[发明专利]抗辐照双极器件的制备方法

说明书

抗辐照双极器件的制备方法，涉及电子器件技术，本发明包括下述步骤：1)在N型衬底上生成厚牺牲层；2)厚牺牲层上光刻形成基极注入窗口，并由此窗口离子注入或扩散形成基区；3)掩膜下光刻出发射极注入窗口，由此离子注入或扩散形成发射区；4)掩膜下光刻并离子注入形成P+欧姆接触区，至此形成上表面覆盖有掩膜和厚牺牲氧化层的半导体区；5)去除掩膜和厚牺牲氧化层，在半导体区的上表面生长一厚度20～80nm的薄层抗辐射二氧化硅层；6)在发射区和间隔区的界面上方，沿二氧化硅层的上表面设置二氧化硅介质层和导电场板；7)分别设置连接基区、发射区和P+欧姆接触区的电极。在与现有技术同样的辐射环境下，本发明器件电流增益增加20％～30％。

技术领域

本发明涉及电子器件技术，属于空间环境效应、核科学与应用技术领域，更具体地，涉及一种基于抗辐射加固的双极晶体管器件及其制备方法。

背景技术

空间带电辐射粒子主要包括重离子、电子、质子及X射线等。这些带电粒子与晶体管器件发生相互作用，产生电离辐射效应、单粒子效应和位移辐射效应等。对于采用SiO2作为绝缘材料和钝化层的晶体管器件，在不同类型辐射粒子的作用下，会在氧化物层中产生大量电子—空穴对，因在氧化物中电子的迁移率远高于空穴。在电场的作用下，电子以很快的速度向电极终端漂移，而迁移率较低的正电荷被氧化物陷阱所捕获，形成正氧化物电荷。另外，空穴在二氧化硅层迁移过程中，会与含氢缺陷发生反应，释放氢离子。氢离子会逐渐输运到Si/SiO2界面，与Si-H键发生反应，H++Si-H→Si悬挂键+H2↑，进而造成界面态缺陷。氧化物俘获正电荷和界面态均会改变载流子的复合速率，对于双极型晶体管，氧化物俘获正电荷和界面态会增加双极晶体管基区的空间电荷区复合速率，导致基极电流增加，双极晶体管电流增益降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种抑制晶体管电离辐射效应，特别是总剂量辐射的抗辐射氧化层的结构。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，抗辐照双极器件的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)在N型衬底101上生成厚牺牲层102；

2)厚牺牲层102上光刻形成基极注入窗口，并由此窗口离子注入或扩散形成基区103，

3)掩膜下光刻出发射极注入窗口，由此离子注入或扩散形成发射区104；

4)掩膜下光刻并离子注入形成P+欧姆接触区106，至此形成上表面覆盖有掩膜和厚牺牲氧化层的半导体区；

5)去除掩膜和厚牺牲氧化层，在半导体区的上表面生长一厚度20～80nm 的薄层抗辐射二氧化硅层105；

6)在发射区和间隔区的界面上方，沿二氧化硅层105的上表面设置二氧化硅介质层108和导电场板107，导电场板107嵌入二氧化硅介质层108且平行于二氧化硅层105的上表面，所述间隔区为发射区和基区P+欧姆接触区106之间的基区；

7)分别设置连接基区、发射区104和P+欧姆接触区106的电极；

在步骤6)或步骤7)中，使导电场板107与发射区104形成导电连接。

进一步的，所述步骤6)中，导电场板107在半导体区上表面的投影与 P+欧姆接触区106、间隔区和发射区104皆有重叠部分。

进一步的，所述步骤6)中：首先刻蚀形成发射极孔112，然后制备形成导电场板并使导电场板与发射区104形成电连接。

或者，所述步骤6)为：首先在二氧化硅层105的上表面覆盖二氧化硅介质层108，然后在二氧化硅层105上刻蚀出导电场板位置槽和穿透薄层抗辐射二氧化硅层105的通孔，在通孔和导电场板位置槽内沉积金属，形成与发射区104构成导电连接的导电场板，所述导电场板位置槽位于发射区和间隔区的界面上方，所述间隔区为发射区和基区P+欧姆接触区106之间的基区。