多晶硅導(dǎo)電材料輻射損傷噪聲靈敏表征技術(shù)研究.pdf

1、多晶硅導(dǎo)電材料作為集成電路和光伏產(chǎn)業(yè)重要的基礎(chǔ)材料，它在輻射環(huán)境下性能的退化對(duì)航天電子器件和系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性具有巨大影響。多晶硅導(dǎo)電材料常規(guī)電學(xué)表征參量對(duì)輻射損傷不靈敏，而噪聲與材料內(nèi)部缺陷密切相關(guān)，可以忠實(shí)反映材料內(nèi)部的輻射損傷變化。本文研究既可用于多晶硅導(dǎo)電材料輻射損傷，又可用于器件輻射效應(yīng)的噪聲表征技術(shù)。 本文結(jié)合多晶硅導(dǎo)電材料的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)了四種類型共十一個(gè)電阻器樣品，幾乎涵蓋了多晶硅導(dǎo)電材料在集成電路中所有應(yīng)用類型

2、。樣品采用既能夠真實(shí)的反映多晶硅導(dǎo)電材料的輻射損傷，又便于噪聲測(cè)試的四端測(cè)試結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)合理的60Coγ射線輻照實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)試了輻照前后的樣品電學(xué)和噪聲特性。通過對(duì)電學(xué)和噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)的分析和比較，給出了多晶硅電阻器樣品性能退化的輻射損傷機(jī)制解釋，優(yōu)選出用于多晶硅導(dǎo)電材料輻射損傷噪聲表征的靈敏參量。 已有多晶硅導(dǎo)電材料1/f噪聲解析模型是分別基于載流子遷移率漲落和載流子數(shù)漲落機(jī)制建立的。但是根據(jù)載流子在多晶硅導(dǎo)電材料內(nèi)的傳輸物理圖像

3、可知，載流子在傳輸路徑上將被富集缺陷的晶界區(qū)所俘獲，導(dǎo)致載流子數(shù)的漲落：而這些被俘獲的載流子將調(diào)制晶界區(qū)的勢(shì)壘，引起載流子遷移率的漲落。因此，考慮單一漲落機(jī)制建立的1/f噪聲模型是不完善的。本文引入與晶界勢(shì)壘變化相關(guān)的晶界處缺陷俘獲發(fā)射引起的載流子數(shù)變化，建立基于雙機(jī)制的多晶硅導(dǎo)電材料1/f噪聲統(tǒng)一模型。通過引入輻射損傷系數(shù)，建立多晶硅導(dǎo)電材料輻射損傷1/f噪聲表征模型。最后，基于噪聲表征技術(shù)，本文給出了多晶硅導(dǎo)電材料輻射損傷的失效判據(jù)