[发明专利]一种抗辐射加固的绝缘体上硅结构

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种抗辐射加固绝缘体上硅(SOI)结构。

背景技术

SOI（Silicon On Insulator）技术是一种新型的，在绝缘层上再生长一层单晶硅薄，并在在绝缘层上制作半导体层，形成具有独特结构的微电子晶片技术。SOI（Silicon On Insulator）技术从20世纪60年代开始受到关注，80年代以后有了较大的发展，90年代后期才逐渐进入商用领域。由于SOI器件具有很好的等比例缩小的性质，使得SOI技术在深亚微米VLSI中的应用中具有极大吸引力和很好的发展前景。

SOI作为一种全介质隔离技术，由于器件与衬底之间由一层隐埋氧化层隔开，这种独特结构与体硅结构相比，有着许多体硅结构不可比拟的优势。SOI器件具有低功耗、抗辐射能力强、集成密度高、速度快、工艺简单、抗干扰能力强、消除了体硅器件的闩锁效应等优点，但是SOI结构本身也存在一些寄生效应。在抗辐射的应用当中，部分耗尽型SOI器件与全耗尽SOI器件相比，在抗总剂量辐射方面有着明显的优势，但是部分耗尽SOI器件中存在的浮体效应会严重影响模拟电路特性，还会导致数字电路的逻辑错误和功耗增大，一定程度上影响了SOI技术在抗辐射领域的应用。

半绝缘性多晶硅膜（SIPOS）的相关特性主要包括，SIPOS能有效防止器件表面电荷积累和电荷污染。SIPOS不仅具有半绝缘性，还具有电中性，以及膜内有高密度陷阱等特点。SIPOS薄膜遇到离子后，会在表面附近感应出相反极性的电荷，这些电荷被SIPOS薄膜内高密度的陷阱捕获，从而形成一个空间电荷区，这层空间电荷区对外加电场具有屏蔽作用。基于SIPOS的以上特点，使得其在抗辐射加固技术中的应用有着重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高SOI器件的热稳定性和抗辐射加固的SOI结构。

本发明的目的是这样实现的：

在多晶硅衬底上覆盖有多晶硅氧化层（201），氧化层上覆盖有半绝缘多晶硅膜（301），半绝缘多晶硅层上覆盖有二氧化硅层（401），二氧化硅层上覆盖有多晶硅层（601）。

在多晶硅衬底和该结构最上方的多晶硅层之间有通孔（501）。

本发明的有益效果在于：

本发明提出了特别设计在双层SiO₂层中加入具有平衡电荷作用的半绝缘性多晶硅膜（SIPOS）而形成的结构作为SOI结构的隐埋绝缘层，并在该隐埋绝缘层上设计出通孔结构，将其作为利用选择外延生长形成顶层SOI层的窗口，并兼有导热和传导电荷作用，改善了SOI器件导热、散热能力和抗辐射性能，达到了提高SOI器件的热稳定性和抗辐射加固目的。

附图说明

图1P型或N型掺杂的多晶硅衬底示意图；

图2在多晶硅衬底表面形成SiO₂薄膜示意图；

图3在氧化层表面形成SIPOS层示意图；

图4在SIPOS层表面形成薄SiO₂层示意图；

图5在绝缘层上形成通孔示意图；

图6在绝缘层上生成单晶硅层示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行更进一步的详细说明。

本发明涉及一种抗辐射加固SOI结构。特别将半绝缘多晶硅薄膜（SIPOS）与常规SOI结构相结合，由在双层SiO₂层中加入半绝缘性多晶硅膜（SIPOS）而形成的结构作为SOI结构的隐埋绝缘层，并在隐埋绝缘层上设计出通孔结构。主要应用在抗辐射、低电压、低功耗、高可靠集成电路领域中。

1、本发明中设计特点为采用在双层SiO₂层中加入半绝缘性多晶硅膜（SIPOS）而形成的结构作为SOI结构的隐埋绝缘层。且在隐埋绝缘层设计出通孔结构。具体参照图6所示。

2、首先选择多晶硅衬底，如图1所示。在多晶硅衬底上，通过热氧化生长法，生成图2中的氧化层201，其厚度由所用工艺以及设计需要而定，其结构如图2所示。该氧化层在SOI结构中起到介质隔离的作用。

3、在图2所示的氧化层201上，利用低压气相淀积（LPVCD）形成图3中的半绝缘多晶硅（SIPOS）层301，该SIPOS层在器件中起到平衡电荷作用，提高了SOI器件的抗单粒子效应能力，从而提高了SOI器件的抗辐射性能。该SIPOS层厚度由所用工艺和设计需要而定。