微電路的應(yīng)用及計(jì)算公式

微電路指具有高密度等效電路元件和(或)部件，并可作為獨(dú)立件的微電子器件。注：微電路可以是微型組織件或集成(微)電路。微電路pn結(jié)瞬態(tài)電離輻射響應(yīng)二維數(shù)值模擬瞬態(tài)Χ射線、X射線脈沖輻照,會(huì)使器件的電性能發(fā)生瞬間變化。由于電離效應(yīng),在器件中會(huì)產(chǎn)生光電流。光電流的產(chǎn)生給電子系統(tǒng)引入附加信號(hào)使其功能改變,嚴(yán)重者可使器件的引線燒毀造成永久性破壞。光電流的大小與射線的強(qiáng)度、脈沖持續(xù)時(shí)間、器件種類、偏置高低和負(fù)載大小等因素有關(guān)。因此抗瞬態(tài)輻射加固是電子系統(tǒng)抗輻射加固研究中的重要組成部分。光電流由漂移電流和擴(kuò)散電流兩部分構(gòu)成。漂移電流與偏置場(chǎng)強(qiáng)有關(guān);擴(kuò)散電流與擴(kuò)散長度和少子壽命有關(guān)。Wirth和Rogers在1964年提出了光電流的一維解析模型。包括耗盡區(qū)中產(chǎn)生的光電流瞬時(shí)分量漂移電流和PN結(jié)兩側(cè)一個(gè)少數(shù)載流子擴(kuò)散長度內(nèi)產(chǎn)生的光電流延遲分量。當(dāng)輻射脈沖寬度為T時(shí),產(chǎn)生的光電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式為Ipp(t)=eKgDαΧA[Wj+Lnerft?Σn+Lperft?Σp],　0≤t≤3(1)式中:A為結(jié)面積;Wj表示耗盡區(qū)寬度;Ln,Lp分別是電子、空穴的擴(kuò)散長度;Σn,Σp分別為電子、空穴的壽命對(duì)于Si材料,Kg=4.3×1015cm-3Gy-1。雙極和CMOS微電路工藝中,往往采用高阻襯底或在低阻襯底上外延高阻層。這樣不僅提高了器件的耐擊穿能力,而且低摻雜濃度外延層可以使器件的集2基結(jié)電容減小,提高雙極器件的高速性能;對(duì)CMOS工藝,該外延層可用來防止器件閂鎖。Wirth2Rogers光電流模型假定忽略襯底高阻材料電場(chǎng)效應(yīng)以及高注入對(duì)少子壽命的影響,結(jié)兩邊必須是無限的均勻摻雜(相對(duì)于少子擴(kuò)散長度而言),且該模型與反向偏置電壓無關(guān)。因此該模型對(duì)微電路已不再適用。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,對(duì)高阻襯底器件,Wirth2Rogers模型預(yù)估的光電流與實(shí)測(cè)結(jié)果差3倍。增強(qiáng)光電流模型在Wirth2Rogers基礎(chǔ)上作了兩個(gè)重要補(bǔ)充:電場(chǎng)效應(yīng)及高注入對(duì)少子壽命的影響。這兩個(gè)效應(yīng)都引起少子收集體積的增加。帶外延晶體管外延層少子擴(kuò)散長度Lp比外延層厚度We大得多,外延晶體管的n+外延襯底限制了少子擴(kuò)散長度,少子收集體積定義為所有過剩少數(shù)載流子被結(jié)收集的區(qū)域。高注入時(shí),隨著過剩少子數(shù)量的增加,根據(jù)Shockley2Read理論,在半帶陷阱的過剩少子壽命將增加,壽命的增加直接引起少子擴(kuò)散長度的增加,引起光電流增加。襯底電場(chǎng)效應(yīng)使得少子向結(jié)漂移,有效增加了光電流收集體積。