直流电源、网络分析仪测试GaAs HBT辐照前的直流特性参数测试和频率特性参数测试，包括基极电流非理想系数I_BEN1，基极电流非理想因子N_EN1和正向渡越时间TF₁；

（3）电离辐照试验：在钴源控制系统模拟空间环境下对n个GaAs HBT器件进行剂量率为50rad/s的γ辐照试验，n大于等于4；

（4）辐照后器件测试：用直流电源、网络分析仪测试GaAs HBT辐照后的直流特性参数测试和频率特性参数测试，包括基极电流非理想系数I_BEN2，基极电流非理想因子N_EN2和正向渡越时间TF₂，并记录下各辐照总剂量条件下的数值；

（5）根据辐照前后直流特性参数，将GaAs HBT器件等效电路中的基极电流计算公式改变为：