CN111856238B - 一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法及装置 - Google Patents

一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法及装置 Download PDF

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CN111856238B CN202010735731.6A CN202010735731A CN111856238B CN 111856238 B CN111856238 B CN 111856238B CN 202010735731 A CN202010735731 A CN 202010735731A CN 111856238 B CN111856238 B CN 111856238B
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Abstract

本发明提供了一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法及装置，方法包括：选择入射粒子；根据入射粒子分别对不同的晶体管进行辐照试验，获得多个辐照后的晶体管；分析各个辐照后的晶体管，确定各个晶体管的载流子流向和性能参数；根据载流子流向确定各个晶体管的敏感区域，和各个敏感区域在试验过程中的位移吸收剂量；确定位移吸收剂量平均值和性能参数平均值，建立性能参数平均值和位移吸收剂量平均值之间的对应关系；重复多次，获得多个对应关系，结合所有的对应关系确定晶体管性能变化与位移吸收剂量的关系，对晶体管的位移损伤进行等效分析。本发明能够对不同入射粒子在不同结构的晶体管中造成的位移损伤进行分析，步骤简单，易于操作。

Description

一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法及装置
技术领域
本发明涉及晶体管技术领域，具体而言，涉及一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法及装置。
背景技术
在辐射环境下工作的晶体管会受到各种粒子的作用，产生辐射损伤，辐射损伤包括电离损伤、单粒子损伤和位移损伤。电离损伤和位移损伤均会对晶体管性能造成影响，甚至会造成晶体管失效，其中，位移损伤对晶体管性能的影响不容忽视。辐射环境中，粒子种类众多，在通过地面模拟试验评估辐射环境对晶体管造成的位移损伤时，需要研究不同类型的粒子对晶体管造成的位移损伤。
一方面，具有不同NEIL值(非电离能损值)的入射粒子会在晶体管中产生点损伤和级联损伤，并且入射粒子不同时，损伤分布特征也不相同。另一方面，对于结构不同的晶体管，载流子流向不同，入射粒子造成的位移损伤也不相同。
对于不同类型的入射粒子，目前常用的用于表征位移损伤的方法是等效注量法，通过在粒子注量和辐射损伤之间建立定量关系来分析位移损伤。在此基础上，还有采用非电离能量损失等效方法(NIEL方法)来分析位移损伤，NIEL方法基于在给定的位移吸收剂量下，电子器件损伤程度相同的原理来分析不同类型粒子造成的位移损伤。但是，上述方法均无法对不同入射粒子在不同结构的晶体管中造成的位移损伤进行分析。
发明内容
本发明解决的问题是如何对不同入射粒子在不同结构的晶体管中造成的位移损伤进行分析。
为解决上述问题，本发明提供一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法及装置。
第一方面，本发明提供了一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法，包括：
步骤100，选择未选择过的入射粒子。
步骤200，在标定的辐照通量范围内，根据所述入射粒子分别对载流子流向不同的多个晶体管进行辐照试验，获得多个辐照后的晶体管。
步骤300，分别对各个所述辐照后的晶体管进行分析，确定各个所述晶体管的所述载流子流向和各个所述晶体管在所述辐照试验过程中的性能参数。
步骤400，根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域，并确定各个所述晶体管的敏感区域在所述辐照试验过程中的第一位移吸收剂量，所述第一位移吸收剂量和所述性能参数均随辐照通量的变化而变化。
步骤500，对于所述辐照通量范围内的各个数值的辐照通量，根据所述辐照通量对应的所有所述第一位移吸收剂量确定位移吸收剂量平均值，并根据所述辐照通量对应的所有所述性能参数确定性能参数平均值，建立所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系。
步骤600，重复步骤100至步骤500多次，获得多个所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系，结合所有的所述对应关系确定所述晶体管的性能变化与所述第一位移吸收剂量之间的关系，对所述晶体管的位移损伤进行等效分析。
第二方面，本发明提供了一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析装置，包括：
选择模块，用于选择未选择过的入射粒子。
辐照模块，用于在标定的辐照通量范围内，根据所述入射粒子分别对载流子流向不同的多个晶体管进行辐照试验，获得多个辐照后的晶体管。
第一处理模块，用于分别对各个所述辐照后的晶体管进行分析，确定各个所述晶体管的所述载流子流向和各个所述晶体管在所述辐照试验过程中的性能参数。
第二处理模块，用于根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域，并确定各个所述晶体管的敏感区域在所述辐照试验过程中的第一位移吸收剂量，所述第一位移吸收剂量和所述性能参数均随辐照通量的变化而变化。
关系建立模块，用于对于所述辐照通量范围内的各个数值的辐照通量，根据所述辐照通量对应的所有所述第一位移吸收剂量确定位移吸收剂量平均值，并根据所述辐照通量对应的所有所述性能参数确定性能参数平均值，建立所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系。
分析模块，用于结合所有的所述对应关系确定所述晶体管的性能变化与所述第一位移吸收剂量之间的关系，对所述晶体管的位移损伤进行等效分析。
第三方面，本发明提供了一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析装置，包括处理器和存储器。
所述存储器，用于存储计算机程序。
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法。
本发明的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法及装置的有益效果是：选择入射粒子分别对不同载流子流向的晶体管进行辐照试验，根据辐照试验结果确定各个晶体管的载流子流向，进而确定各个晶体管的位移损伤敏感区域，并根据辐照试验结果确定各个晶体管的敏感区域的第一位移吸收剂量和各个晶体管的性能参数，确定各个晶体管敏感区域的第一位移吸收剂量在对应辐照注量下的平均值，和各个晶体管的性能参数在对应辐照注量下的平均值，建立性能参数平均值和位移吸收剂量平均值之间的对应关系，可用于等效分析一种入射粒子对不同结构的晶体管造成的位移损伤。重复上述步骤多次，获得多个性能参数平均值和位移吸收剂量平均值之间的对应关系，结合该多个对应关系确定晶体管性能变化与第一位移吸收剂量之间的关系，就可等效分析多个不同入射粒子对不同结构的晶体管造成的位移损伤。本申请的技术方案能够对不同入射粒子在不同结构的晶体管中造成的位移损伤进行分析，并且步骤简单，易于操作，能够大幅度降低试验成本。
附图说明
图1为本发明实施例的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的PNP型晶体管的结构剖面图；
图3为本发明实施例的PNP型晶体管在分别采用70KeV电子和1MeV电子辐照后的深能级瞬态谱分析图；
图4为本发明实施例的PNP型晶体管在采用40MeV Si离子辐照后的深能级瞬态谱分析图；
图5为本发明实施例的PNP型晶体管的电流增益倒数变化量平均值与位移吸收剂量平均值的对应关系图；
图6为本发明实施例的NPN型晶体管的结构剖面图；
图7为本发明实施例的NPN型晶体管在采用40MeV Si离子辐照后的深能级瞬态谱分析图；
图8为本发明实施例的NPN型晶体管在采用3MeV质子辐照后的深能级瞬态谱分析图；
图9为本发明实施例的NPN型晶体管的电流增益倒数变化量平均值与位移吸收剂量平均值的对应关系图；
图10为本发明实施例的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本文提供的坐标系中，X轴正向代表右方，X轴的反向代表左方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
如图1所示，本发明实施例提供的一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法，包括：
步骤100，选择未选择过的入射粒子。
具体地，入射粒子可为电子、质子、重离子、种子、光子或介子。
步骤200，在标定的辐照通量范围内，根据所述入射粒子分别对载流子流向不同的多个晶体管进行辐照试验，获得多个辐照后的晶体管。
具体地，辐照通量范围为1e3#/cm2s至1e10#/cm2s，辐照试验过程中，在辐照注量大于1e14#/cm2，或检测的晶体管内电流增益大于1时，辐照试验停止。可在仿真软件中进行模拟仿真试验。
步骤300，分别对各个所述辐照后的晶体管进行分析，确定各个所述晶体管的所述载流子流向和各个所述晶体管在所述辐照试验过程中的性能参数。
具体地，晶体管的载流子流向包括纵向、横向和纵向加横向，性能参数包括晶体管的电流增益倒数变化量和/或过剩基极电流，在辐照试验过程中，实时检测晶体管的性能参数。
步骤400，根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域，并确定各个所述晶体管的敏感区域在所述辐照试验过程中的第一位移吸收剂量，所述第一位移吸收剂量和所述性能参数均随辐照通量的变化而变化。
具体地，辐照试验过程中，辐照通量不同时，同一晶体管的性能参数不同，并且同一晶体管的敏感区域的第一位移吸收剂量也不同。
步骤500，对于所述辐照通量范围内各个数值的辐照通量，根据所述辐照通量对应的所有所述第一位移吸收剂量确定位移吸收剂量平均值，并根据所述辐照通量对应的所有所述性能参数确定性能参数平均值，建立所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系。
具体地，对于上述的辐照通量范围，确定所述辐照通量范围内各个辐照通量分别对应的位移吸收剂量平均值和性能参数平均值，得到随辐照通量变化而变化的位移吸收剂量平均值和性能参数平均值。
步骤600，重复步骤100至步骤500多次，获得多个所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系，结合所有的所述对应关系确定所述晶体管的性能变化与所述第一位移吸收剂量之间的关系，对所述晶体管的位移损伤进行等效分析。
具体地，性能参数平均值表示不同结构的晶体管平均的性能情况，性能参数平均值和位移吸收剂量平均值之间的对应关系，表示同一入射粒子对不同结构的晶体管造成的平均位移损伤，将得到的多个对应关系结合起来确定晶体管的性能变化和第一位移吸收剂量之间的关系，该关系表示试验过程中位移吸收剂量对晶体管性能的影响，可用于等效分析不同的入射粒子对不同的晶体管造成的位移损伤。
本实施例中，选择入射粒子分别对不同载流子流向的晶体管进行辐照试验，根据辐照试验结果确定各个晶体管的载流子流向，进而确定各个晶体管的位移损伤敏感区域，并根据辐照试验结果确定各个晶体管的敏感区域的第一位移吸收剂量和各个晶体管的性能参数，确定各个晶体管敏感区域的第一位移吸收剂量在对应辐照注量下的平均值，和各个晶体管的性能参数在对应辐照注量下的平均值，建立性能参数平均值和位移吸收剂量平均值之间的对应关系，可用于等效分析一种入射粒子对不同结构的晶体管造成的位移损伤。重复上述步骤多次，获得多个性能参数平均值和位移吸收剂量平均值之间的对应关系，结合该多个对应关系确定晶体管性能变化与第一位移吸收剂量之间的关系，就可等效分析多个不同入射粒子对不同结构的晶体管造成的位移损伤。本申请的技术方案能够对不同入射粒子在不同结构的晶体管中造成的位移损伤进行分析，并且步骤简单，易于操作，能够大幅度降低试验成本。
优选地，所述选择未选择过的入射粒子包括：
步骤110，选择所述入射粒子，使得所述入射粒子与已选择过的入射粒子的种类和/或能量不同。
具体地，根据入射粒子的种类和能量，采用基于Monte Carlo(蒙特·卡罗)方法的软件计算入射粒子在晶体管芯片中的入射深度d，保证选择的入射粒子的能量能够使得入射深度d＞a，a为晶体管芯片的厚度。基于Monte Carlo方法的软件包括Geant4(GEometryANd Tracking，几何和跟踪)软件、SRIM(模拟计算离子在靶材中能量损失和分布的程序组)软件和MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code，基于蒙特卡罗方法的用于计算三维复杂几何结构中的粒子输运问题的通用软件包)软件。
步骤120，根据所述入射粒子的种类和能量确定单位注量的所述入射粒子在晶体管试样中的电离吸收剂量和第二位移吸收剂量。
具体地，采用基于Monte Carlo方法的软件计算单位注量的入射粒子在晶体管试样中的电离吸收剂量Id和第二位移吸收剂量Dd。
步骤130，根据所述电离吸收剂量和所述第二位移吸收剂量确定所述晶体管试样内部损伤的不均匀度。
具体地，根据电离吸收剂量Id和第二位移吸收剂量Dd随入射深度的分布，确定电离损伤和位移损伤在晶体管试样内部产生的损伤的不均匀度。
步骤140，比对所述不均匀度和第一预设阈值，当所述不均匀度大于或等于所述第一预设阈值时，则返回步骤110；当所述不均匀度小于所述第一预设阈值时，转至步骤150。
具体地，第一预设阈值为10％，当所有的不均匀度均大于或等于10％时，放弃该入射粒子，返回步骤110，重新选择入射粒子。当所有的不均匀度都小于10％时，进行步骤150。
步骤150，根据所述电离吸收剂量和所述第二位移吸收剂量确定特征值，比对所述特征值和第二预设阈值，当所述特征值大于所述第二预设阈值时，则返回步骤110；当所述特征值小于或等于所述第二预设阈值时，则转至步骤200。
具体地，特征值用于表示电离吸收剂量Id和第二位移吸收剂量Dd之间的关系，令特征值为K，K＝log[(Id+Dd)/Dd]，Id为电离吸收剂量，Dd为第二位移吸收剂量，第二预设阈值为5。当特征值小于或等于5时，采用该入射粒子进行辐照试验，当特征值大于5时，放弃该粒子，重新选择入射粒子。
本优选的实施例中，不同类型的入射粒子会在材料和器件中同时产生电离和位移损伤。当发生电离损伤时，会在瞬间导致大量的电子-空穴对。这些电子-空穴对在室温条件下不稳定，大部分会发生复合，未发生复合的电子-空穴对会继续在材料和器件中运动。在上述过程中，如果选择合适的入射粒子，则会使产生的电子和空穴与已有的位移缺陷发生交互作用，依次促使位移缺陷的退火。
优选地，所述分别对各个所述辐照后的晶体管进行分析，确定各个所述晶体管的所述载流子流向包括：
分别对各个所述辐照后的晶体管进行深能级瞬态谱分析，根据分析结果确定各个所述晶体管的所述载流子流向。
若分析结果显示仅有位移缺陷信号，则所述晶体管的所述载流子流向为纵向。
若分析结果显示仅有界面态信号，即仅有电离损伤信号，则所述晶体管的所述载流子流向为横向。
若分析结果显示既有位移缺陷信号，又有界面态信号和/或氧化物电荷信号，即既有位移损伤信号又有电离损伤信号，则所述晶体管的所述载流子流向为纵向加横向。
具体地，不同类型的入射粒子在晶体管中会产生大量的位移缺陷，这些位移缺项会分布在晶体管芯片的不同位置。在工作状态下，不同结构的晶体管中的载流子流向不同。因此，这些位移缺陷对不同结果的晶体管的性能退化的影响也不同。
优选地，所述晶体管包括NPN型晶体管，所述根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域包括：
当所述NPN型晶体管的载流子流向为纵向时，所述NPN型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区的底面与集电区的顶面之间的区域，和发射结的表面。
具体地，发射结为发射区和中性基区之间的PN结。
当所述NPN型晶体管的载流子流向为横向时，所述NPN型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区的侧面与所述集电区的侧面之间的区域和发射结的表面。
当所述NPN型晶体管的载流子流向为纵向加横向时，所述NPN型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区的底面与集电区的顶面之间的区域，发射区的侧面与所述集电区的侧面之间的区域和发射结的表面。
优选地，所述晶体管包括PNP型晶体管，所述根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域包括：
当所述PNP型晶体管的载流子流向为纵向时，所述PNP型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区底面与集电区顶面之间的区域。
当所述PNP型晶体管的载流子流向为横向时，所述PNP型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区侧面与集电区侧面之间的区域。
当所述PNP型晶体管的载流子流向为纵向加横向时，所述PNP型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区底面与集电区顶面之间的区域，和发射区侧面与集电区侧面之间的区域。
优选地，所述性能参数平均值包括电流增益倒数变化量平均值和/或过剩基极电流平均值，所述建立所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系包括：
建立所述电流增益倒数变化量平均值与所述位移吸收剂量平均值之间的函数关系曲线，和/或建立所述过剩基极电流平均值与所述位移吸收剂量平均值之间的函数关系曲线。
优选地，所述结合所有的所述对应关系确定所述晶体管的性能变化与所述第一位移吸收剂量之间的关系包括：
对所有的所述函数关系曲线进行拟合，获得所述晶体管的性能变化量与所述第一位移吸收剂量之间的关系曲线。
具体地，晶体管的性能变化量与第一位移吸收剂量之间的关系曲线表示第一位移吸收剂量对晶体管性能的影响，用于等效分析不同入射粒子对不同结构晶体管造成的位移损伤，当已知第一位移吸收剂量的数值，就可确定晶体管的性能变化情况。
下面以分别选择的40MeV Si离子、25MeV O离子、10MeV Si离子、25MeV C离子及3MeV质子为例，对本发明实施例的一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法做进一步的说明。
选择40MeV Si离子、25MeV O离子、10MeV Si离子、25MeV C离子及3MeV质子，这些入射粒子在PNP型晶体管试样芯片中的入射深度均大于晶体管试样芯片的有效厚度3.5μm。
根据各个入射粒子的种类和能量，采用Geant4软件计算单位注量的入射粒子在晶体管试样中的电离吸收剂量Id和第二位移吸收剂量Dd，确定各个入射粒子的电离吸收剂量Id和第二位移吸收剂量Dd产生的内部损伤的不均匀度均小于10％。
计算各个入射粒子的特征值，上述5种入射粒子最大的特征值为3.5，小于5，因此可采用上述入射粒子进行辐照试验。
对于PNP型晶体管，如图2所示，晶体管底部P区域为集电极的衬底，中间白色区域为中性基区。依次选用上述粒子分别对第一PNP型晶体管和第二PNP型晶体管进行辐照试验，采用各个入射粒子进行辐照试验时，辐照通量范围为1e5#/cm2s至1e7#/cm2s；辐照至辐照注量为1e12#/cm2。
分别对辐照后第一PNP型晶体管和第二PNP型晶体管开展深能级瞬态谱分析，根据分析结果可知第一PNP型晶体管仅有界面态信号，则其载流子流向为横向；第二PNP型晶体管既有位移信号又有界面态信号，则其载流子流向为纵向加横向。如图3所示，分别采用辐照剂量为7.5×105rad的70keV电子和辐照剂量为7.5×105rad的1MeV电子对第一PNP型晶体管进行辐照试验，深能级瞬态谱分析信号为界面态信号，即电离损伤信号，所以第一PNP型晶体管的载流子流向为横向。如图4所示，采用40MeV Si离子对第二PNP型晶体管进行辐照试验，辐照注量分别为1E9 ions/cm2和1.49E10 ions/cm2，其中，V2(+/0)和H(260)为位移信号，位移信号即位移缺陷信号，CiOi(+/0)为界面态信号，所以第二PNP型晶体管的载流子流向为纵向加横向。
由于载流子流向为横向，第一PNP型晶体管的位移损伤的敏感区域为中性基区中发射区侧面与集电区侧面之间的区域，即图2中t3与t4之间的区域。
由于载流子流向为纵向加横向，第二PNP型晶体管的位移损伤的敏感区域为中性基区中发射区底面与集电区顶面之间的区域，即图2中t1与t2之间的区域，和发射区侧面与集电区侧面之间的区域，即t3与t4之间的区域。
计算同一辐照注量下第一PNP型晶体管敏感区域的第一位移吸收剂量和第二PNP型晶体管敏感区域的第一位移吸收剂量的平均值，以及该辐照注量下第一PNP型晶体管的电流增益倒数变化量与第二PNP型晶体管的电流增益倒数变换量的平均值，建立电流增益倒数变化量平均值与第一位移吸收剂量平均值之间的函数关系曲线。如图5所示，分别为40MeV Si离子、25MeVO离子、10MeV Si离子、25MeV C离子及3MeV质子照射下的电流增益倒数变化量平均值与位移吸收剂量平均值之间的函数关系曲线。对这些函数关系曲线进行拟合，就可得到PNP型晶体管的性能变化与位移吸收剂量之间的关系。
对于NPN型晶体管，如图6所示，晶体管底部N区域为集电极的衬底，中间白色区域为中性基区。依次选用上述粒子分别对第一NPN型晶体管和第二NPN型晶体管进行辐照试验，采用各个入射粒子进行辐照试验时，辐照通量范围为1e5#/cm2s至1e7#/cm2s；辐照至辐照注量为1e12#/cm2。
分别对辐照后第一NPN型晶体管和第二NPN型晶体管开展深能级瞬态谱分析，根据分析结果可知第一NPN型晶体管仅有位移缺陷信号，则其载流子流向为纵向，如图7所示，采用40MeV Si离子对第一NPN型晶体管进行辐照试验，辐照注量分别为8.9E9 ions/cm2和1E9ions/cm2，其中，H(65)、V0(-/0)、V2(-/0)、V2(＝/-)、V2(-/0)+E5和E5均为位移信号，位移信号即位移缺陷信号，所以第一PNP型晶体管的载流子流向为纵向。第二NPN型晶体管既有位移信号又有氧化物电荷信号，即既有位移损伤信号又有电离损伤信号，则其载流子流向为纵向加横向，如图8所示，采用3MeV质子对第二NPN型晶体管进行辐照试验，辐照注量分别为6.25E11 p/cm2和2.08E11 p/cm2，其中，V0(-/0)、V2(＝/-)和V2(-/0)+E5为位移信号，E1为氧化物电荷信号，所以第二PNP型晶体管的载流子流向为纵向加横向。
由于载流子流向为纵向，第一NPN型晶体管的位移损伤的敏感区域为所述NPN型晶体管的所述敏感区域为中性基区中发射区的底面与集电区的顶面之间的区域，和发射结的表面。
由于载流子流向为纵向加横向，第二NPN型晶体管的位移损伤的敏感区域为中性基区中发射区的底面与集电区的顶面之间的区域，发射区的侧面与所述集电区的侧面之间的区域和发射结的表面。
计算同一辐照注量下第一NPN型晶体管敏感区域的第一位移吸收剂量和第二NPN型晶体管敏感区域的第一位移吸收剂量的平均值，以及该辐照注量下第一NPN型晶体管的电流增益倒数与第二NPN型晶体管的电流增益倒数的平均值，建立电流增益倒数平均值与第一位移吸收剂量平均值之间的函数关系曲线。如图9所示，分别为NPN型晶体管在40MeVSi离子、25MeV O离子、10MeV Si离子、25MeV C离子及3MeV质子照射下的电流增益倒数变化量平均值与位移吸收剂量平均值之间的函数关系曲线。对这些函数关系曲线进行拟合，就可得到NPN型晶体管的性能变化与位移吸收剂量之间的关系。
如图10所示，本发明实施例提供的一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析装置，包括：
选择模块，用于选择未选择过的入射粒子。
辐照模块，用于在标定的辐照通量范围内，根据所述入射粒子分别对载流子流向不同的多个晶体管进行辐照试验，获得多个辐照后的晶体管。
第一处理模块，用于分别对各个所述辐照后的晶体管进行分析，确定各个所述晶体管的所述载流子流向和各个所述晶体管在所述辐照试验过程中的性能参数。
第二处理模块，用于根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域，并确定各个所述晶体管的敏感区域在所述辐照试验过程中的第一位移吸收剂量，所述第一位移吸收剂量和所述性能参数均随辐照通量的变化而变化。
关系建立模块，用于对于所述辐照通量范围内的各个数值的辐照通量，根据所述辐照通量对应的所有所述第一位移吸收剂量确定位移吸收剂量平均值，并根据所述辐照通量对应的所有所述性能参数确定性能参数平均值，建立所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系。
分析模块，用于结合所有的所述对应关系确定所述晶体管的性能变化与所述第一位移吸收剂量之间的关系，对所述晶体管的位移损伤进行等效分析。
本发明另一实施例提供的一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析装置包括处理器和存储器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法。该装置可为计算机和服务器等。
本发明再一实施例提供的一种计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。在本申请中，所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法，其特征在于，包括：
步骤100，选择未选择过的入射粒子；
步骤200，在标定的辐照通量范围内，根据所述入射粒子分别对载流子流向不同的多个晶体管进行辐照试验，获得多个辐照后的晶体管；
步骤300，分别对各个所述辐照后的晶体管进行分析，确定各个所述晶体管的所述载流子流向和各个所述晶体管在所述辐照试验过程中的性能参数；
步骤400，根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域，并确定各个所述晶体管的敏感区域在所述辐照试验过程中的第一位移吸收剂量，所述第一位移吸收剂量和所述性能参数均随辐照通量的变化而变化；
步骤500，对于所述辐照通量范围内各个数值的辐照通量，根据所述辐照通量对应的所有所述第一位移吸收剂量确定位移吸收剂量平均值，并根据所述辐照通量对应的所有所述性能参数确定性能参数平均值，建立所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系；
步骤600，重复步骤100至步骤500多次，获得多个所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系，结合所有的所述对应关系确定所述晶体管的性能变化与所述第一位移吸收剂量之间的关系，对所述晶体管的位移损伤进行等效分析；
所述分别对各个所述辐照后的晶体管进行分析，确定各个所述晶体管的所述载流子流向包括：
对各个所述辐照后的晶体管分别进行深能级瞬态谱分析，根据分析结果确定各个所述晶体管的所述载流子流向；
若分析结果显示仅有位移缺陷信号，则所述晶体管的所述载流子流向为纵向；
若分析结果显示仅有界面态信号，则所述晶体管的所述载流子流向为横向；
若分析结果显示既有位移缺陷信号，又有界面态信号，则所述晶体管的所述载流子流向为纵向加横向；
所述晶体管包括NPN型晶体管和PNP型晶体管，所述根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域包括：
当所述NPN型晶体管的所述载流子流向为纵向时，所述NPN型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区的底面与集电区的顶面之间的区域，和发射结的表面；
当所述NPN型晶体管的所述载流子流向为横向时，所述NPN型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区的侧面与所述集电区的侧面之间的区域和发射结的表面；
当所述NPN型晶体管的所述载流子流向为纵向加横向时，所述NPN型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区的底面与集电区的顶面之间的区域，发射区的侧面与所述集电区的侧面之间的区域和发射结的表面；
当所述PNP型晶体管的载流子流向为纵向时，所述PNP型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区底面与集电区顶面之间的区域；
当所述PNP型晶体管的载流子流向为横向时，所述PNP型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区侧面与集电区侧面之间的区域；
当所述PNP型晶体管的载流子流向为纵向加横向时，所述PNP型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区底面与集电区顶面之间的区域，和发射区侧面与集电区侧面之间的区域。
2.根据权利要求1所述的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法，其特征在于，所述选择未选择过的入射粒子包括：
步骤110，选择所述入射粒子，使得所述入射粒子与已选择过的入射粒子的种类和/或能量不同；
步骤120，根据所述入射粒子的种类和能量确定单位注量的所述入射粒子在晶体管试样中的电离吸收剂量和第二位移吸收剂量；
步骤130，根据所述电离吸收剂量和所述第二位移吸收剂量确定所述晶体管试样内部损伤的不均匀度；
步骤140，比对所述不均匀度和第一预设阈值，当所述不均匀度大于或等于所述第一预设阈值时，则返回步骤110；当所述不均匀度小于所述第一预设阈值时，转至步骤150；
步骤150，根据所述电离吸收剂量和所述第二位移吸收剂量确定特征值，比对所述特征值和第二预设阈值，当所述特征值大于所述第二预设阈值时，则返回步骤110；当所述特征值小于或等于所述第二预设阈值时，则转至步骤200。
3.根据权利要求2所述的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法，其特征在于，所述性能参数平均值包括电流增益倒数变化量平均值和/或过剩基极电流平均值，所述建立所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系包括：
建立所述电流增益倒数变化量平均值与所述位移吸收剂量平均值之间的函数关系曲线，和/或建立所述过剩基极电流平均值与所述位移吸收剂量平均值之间的函数关系曲线。
4.根据权利要求3所述的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法，其特征在于，所述结合所有的所述对应关系确定所述晶体管的性能变化与所述第一位移吸收剂量之间的关系包括：
对所有的所述函数关系曲线进行拟合，获得所述晶体管的性能变化量与所述第一位移吸收剂量之间的关系曲线。
5.一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析装置，其特征在于，包括：
选择模块，用于选择未选择过的入射粒子；
辐照模块，用于在标定的辐照通量范围内，根据所述入射粒子分别对载流子流向不同的多个晶体管进行辐照试验，获得多个辐照后的晶体管；
第一处理模块，用于分别对各个所述辐照后的晶体管进行分析，确定各个所述晶体管的所述载流子流向和各个所述晶体管在所述辐照试验过程中的性能参数；
第二处理模块，用于根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域，并确定各个所述晶体管的敏感区域在所述辐照试验过程中的第一位移吸收剂量，所述第一位移吸收剂量和所述性能参数均随辐照通量的变化而变化；
关系建立模块，用于对于所述辐照通量范围内的各个数值的辐照通量，根据所述辐照通量对应的所有所述第一位移吸收剂量确定位移吸收剂量平均值，并根据所述辐照通量对应的所有所述性能参数确定性能参数平均值，建立所述性能参数平均值和所述位移吸收剂量平均值之间的对应关系；
分析模块，用于结合所有的所述对应关系确定所述晶体管的性能变化与所述第一位移吸收剂量之间的关系，对所述晶体管的位移损伤进行等效分析；
所述分别对各个所述辐照后的晶体管进行分析，确定各个所述晶体管的所述载流子流向包括：
对各个所述辐照后的晶体管分别进行深能级瞬态谱分析，根据分析结果确定各个所述晶体管的所述载流子流向；
若分析结果显示仅有位移缺陷信号，则所述晶体管的所述载流子流向为纵向；
若分析结果显示仅有界面态信号，则所述晶体管的所述载流子流向为横向；
若分析结果显示既有位移缺陷信号，又有界面态信号，则所述晶体管的所述载流子流向为纵向加横向；
所述晶体管包括NPN型晶体管和PNP型晶体管，所述根据所述载流子流向确定各个所述晶体管的敏感区域包括：
当所述NPN型晶体管的所述载流子流向为纵向时，所述NPN型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区的底面与集电区的顶面之间的区域，和发射结的表面；
当所述NPN型晶体管的所述载流子流向为横向时，所述NPN型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区的侧面与所述集电区的侧面之间的区域和发射结的表面；
当所述NPN型晶体管的所述载流子流向为纵向加横向时，所述NPN型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区的底面与集电区的顶面之间的区域，发射区的侧面与所述集电区的侧面之间的区域和发射结的表面；
当所述PNP型晶体管的载流子流向为纵向时，所述PNP型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区底面与集电区顶面之间的区域；
当所述PNP型晶体管的载流子流向为横向时，所述PNP型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区侧面与集电区侧面之间的区域；
当所述PNP型晶体管的载流子流向为纵向加横向时，所述PNP型晶体管的所述敏感区域包括中性基区中发射区底面与集电区顶面之间的区域，和发射区侧面与集电区侧面之间的区域。
6.一种基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析装置，其特征在于，包括处理器和存储器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至4任一项所述的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至4任一项所述的基于载流子流向的晶体管辐射损伤分析方法。
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