[发明专利]一种抑制双极晶体管低剂量率增强效应的方法

说明书

本发明涉及一种抑制双极晶体管低剂量率增强效应的方法，属于空间环境效应、核科学与应用技术领域。本发明是为了解决现有技术中缺少对于双晶体管的低剂量率抑制手段的缺点而提出的，包括：将晶体管放入密闭容器中，并抽真空或填充保护性气体；所述晶体管为双极晶体管；使用电炉对晶体管进行加热，并进行保温；保温结束后，将晶体管降温至室温。本发明适用于航天器舱内电子系统中的元器件的抗辐射处理。

技术领域

本发明涉及一种抑制双极晶体管低剂量率增强效应的方法，属于空间环境效应、核科学与应用技术领域。

背景技术

双极型晶体管作为电路设计中常用的基本元器件之一，拥有着优良的匹配特性、线性度、低噪声性和良好的电流驱动能力，在混合集成电路或模拟电路中，尤其在空间在轨的各种航天器中有着广泛的应用。在空间辐射环境下，航天器将与多种高能带电粒子(质子、电子及重离子)产生相互作用，从而影响航天器中的结构和功能材料以及电子器件的性能，导致航天器发生故障，甚至失效。

空间辐射环境的辐射剂量率极低，通常剂量在毫拉德数量级，远小于地面各种模拟设施使用的辐射剂量率。但是当辐射剂量率极低而总辐射剂量相同时，双极型晶体管电性能损伤与高剂量率辐照下相比会急剧增大，这就是低剂量率辐射损伤增强效应(ELDRS)。如何抑制双极晶体管的低剂量率增强效应，是目前国际上研究的热点问题之一。深入研究低剂量率辐射损伤增强效应，在工程应用上具有重大意义。

空间带电辐射粒子主要包括电子、质子及各种离子。这些带电粒子与电子器件发生相互作用，产生电离辐射效应、位移辐射效应和单粒子效应。其中，电离效应使国际上研究的热点问题。对于采用SiO₂作为绝缘材料和钝化层的电子器件，在不同类型辐射粒子的作用下，会在氧化物层中产生电子—空穴对。由于电子在氧化层中迁移速度大，可以快速地被扫出氧化物层；空穴在氧化物层中的迁移速率小，被氧化物层中缺陷俘获的概率大，会形成氧化物俘获正电荷。除此之外，空穴在氧化物层迁移过程中，会与含氢缺陷发生反应，释放氢离子。氢离子会逐渐输运到Si/SiO₂界面，与Si-H键发生反应，形成Si悬挂键，进而造成界面态缺陷。氧化物俘获电荷和界面态均会改变载流子的复合速率，尤其对于双极型晶体管，电离缺陷主要增加的是晶体管的空间电荷区复合速率，进而导致电子器件的性能发生退化。在此基础上，研究如何抑制空间电荷区复合，提高晶体管的抗辐照能力，具有重要的工程价值和科学意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中缺少对于双晶体管的低剂量率增强效应抑制手段的缺点，而提出一种抑制双极晶体管低剂量率增强效应的方法，包括：

步骤一，将晶体管放入密闭容器中，并抽真空或填充保护性气体；所述晶体管为双极晶体管；

步骤二，使用电炉对晶体管进行加热，并进行保温；加热时的升温速率小于等于20℃/min，控温精度为±1℃，加热温度为150℃至300℃；

步骤三，保温结束后，将晶体管降温至25℃。

本发明的有益效果为：

1、本发明一个实施例通过辐照前对晶体管进行加温处理，降低了辐照对晶体管空间电荷区的影响，从而可以达到抑制晶体管低剂量率辐射损伤增强的现象；

2、本发明的一个实施例应用基于预加温处理达到抑制晶体管低剂量率损伤的目的，步骤简单，易于操作。本发明所提出的技术途径能够大幅度提高晶体管的抗辐照能力，对材料和器件在空间环境中的应用具有重大的意义。在空间环境效应研究与抗辐照加固技术应用中，有着明显的优势和广泛的应用前景；

3、本发明一个实施例对于Ⅰ型晶体管和Ⅱ型晶体管都可以起到抑制低剂量率时损伤增强的作用。

附图说明

图1为本发明实施例中Ⅰ型双极晶体管加温处理和未加温处理进行高低两种剂量率辐照的Δ(1/β)随辐照剂量的变化曲线图；