CN117352376A - 提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法及硅半导体器件 - Google Patents
提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法及硅半导体器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117352376A CN117352376A CN202311480441.1A CN202311480441A CN117352376A CN 117352376 A CN117352376 A CN 117352376A CN 202311480441 A CN202311480441 A CN 202311480441A CN 117352376 A CN117352376 A CN 117352376A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon semiconductor
- semiconductor device
- repair
- heating
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 77
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 76
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims abstract description 69
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/2605—Bombardment with radiation using natural radiation, e.g. alpha, beta or gamma radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，包括确定修复参数、制备加热基片、修复的过程，从硅半导体器件在遭受粒子辐射后产生缺陷，经退火后缺陷消除的特几天出发，通过测试建立缺陷随温度、时间及粒子注量的退化关系，获得位移损伤缺陷的修复参数。本发明还包括一种硅半导体器件，包括管壳、剂量监测二极管、键合线、芯片管脚、加热基片、芯片、剂量监测电极P2，加热基片对芯片实施加热，剂量监测二极管进行位移损伤监测。本发明加装加热基片实施过程简便，能有效提升硅半导体器件抗位移损伤的能力，解决了硅半导体器件在长时间工作过程中遭受位移损伤后性能退化的问题。
Description
技术领域
本发明属于电子器件空间辐射效应技术领域，具体是一种提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法。
背景技术
工作在辐射环境中的电子器件不可避免会遭受粒子辐射作用，造成性能退化甚至失效，位移损伤效应是电子器件辐射环境中所面临的重要辐射效应之一，主要是指中子、质子、电子及重离子等粒子入射半导体材料，通过碰撞在材料中形成原子位移缺陷所引起的器件性能永久退化。关于位移损伤效应引起器件性能的退化可通过位移缺陷在半导体能带中引入了新的能级，从而改变了载流子的复合率来解释。位移损伤取决于器件半导体材料类型、掺杂浓度与掺杂类型，以及器件自身结构等特性。传统针对硅半导体器件位移损伤的加固策略有：采用抗位移损伤能力较强P型硅替代n型硅、改变材料掺杂类型或掺杂浓度，以及锂、氢的钝化辐射缺陷等方式。然而，利用这些手段进行硅半导体器件抗位移损伤加固时，在一定程度会影响器件常规特性，且实现难度较高。
研究结果表明：对于硅半导体器件影响其位移损伤的缺陷的会随着提升温度而出现退火，即在一定时间和温度条件下，根据材料中特定缺陷的退火造成器件位移损伤会发生恢复。对该特性加以利用将能有效解决器件抗位移损伤能力弱的问题。但位移损伤缺陷的退火与辐照累积注量、退火时间以及退火温度均有很强的关联性，同时硅半导体器件自身也具有承受温度限额，设计合理的温度加热结构是实现位移损伤修复的关键技术。
目前，并还没有利用提升温度来提高半导体器件抗位移损伤能力的方法，而传统位移损伤性加固方法效果有限，且成本高。
发明内容
为了克服硅半导体器件存在的位移损伤性加固方法效果有限的不足，本发明提出了一种提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，包括如下步骤：
步骤1，确定修复参数
抽取待修复硅半导体器件，利用不同的中子注量点进行位移损伤测试，并测试中子辐照前后及其退火后的电性能参数，依据电性能参数的变化，选择修复温度TRB、修复时间TIMERB、修复注量DDRB，并测定出可修复次数n。
步骤2，制备加热基片
测量加热基片的加热温度为修复温度TRB时的电压值，按待修复硅半导体器件抗位移损伤能力DDtotal实施中子辐照，求取剂量监测二极管的损伤因子，在待修复硅半导体器件的管壳内安装加热基片、剂量监测二极管，然后封装，得到待提高硅半导体器件。
步骤3，修复
对处于辐射环境中的待提高硅半导体器件，剂量监测二极管监测辐射量。监测时，剂量监测二极管的剂量监测电极P2接正电，负极接共用地电极P1。当剂量监测二极管的反向电流增量达到阈值时，剂量监测二极管的管脚断电。
加热基片通电，加热基片的加热电极P3接正电，负极接共用地电极P1，电压等于修复电压VRB，通电持续时间等于修复时间TIMERB。
至此，完成待提高硅半导体器件的一次修复，待提高硅半导体器件可修复n次。
上述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，所述步骤1中确定修复参数，进一步包括：
第一步，选取器件
抽取待修复硅半导体器件，分成N组，N＝3～5组，每组6～15个。
第二步，测试抗位移损伤能力
抽取N组待修复硅半导体器件中的一组，利用反应堆中子辐照进行位移损伤试验，在不同的中子注量点进行位移损伤测试，直至器件失效，记录失效时累积的总注量DDthreshold。
第三步，测试中子辐照及电性能
选取抗位移损伤能力测试以外的N-1组待修复硅半导体器件，进行中子辐照及电性能测试，记录测试器件在中子辐照前后的电性能参数。
第四步，退火
对第三步中子辐照电性能测试后的器件实施退火，具体过程是：
将中子辐照后N-1组器件分成M组，M＝3～5组。
退火采用不同温度、不同时间正交试验。测试退火后器件的电性能参数，并记录。
第五步，选取修复参数
记录每组器件电性能参数随退火时间的变化，选择退火温度最低、修复时间最短、修复累积注量最高的条件下的温度TRB、时间TIMERB、注量DDRB为修复参数。
第六步，测定可修复次数
抽取待修复硅半导体器件，数量为J只，J＝3～5。
利用步骤1第五步获得的修复参数，进行多次反应堆中子辐照，直至修复后的器件失效，得到可修复次数n。
至此，获得待修复硅半导体器件的修复温度TRB、修复时间TIMERB、修复注量DDRB，以及可修复次数n。
上述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，所述步骤1第三步测试中子辐照及电性能中，累积不同的注量进行中子辐照，注量点分别为：DDthreshold/2k，其中，k为0～N-2。
上述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，所述步骤1第四步退火中，退火温度在250℃～350℃之间选择k个温度点，K＝3～5，退火时间分别为10s、30s、60s、100s和200s。
上述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，所述步骤1第六步测定可修复次数中，进一步包括：
(1)对抽取的J件器件实施反应堆中子辐照，累积注量等于修复注量DDRB。测量中子辐照后器件的电性能参数。
(2)按步骤1第五步获得的修复温度TRB、修复时间TIMERB，实施位移损伤缺陷修复，并测量器件的电性能参数。
(3)重复上述(2)过程，直至修复后的器件失效，记录总修复次数n。
器件抗位移损伤能力DDtotal为：
DDtotal＝n*DDRB (1)
至此，获得可修复的次数n。
上述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，所述步骤2制备加热基片，进一步包括：
第一步，测量加热基片修复温度对应的电压值
测量加热基片在加热温度为器件修复温度TRB时对应的电压值，记为修复电压VRB。
第二步，标定剂量监测二极管
标定剂量监测二极管的损伤因子。
(1)抽取剂量监测二极管，抽取数量为N2只，N2＝3～5，对抽取的剂量监测二极管的反向电流进行测量。
(2)对剂量监测二极管实施中子辐照试验，累积总注量至器件抗位移损伤能力DDtotal，试验不少于5个总注量点DD，对器件的反向电流进行测试。
(3)求取剂量监测二极管的损伤因子Ks，损伤因子计算式如下：
式(2)中，ΔI为反向电流增量，W为耗尽区宽度，A为PN结面积，ni为Si器件的本征掺杂浓度，q代表电荷量。
第三步，安装与封装
将加热基片、标定的剂量监测二极管安装在硅半导体器件管壳内。加热基片与待加热芯片粘接，标定的剂量监测二极管安装在加热基片外侧，安装完成后封装。得到待提高硅半导体器件。
上述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，所述步骤2第一步测量加热基片修复温度对应的电压值中，加热基片的衬底为Si衬底，发热体为加热丝，发热体两端的电极由管脚引出。
上述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，步骤3修复中，进一步包括：
剂量监测二极管的反向电流增量阈值ΔIrev按下式计算：
ΔIrev＝KsDDRBqniAW (3)
一种硅半导体器件，包括管壳、剂量监测二极管、键合线、芯片管脚、加热基片、芯片、剂量监测电极P2。
芯片、加热基片、剂量监测二极管、键合线位于管壳内，芯片管脚、共用地电极P1、剂量监测电极P2、加热电极P3位于管壳外。加热基片与芯片粘接，剂量监测二极管位于加热基片外侧。
加热基片包括加热丝、Si衬底、加热电极P3、共用地电极P1，加热丝的两端分别通过键合线与加热电极P3、共用地电极P1连通。剂量监测二极管的正极通过键合线与剂量监测电极P2连通，剂量监测二极管的负极通过键合线与共用地电极P1连通。
本发明的有益效果是：
一种提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，不改变器件原有的设计结构，对器件常规特性影响较小，实施过程简单，且能有效提升硅半导体器件抗位移损伤的能力。
一种提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，通过位移损伤缺陷修复，能有效避免难以退火修复的缺陷簇生长，修复温度短，降低了高温对器件的影响，实施过程简单，方法科学有效。
一种提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，加热结构位于器件内部，局部加热且能有实时温度监测加热温度的功能，同时具有较强的抗辐射能力，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明基于温度的修复参数确定流程图；
图2是器件修复次数与反向电流增量的关系图；
图3是待提高硅半导体器件及其中的基片加热结构示意图。
图中：1.管壳；2.剂量监测二极管；3.键合线；4.芯片管脚；5.加热丝；6.Si衬底；7.芯片；8.共用地电极P1；9.剂量监测电极P2；10.加热电极P3。
具体实施方式
实施例1
一种用于提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，从硅基半导体器件在遭受粒子辐射后产生的缺陷的高温退火特性出发，通过试验建立缺陷随温度、时间及粒子注量的退化关系，从而获得位移损伤缺陷修复所需的关键参数。在此基础上，设计了具备位移损伤监测和修复温度实时监测的加热基片设计结构，利用该结构并结合试验获得的修复参数，能有效提升硅基半导体器件的抗位移损伤能力。如图1所示，具体性能提升过程包括如下步骤：
步骤1修复关键参数的确定
位移损伤的修复取决于修复时间、修复温度及器件累积的注量，时间过短或温度不够则达不到修复效果，温度过高会增加器件损坏的风险，而累积注量过高会形成缺陷团簇，降低修复效果。因此，必须建立合适的关键参数修复方法。
第一步，器件选取
随机抽取待抗辐射性能提升的器件，并分成N组，N＝3～5组，每组至少6～15个样品；
第二步，抗位移损伤能力测试
随机抽取N组样品中的一组，利用反应堆中子进行位移损伤试验，在不同的中子注量点进行位移损伤测试，直至器件参数超差或失效，记录失效时刻时累积的总注量DDthreshold。
第三步，开展中子辐照试验
选取其余N-1组样品，开展不同注量的中子辐照试验，累积不同的注量，注量点分别为：DDthreshold/2k(k为0～N-2)，辐照前后对器件的电性能参数进行测试。
第三步，退火试验
为了获得最佳的修复时间、修复温度和修复注量，需要对第三步骤辐照后的器件开展不同温度和时间的退火试验。
将辐照后累积了不同注量的N-1组器件各自分成M组，M＝3～5组，在250℃-350℃之间选择M个温度点，对N-1组器件中的M组器件均选择一个温度点进行高温退火试验，高温退火时间分别为10s、30s、60s、100s和200s，在各自高温退火时间点后，待器件温度恢复室温后，对器件退火后器件的电学特性进行测试，并记录。
第四步，最优参数的选取
记录每组器件辐射敏感参数随退火时间的变化关系，优先选择所用的退火温度最低、修复时间最短、修复累积注量最高的试验条件下的温度TRB、时间TIMERB、注量DDRB为最优修复参数。
第五步，可修复次数测定
重新抽取随机抽取待抗辐射性能提升的器件J只，J取值范围为3～5之间，利用第四步获得的最优修复参数，进行可以修复次数测量。具体过程如下：
a.对J件器件开展反应堆中子辐照试验，累积注量为DDRB，辐照结束后对器件进行电参数测试；
b.利用第四步获得修复温度TRB和修复时间TIMERB进行位移损缺陷修复，并进行参数测试。
c.重复上述b过程，直至修复后器件参数仍超差，即修复失效。记录总修复过程为n。器件抗位移损伤能力可表示为：
DDtotal＝n*DDRB
至此，可获得器件的最佳修复温度TRB、最佳修复时间TIMERB、最佳修复注量DDRB，以及可重复修复的次数n。
步骤2基片加热设计
在器件管壳内部设计基片加热结构为缺陷修复提供所需高温，该结构如图3所示。
第一步，加热电极制作
在硅衬底上制作加热金属丝，加热金属丝两端电极从芯片管脚引出；
对加热基片施加不同的电压，利用红外热像设备对温度进行标定，获得温度为TRB时施加的电压值VRB。
第二步，剂量监测二极管的标定
利用反应堆中子对剂量监测二极管的剂量损伤因子进行标定。
a.随机抽取剂量监测二极管N2只，N2＝3～5，对二极管的反向电流进行测量；
b.对二极管开展中子辐照试验，累积总注量至DDtotal，辐照中选择不少于5个中子注量点(DD)对器件的反向电流进行测试；
c.即可获得损伤系数Ks与反向电流变化量ΔIrev及中子注量满足如下关系：
其中，W为耗尽区宽度，A为PN结面积，ni为Si器件的本征掺杂浓度，q代表电荷量。
第三步，剂量监测二极管的安装
在加热片外侧安装剂量监测二极管，剂量监测二极管的正负极与加热基片的电极相连接，从而节省了管壳的管脚。
第四步，待修复器件安装及完成封装
将带加热芯片与加热基片粘接，并完成其余封装流程。
至此，获得待提高硅半导体器件。
步骤3实际应用流程
在辐射环境中应用时，修复次数与反向电流增量如图2所示，对二极管的反向电流进行监测，对P2接正电压，P1接地，二极管反向电流增大变化量达到ΔIrev的整数倍(即达到ΔIrev的1，2，3，...，n倍)时，关闭监测管脚。其中：
ΔIrev＝Ks·DDRB·q·ni·A·W
启动修复功能，对P3接正电压VRB，P1接地，持续时间TIMERB。
Claims (9)
1.一种提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，确定修复参数：
抽取待修复硅半导体器件，利用不同的中子注量点进行位移损伤测试，并测试中子辐照前后及其退火后的电性能参数，依据电性能参数的变化，选择修复温度TRB、修复时间TIMERB、修复注量DDRB，并测定出可修复次数n；
步骤2，制备加热基片：
测量加热基片的加热温度为修复温度TRB时的电压值，按待修复硅半导体器件抗位移损伤能力DDtotal实施中子辐照，求取剂量监测二极管的损伤因子，在待修复硅半导体器件的管壳内安装加热基片、剂量监测二极管，然后封装，得到待提高硅半导体器件；
步骤3，修复：
对处于辐射环境中的待提高硅半导体器件，剂量监测二极管监测辐射量；监测时，剂量监测二极管(2)的剂量监测电极P2(9)接正电，负极接共用地电极P1(8)；
当剂量监测二极管(2)的反向电流增量达到阈值时，剂量监测二极管(2)的管脚断电；
加热基片通电，加热基片的加热电极P3(10)接正电，负极接共用地电极P1(8)，电压等于修复电压VRB，通电持续时间等于修复时间TIMERB；
至此，完成待提高硅半导体器件的一次修复，待提高硅半导体器件可修复n次。
2.根据权利要求1所述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，其特征在于，所述步骤1中确定修复参数，进一步包括：
第一步，选取器件：
抽取待修复硅半导体器件，分成N组，N＝3～5组，每组6～15个；
第二步，测试抗位移损伤能力：
抽取N组待修复硅半导体器件中的一组，利用反应堆中子辐照进行位移损伤试验，在不同的中子注量点进行位移损伤测试，直至器件失效，记录失效时累积的总注量DDthreshold；
第三步，测试中子辐照及电性能：
选取抗位移损伤能力测试以外的N-1组待修复硅半导体器件，进行中子辐照及电性能测试，记录测试器件在中子辐照前后的电性能参数；
第四步，退火：
对第三步中子辐照电性能测试后的器件实施退火，具体过程是：
将中子辐照后N-1组器件分成M组，M＝3～5组；
退火采用不同温度、不同时间正交试验；测试退火后器件的电性能参数，并记录；
第五步，选取修复参数：
记录每组器件电性能参数随退火时间的变化，选择退火温度最低、修复时间最短、修复累积注量最高的条件下的温度TRB、时间TIMERB、注量DDRB为修复参数；
第六步，测定可修复次数：
抽取待修复硅半导体器件，数量为J只，J＝3～5；
利用步骤1第五步获得的修复参数，进行多次反应堆中子辐照，直至修复后的器件失效，得到可修复次数n；
至此，获得待修复硅半导体器件的修复温度TRB、修复时间TIMERB、修复注量DDRB，以及可修复次数n。
3.根据权利要求2所述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，其特征在于，所述步骤1第三步测试中子辐照及电性能中，累积不同的注量进行中子辐照，注量点分别为：DDthreshold/2k，其中，k为0～N-2。
4.根据权利要求2所述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，其特征在于，所述步骤1第四步退火中，退火温度在250℃～350℃之间选择k个温度点，K＝3～5，退火时间分别为10s、30s、60s、100s和200s。
5.根据权利要求2所述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，其特征在于，所述步骤1第六步测定可修复次数中，进一步包括：
(1)对抽取的J件器件实施反应堆中子辐照，累积注量等于修复注量DDRB；测量中子辐照后器件的电性能参数；
(2)按步骤1第五步获得的修复温度TRB、修复时间TIMERB，实施位移损伤缺陷修复，并测量器件的电性能参数；
(3)重复上述(2)过程，直至修复后的器件失效，记录总修复次数n；
器件抗位移损伤能力DDtotal为：
DDtotal＝n DDRB (1)
至此，获得可修复的次数n。
6.根据权利要求1所述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，其特征在于，
所述步骤2制备加热基片，进一步包括：
第一步，测量加热基片修复温度对应的电压值：
加热基片包括：衬底、发热体、电极；发热体附着在衬底上，发热体的两端设置电极；
测量加热基片在加热温度为器件修复温度TRB时对应的电压值，记为修复电压VRB；
第二步，标定剂量监测二极管：
标定剂量监测二极管(2)的损伤因子；
(1)抽取剂量监测二极管，抽取数量为N2只，N2＝3～5，对抽取的剂量监测二极管的反向电流进行测量；
(2)对剂量监测二极管实施中子辐照试验，累积总注量至器件抗位移损伤能力DDtotal，试验不少于5个总注量点DD，对器件的反向电流进行测试；
(3)求取剂量监测二极管的损伤因子Ks，损伤因子计算式如下：
式(2)中，ΔI为反向电流增量，W为耗尽区宽度，A为PN结面积，ni为Si器件的本征掺杂浓度，q代表电荷量；
第三步，安装与封装：
将加热基片、标定的剂量监测二极管安装在硅半导体器件管壳内；加热基片与待加热芯片粘接，标定的剂量监测二极管安装在加热基片外侧，安装完成后封装；
得到待提高硅半导体器件。
7.根据权利要求6所述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，其特征在于，
所述步骤2第一步测量加热基片修复温度对应的电压值中，加热基片的衬底为Si衬底(6)，发热体为加热丝(5)，发热体两端的电极由管脚引出。
8.根据权利要求1所述的提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法，其特征在于，
步骤3修复中，进一步包括：
剂量监测二极管的反向电流增量阈值ΔIrev按下式计算：
ΔIrev＝KsDDRBq niA W (3)。
9.采用权利要求1-8中任一所述方法制备的硅半导体器件，其特征在于，包括管壳(1)、剂量监测二极管(2)、键合线(3)、芯片管脚(4)、加热基片、芯片(7)、剂量监测电极P2(9)；
芯片(7)、加热基片、剂量监测二极管(2)、键合线(3)位于管壳(1)内，芯片管脚(4)、共用地电极P1(8)、剂量监测电极P2(9)、加热电极P3(10)位于管壳外；加热基片与芯片(7)粘接，剂量监测二极管(2)位于加热基片外侧；加热基片包括加热丝(5)、Si衬底(6)、加热电极P3(10)、共用地电极P1(8)，加热丝(5)的两端分别通过键合线(3)与加热电极P3(10)、共用地电极P1(8)连通；剂量监测二极管(2)的正极通过键合线(3)与剂量监测电极P2(9)连通，剂量监测二极管(2)的负极通过键合线(3)与共用地电极P1(8)连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311480441.1A CN117352376A (zh) | 2023-11-08 | 2023-11-08 | 提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法及硅半导体器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311480441.1A CN117352376A (zh) | 2023-11-08 | 2023-11-08 | 提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法及硅半导体器件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117352376A true CN117352376A (zh) | 2024-01-05 |
Family
ID=89364920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311480441.1A Pending CN117352376A (zh) | 2023-11-08 | 2023-11-08 | 提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法及硅半导体器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117352376A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040104349A1 (en) * | 2001-03-27 | 2004-06-03 | Chugg Andrew M | Radiation monitor |
| CN108511402A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-07 | 西北核技术研究所 | 基于温度的cmos工艺器件抗辐射加固方法 |
| US20190319632A1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-10-17 | Korea University Research And Business Foundation | Radiation-hardened analog-to-digital converter circuit, digital signal calibration method thereof, and recording medium for performing the method |
| CN113899396A (zh) * | 2021-09-15 | 2022-01-07 | 北京遥测技术研究所 | 一种小型化空间辐射效应风险监测系统 |
| CN115420966A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-12-02 | 西北核技术研究所 | 一种cmos图像传感器位移损伤和电离损伤协和效应实验方法 |
| CN116613199A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-08-18 | 西北核技术研究所 | 一种基于多晶硅热栅的横向pnp晶体管及其修复方法 |
-
2023
- 2023-11-08 CN CN202311480441.1A patent/CN117352376A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040104349A1 (en) * | 2001-03-27 | 2004-06-03 | Chugg Andrew M | Radiation monitor |
| US20190319632A1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-10-17 | Korea University Research And Business Foundation | Radiation-hardened analog-to-digital converter circuit, digital signal calibration method thereof, and recording medium for performing the method |
| CN108511402A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-07 | 西北核技术研究所 | 基于温度的cmos工艺器件抗辐射加固方法 |
| CN113899396A (zh) * | 2021-09-15 | 2022-01-07 | 北京遥测技术研究所 | 一种小型化空间辐射效应风险监测系统 |
| CN115420966A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-12-02 | 西北核技术研究所 | 一种cmos图像传感器位移损伤和电离损伤协和效应实验方法 |
| CN116613199A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-08-18 | 西北核技术研究所 | 一种基于多晶硅热栅的横向pnp晶体管及其修复方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 万凯 等: "OP604光敏管质子位移损伤效应研究", 《微电子学》, vol. 53, no. 3, 30 June 2023 (2023-06-30), pages 525 - 530 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Herrmann et al. | Hot spot investigations on PV modules-new concepts for a test standard and consequences for module design with respect to bypass diodes | |
| CN108680486B (zh) | 一种光伏组件长期耐候性能测试方法 | |
| KR101611942B1 (ko) | 양자 전지의 시험용 반도체 프로브, 시험 장치 및 시험 방법 | |
| Reusch et al. | Fill factor limitation of silicon heterojunction solar cells by junction recombination | |
| Karas et al. | Damp heat induced degradation of silicon heterojunction solar cells with Cu-plated contacts | |
| CN102253324A (zh) | 一种mos器件热载流子效应的测试结构及测试方法 | |
| CN103618499A (zh) | 一种太阳能电池片pid测试装置及测试方法 | |
| Zhu et al. | New insights into the thermally activated defects in n-type float-zone silicon | |
| Lim et al. | Investigating the statistical-physical nature of MgO dielectric breakdown in STT-MRAM at different operating conditions | |
| CN117352376A (zh) | 提高硅半导体器件抗位移损伤能力的方法及硅半导体器件 | |
| Shi et al. | Investigation of different screening methods on threshold voltage and gate oxide lifetime of SiC Power MOSFETs | |
| CN101975815A (zh) | 太阳级晶硅中复合中心浓度和陷阱中心浓度的测量方法 | |
| JP6860904B2 (ja) | 太陽光発電モジュール評価方法、評価装置および評価プログラム | |
| Jin et al. | Theoretical insight into leakage current of solar module under high system voltage | |
| CN106449455B (zh) | 一种晶体硅太阳能电池扩散死层的测试方法 | |
| CN115021678A (zh) | 一种用于评估太阳能电池长期衰减的测试方法 | |
| CN105247669A (zh) | 半导体晶圆的评价方法 | |
| Srinivasa et al. | Effect of substrate resistivity, defects and temperature on silicon heterojunction solar cells performance | |
| Lu et al. | Effects of orientation of substrate on the enhanced low-dose-rate sensitivity (ELDRS) in NPN transistors | |
| US11133778B2 (en) | High current burn-in of solar cells | |
| CN116779594A (zh) | 基于多晶硅加热的双极器件及其电离辐射损伤修复方法 | |
| Kumar et al. | Analysis of effect of thermal cycling test on photovoltaic module using EL technique | |
| CN106253850B (zh) | 一种减反射膜抗pid性能的测试方法 | |
| CN114912066B (zh) | 适用于有机太阳能电池的数据处理方法 | |
| Western et al. | Potential of point-contacting by localized dielectric breakdown technique for formation of rear point contact arrays in silicon solar cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |