本文通过辐照试验与物理模型建模分析两种途径,研究了双极晶体管内电离辐射诱导缺陷的演化规律和特点。为了保证在器件内部产生的缺陷主要是电离缺陷,辐照源采取60Co-γ射线;为了研究电离缺陷的演化特征与规律,辐照时的电场条件及器件内部初始缺陷状态进行了调控。基于栅控双极晶体管研究了不同状态条件下双极晶体管的辐射损伤规律与缺陷演化行为。为了深入研究不同状态时晶体管的辐射损伤特征,在辐照前及辐照过程中,采用的主要处理措施条件包括:不同辐照剂量率、不同的电场条件、以及辐照前高温预处理。研究结果发现,辐照剂量率越低,相同吸收剂量条件下造成的损伤程度越大,产生的氧化物电荷和界面态浓度更高,即栅控双极晶体管存在明显的低剂量率辐射损伤增强效应。在相同辐照环境条件下,辐照过程中当器件栅氧处于正偏电场时,器件性能退化最为严重,零偏条件时次之,负偏条件下的损伤程度最小。与未经辐照前高温预处理的器件相比,经高温预处理的器件辐射损伤程度加剧。为了揭示上述试验结果的损伤机理,本文建立了缺陷演化物理模型来进行数值模拟计算分析。在模型中,首先采用Poisson方程及连续性方程对静电势和载流子浓度进行计算分析。然后,在考虑了电场和温度影响的基础上,建立了自由载流子(电子、空穴)与不同类型缺陷(俘获型缺陷和复合型缺陷)的交互作用模型,描述缺陷的演化行为。最终,通过该模型模拟分析了不同剂量率下的缺陷演化行为。通过研究发现,界面态浓度随剂量率升高而降低,而氧化物电荷和复合心浓度随剂量率升高而升高;氧化物电荷和界面态在正向电场下浓度最高,零偏时其次,反偏时最小。然而,复合型缺陷对空穴的俘获状态,与上述状况正好相反。通过研究初始缺陷浓度对辐射诱导氧化物电荷和界面态的影响机制发现,俘获型缺陷浓度对界面态和氧化物电荷都产生较大影响。俘获型缺陷浓度越大,界面态和氧化物电荷浓度越大;复合型缺陷浓度对界面态和氧化物电荷没有明显作用。然而,复合型缺陷会影响氧化物层中自由载流子的复合,复合型缺陷浓度越高,载流子发生复合越严重。通过综合对比分析辐照试验结果和模型计算分析结果发现,本文所建立的缺陷演化物理模型所得到的规律与辐照试验结果一致。本文所建立的物理模型,能够很好地揭示不同剂量率、辐照前高温预处理和辐照过程中电场状态对辐射诱导缺陷演化规律的影响机制。该缺陷演化模型可以对电离辐射诱导缺陷的产生和演化进行充分的描述和预测。