[发明专利]抗辐照双极器件

说明书

抗辐照双极器件，涉及电子器件技术。本发明包括半导体区、设置于半导体区上方的绝缘介质区和电极，所述半导体区包括设置于衬底内的基区、发射区、P+欧姆接触区，发射区和P+欧姆接触区之间的区域为间隔区；在绝缘介质区和半导体区上表面之间，还设置有厚度为20～80nm的抗辐照加固层，所述抗辐照加固层的材质包括二氧化硅；在抗辐照加固层的上表面和绝缘介质区上表面之间，设置有平行于超薄二氧化硅层的导电场板，并且导电场板在半导体区上表面的投影与发射区有重叠部分，导电场板在半导体区上表面的投影与间隔区有重叠部分，导电场板与发射区形成导电连接。本发明的双极晶体管器件在同样的辐射环境下，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，涉及一种抗辐射加固的双极晶体管器件。

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，提供一种具有更高抗辐照能力的双极器件。

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，包括半导体区、设置于半导体区上方的绝缘介质区和电极，所述半导体区包括设置于衬底内的基区、发射区、P+欧姆接触区，发射区和P+欧姆接触区之间的区域为间隔区；

在绝缘介质区和半导体区上表面之间，还设置有厚度为20～80nm的抗辐照加固层，所述抗辐照加固层的材质包括二氧化硅；

在抗辐照加固层的上表面和绝缘介质区上表面之间，设置有平行于超薄二氧化硅层的导电场板，并且导电场板在半导体区上表面的投影与发射区有重叠部分，导电场板在半导体区上表面的投影与间隔区有重叠部分，导电场板与发射区形成导电连接。

进一步的，导电场板在半导体区上表面的投影覆盖发射区和间隔区的分界线以及P+欧姆接触区和间隔区的分界线。

进一步的，所述抗辐照加固层包括自下向上重叠设置的第一二氧化硅层、正电荷抑制层和第二二氧化硅层，所述第一二氧化硅层的厚度为2～20nm，正电荷抑制层的厚度为第二二氧化硅层厚度为15～50nm。

进一步的，所述P+欧姆接触区在半导体区上表面的投影为围绕发射区在半导体区上表面的投影区域的半封闭环。

本发明的双极晶体管器件在同样的辐射环境下，电流增益增加20％～30％。

附图说明

图1(a)-1(k)示出了本发明的制造的一种抗电离辐射双极器的流程中部分阶段的截面图。

图1(l)-1(n)示出了本发明制造的一种抗电离辐射双极器的流程中部分阶段的可改进的方案的剖面图。

图1(o)为直接淀积二氧化硅层间介质层的抗辐射加固结构示意图。

图2(a)示出了示出了根据本发明的一种抑制晶体管电离辐射效应，特别是总剂量辐射的抗辐照氧化层的抗辐射的原理示意图。