[发明专利]一种抗总剂量SOI集成电路器件结构的实现方法

说明书

本发明属于抗辐照器件研究技术领域，涉及一种能够提高器件的抗总剂量性能的SOI器件结构的实现方法，本发明的抗总剂量SOI器件结构的实现方法是基于SOI基片，进行氧化、淀积、刻蚀、光刻、离子注入、快速退火等一系列工艺步骤进而得到本发明的抗总剂量SOI器件结构。本发明不仅可以减小由辐照引起的寄生泄漏电流和阈值电压漂移，而且该结构和传统SOI工艺完全兼容，只需要增加一次注入工艺，不会增加版图面积，不会对成本造成大的影响。

技术领域

本发明涉及集成电路及空间技术领域，尤其涉及一种基于主流半导体工艺条件的、能够提高抗总剂量性能的SOI器件结构的实现方法。

背景技术

集成电路和电子元器件在辐照条件下，将会产生总剂量、单粒子、瞬时辐射等多种辐射效应。如果人造地球卫星、空间探测器和载人航天器等所采用的器件和电路，没有经过特殊的抗辐照加固措施，其性能很快就会退化以致失效，造成巨大的安全隐患和成本浪费。因此，积极寻找具有高抗辐射能量的器件和电路的方法，对于空间技术的发展具有重要的意义。

MOS器件的氧化层区域及其与硅材料之间的界面是电离辐射总剂量效应的敏感区域，由于总剂量效应引起的氧化层陷阱电荷的积累以及界面陷阱电荷的增加会使MOS器件的电学性能发生退化，进而可能导致集成电路的功能失效。总剂量效应引起的MOS器件的电学性能退化主要表现在：阈值电压负向漂移、泄露电流增加、二氧化硅-硅界面处沟道载流子迁移率降低、MOS器件的跨导减小以及亚阈值摆幅的退化等。

单粒子效应是指单个高能粒子穿过微电子器件的灵敏区时造成器件状态的非正常改变的一种辐射效应，包括单粒子翻转、单粒子锁定、单粒子烧毁、单粒子栅击穿等。单粒子翻转是单个高能粒子作用于半导体器件，引发器件的逻辑状态发生异常变化。单粒子翻转是空间辐射造成的多种单粒子效应中最常见和最经典的一种，主要发生在数据存储或指令相关器件中。

SOI器件由于采用了全介质隔离，它的很多特性和体硅器件存在明显的差异，具有更高的集成度、更低的功耗以及更优良的短沟道特性，而且由于埋氧化层的存在从根本上消除了闩锁效应从而使器件的可靠性大幅度提高。

本发明内容是对专利“一种新型的抗辐照器件结构^[1]”的进一步研究，原专利中的SOI抗辐照结构并没有具体的工艺实现步骤，而本专利针对其结构提出了一种能够在生产线上实现的具体工艺步骤，使其结构的实现成为可能。

参考文献:

[1]李平，刘洋.一种新型的抗辐照器件结构[P].CN201710017928.4.2017.01.10

发明内容

一种抗总剂量SOI集成电路器件结构的实现方法，本发明通过一系列工艺步骤在SOI器件中形成P+二次掺杂区域，提供了一种新的抗总剂量SOI器件结构的实现方法，通过形成P+掺杂区域，不会在背栅形成寄生MOS管，有效降低泄漏电流和阈值电压漂移，有效提高了SOI器件的抗总剂量性能。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.和传统的SOI工艺兼容，只需增加一次离子注入，不会增大版图面积。

2.本发明中提出的P+掺杂区域的选择，减小了泄漏电流和阈值电压漂移，可以有效提高SOI器件抗总剂量性能。

附图说明

图1是SOI基片的示意图。

图2是栅氧化层形成的示意图。

图3是多晶硅栅极形成的示意图。

图4是栅极保护层形成的示意图。

图5是LDD区域的形成的示意图。

图6是氮化物侧墙形成的示意图。

图7是N+有源区形成的示意图。