一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法
【專利摘要】一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法，涉及雙極器件抗輻照【技術領域】。解決了雙極器件的鈍化層中，由于氧化物俘獲正電荷和界面態的影響，導致雙極器件的抗輻照能力低的問題。所述抗輻照加固方法包括以下步驟：步驟一、采用傳統工藝制備雙極晶體管，并在雙極晶體管上形成第一鈍化層；步驟二、第一鈍化層形成后，采用低壓化學氣相淀積法在第一鈍化層上生長第二鈍化層；步驟三、對第二鈍化層進行離子注入；步驟四、對雙極晶體管、第一鈍化層和第二鈍化層形成的一體結構進行退火工藝。本發明適用于提高雙極器件抗輻照能力。
【專利說明】一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法【技術領域】
[0001]本發明涉及雙極器件抗輻照【技術領域】。
【背景技術】
[0002]空間輻射環境中的電子及質子對航天器用電子器件的性能有著強烈的影響，會造成電離輻射效應、位移輻射效應和單粒子效應等，導致電子器件的異常或失靈，甚至最終導致航天器發生災難性的事故。因此，提高雙極器件的抗輻照能力，對于優化航天器的選材和設計及提高航天器的在軌服役可靠性，具有十分重要的工程實際意義。
[0003]鈍化是提高器件可靠性的必要條件，也是硅工藝中的需要著重關心的內容。在以雙極工藝為主的集成電路中，鈍化的重要性就更加突出。硅器件的鈍化，自有平面器件以來，已經有了廣泛而系統的研究，不管在理論認識上還是在實際技術上，目前都達到了相當高的水平。對于硅器件而言，第一鈍化層主要是二氧化硅。然而，二氧化硅(SiO2)最大的缺點是抗Na+污染能力差，導致器件的可靠性及性能下降。
[0004]為此，在SiO2上的第二鈍化層可作為一種強有力的輔助鈍化手段，彌補第一鈍化層(SiO2層)的缺陷。迄今，比較廣泛運用的第二鈍化層鈍化工藝包括:磷硅玻璃、氮化硅、半絕緣多晶硅薄膜(SIPOS)、多晶硅、非摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)和d-正硅酸乙酯(TEOS)等。
[0005]電離效應會在硅器件的SiO2層產生氧化物俘獲正電荷，并在Si02/Si界面處形成界面態。電離效應本質上是反應輻照條件下，氧化物俘獲正電荷和界面態的形成與退火狀態。輻照產生的電子和空穴會主要被氧化物中缺陷所俘獲，形成氧化物俘獲電荷，且在此過程中3102層會釋放H+。實驗及理論計算表明，在室溫以上溫度時，電離損傷產生的空穴不會誘導界面態的形成。空穴在SiO2層輸運過程中所釋放的H+，會在Si02/Si界面形成界面態。我們前期的研究工作發現，電子器件不同的鈍化層(尤其是第二鈍化層鈍化方式)形成方式，對空穴輸運、H+釋放及界面態形成的影響均較大，進而影響雙極器件的抗輻照能力。
[0006]因此，如果能夠在不影響雙極器件電性能指標的前提下，基于改善器件第二鈍化層的鈍化方式，提出一種可以大幅度減小氧化物俘獲正電荷和界面態影響、并最終提高雙極器件抗輻照能力的技術途徑，將會對整個集成電路的抗輻照加固具有重大的意義。
【發明內容】
[0007]本發明為了解決雙極器件的鈍化層中，由于氧化物俘獲正電荷和界面態的影響，導致雙極器件的抗輻照能力低的問題，提出了一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法。
[0008]一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法包括以下步驟:
[0009]步驟一、采用傳統工藝制備雙極晶體管，并在雙極晶體管上形成第一鈍化層；
[0010]步驟二、第一鈍化層形成后，采用低壓化學氣相淀積法在第一鈍化層上生長第二鈍化層；[0011]步驟三、對第二鈍化層進行離子注入；
[0012]步驟四、對雙極晶體管、第一鈍化層和第二鈍化層形成的一體結構進行退火工藝。
[0013]有益效果:本發明提出的加固方法是在現有的雙極器件及電路的基礎上，通過改變第二鈍化層的鈍化方式，使得在相同的輻照劑量條件下，能夠大大降低雙極器件的復合漏電流，降低雙極器件的電流增益損傷程度，大大減少氧化物俘獲正電荷和界面態的影響，以實現提高雙極器件抗輻照能力的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為雙極晶體管、第一鈍化層和第二鈍化層形成的一體結構示意圖，圖中箭頭為對第二鈍化層進行離子注入的位置；
[0015]圖2為輻照損傷后，雙極器件第二鈍化層基于不同鈍化方式時，雙極器件的抗輻照能力對比示意圖。
【具體實施方式】
[0016]【具體實施方式】一、結合圖1說明本【具體實施方式】，本【具體實施方式】所述的一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法包括以下步驟:
[0017]步驟一、采用傳統工藝制備雙極晶體管，并在雙極晶體管上形成第一鈍化層；
[0018]步驟二、第一鈍化層形成后，采用低壓化學氣相淀積法在第一鈍化層上生長第二鈍化層；
[0019]步驟三、對第二鈍化層進行離子注入；
[0020]步驟四、對雙極晶體管、第一鈍化層和第二鈍化層形成的一體結構進行退火工藝。
[0021]本實施方式中，在現有的雙極器件及電路的基礎上，通過改變第二鈍化層的鈍化方式，使得在相同的輻照劑量條件下，能夠大大降低雙極器件的復合漏電流，降低雙極器件的電流增益損傷程度，以實現提高雙極器件抗輻照能力的目的。
[0022]【具體實施方式】二、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一所述的一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法的區別在于，所述第二鈍化層為摻雜硅酸鹽玻璃層或摻雜d-正娃酸乙酯層。
[0023]【具體實施方式】三、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一所述的一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法的區別在于，步驟三中對第二鈍化層進行離子注入時，注入的離子為氟離子、氯離子、溴離子、碘離子或砷離子。
[0024]本實施方式中，通過向第二鈍化層內注入氟離子、氯離子、溴離子、碘離子或砷離子，能夠使第二鈍化層內部的電離輻射缺陷保持穩定，不會由于輻射注量的增大而使鈍化效果發生明顯的變化，從而提高雙極器件的抗輻照能力。
[0025]【具體實施方式】四、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一所述的一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法的區別在于，步驟四中對雙極晶體管、第一鈍化層和第二鈍化層形成的一體結構進行退火工藝時的退火溫度為400°C -1100°C。
[0026]【具體實施方式】五、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一或四所述的一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法的區別在于，，步驟四中對雙極晶體管、第一鈍化層和第二鈍化層形成的一體結構進行退火工藝時的退火時間為0.5min-60min。[0027]圖2顯示了輻照損傷后，雙極器件第二鈍化層基于不同鈍化方式時，雙極器件的抗輻照能力對比示意圖，由圖可見，通過本發明所述加固方法改造的第二鈍化層可以大大減少氧化物俘獲正電荷和界面態的影響，提高雙極器件的抗輻照能力。
【權利要求】
1.一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法，其特征在于，它包括以下步驟: 步驟一、采用傳統工藝制備雙極晶體管，并在雙極晶體管上形成第一鈍化層； 步驟二、第一鈍化層形成后，采用低壓化學氣相淀積法在第一鈍化層上生長第二鈍化層； 步驟三、對第二鈍化層進行離子注入； 步驟四、對雙極晶體管、第一鈍化層和第二鈍化層形成的一體結構進行退火工藝。
2.根據權利要求1所述的一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法，其特征在于，所述第二鈍化層為摻雜硅酸鹽玻璃層或摻雜d-正硅酸乙酯層。
3.根據權利要求1所述的一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法，其特征在于，步驟三中對第二鈍化層進行離子注入時，注入的離子為氟離子、氯離子、溴離子、碘離子或砷離子。
4.根據權利要求1所述的一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法，其特征在于，步驟四中對雙極晶體管、第一鈍化層和第二鈍化層形成的一體結構進行退火工藝時的退火溫度為400°C -1100°C。
5.根據權利要求1或4所述的一種基于第二鈍化層鈍化方式的雙極器件抗輻照加固方法，其特征在于，步驟四中對雙極晶體管、第一鈍化層和第二鈍化層形成的一體結構進行退火工藝時的退火時間為0.5min-60min。
【文檔編號】H01L21/265GK103887171SQ201410136054
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2014年4月4日
【發明者】李興冀, 劉超銘, 楊劍群, 肖景東, 何世禹 申請人:哈爾濱工業大學