[发明专利]一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件制备方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤1，在器件衬底和机械支撑衬底上分别生长氧化层；

步骤2，对器件衬底的氧化层进行快中子辐照，使得器件衬底的硅层中形成深能级陷阱；

步骤3，将机械支撑衬底的氧化层和快中子辐照后的器件衬底的氧化层键合形成一个整体的埋氧层；

步骤4，对键合后的器件衬底进行处理，使硅层表层重新恢复单晶状态；

步骤5，在硅层表层恢复单晶状态的器件衬底上进行器件流片，制备得到基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件；

所述步骤5中，进行器件流片时，使用自对准工艺，利用掩模，通过激光退火将对应源区和漏区下方器件衬底的硅层完全重结晶，形成与氧化层接触的源区和漏区，剩余带有深能级陷阱的器件衬底形成体区，机械支撑衬底作为SOI器件的衬底。

2.根据权利要求1所述的一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件制备方法，其特征在于，步骤1中，

在器件衬底的表面使用热氧化的方法形成氧化层；

在机械支撑衬底的表面先进行热氧化形成氧化层，再使用CVD方法形成目标厚度的氧化层；或者采用等离子体化学气相沉积工艺PECVD进行氧化层化学气相沉积。

3.根据权利要求1所述的一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件制备方法，其特征在于，步骤2中进行快中子辐照时，快中子的能量为14-80MeV，辐照的剂量率为10⁸～10¹⁰n/cm²·s，辐照至中子的剂量为10¹²～10¹³n/cm²。

4.根据权利要求1所述的一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件制备方法，其特征在于，步骤3中，对机械支撑衬底的氧化层注入硅离子并进行退火处理后，在机械支撑衬底的氧化层中形成硅纳米晶，再进行键合。

5.根据权利要求4所述的一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件制备方法，其特征在于，对机械支撑衬底的氧化层注入硅离子时，硅离子注入剂量为10¹²～10¹³/cm²，能量为10～100keV；注入完成后进行850～1050℃高温退火，氮气气氛，退火时间30～90min，在氧化层中形成硅纳米晶。

6.根据权利要求1所述的一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件制备方法，其特征在于，步骤4中，对键合后的器件衬底进行减薄或外延生长至目标厚度；

减薄时，用化学机械抛光CMP的方法进行器件制备硅层的减薄，减薄至所需要的目标厚度；对目标厚度的器件衬底进行激光退火，消除器件衬底的硅层表层的深能级陷阱，使硅层表层重新恢复单晶状态；

生长时，使用化学气相淀积的办法进行硅单晶的生长，生长至所需的目标厚度，使硅层表层重新恢复单晶状态。

7.根据权利要求6所述的一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件制备方法，其特征在于，步骤4中，进行激光退火时，采用准分子连续KrF激光退火，波长248～647nm，输出功率6～10W，扫描速度5～9.8cm/s，退火施加时间1～5ms，可以使表层20-100nm的硅层恢复单晶结构。

8.一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件，其特征在于，由权利要求1-7任意一项所述的方法制备得到，包括从下向上依次形成的衬底、埋氧层和体区，与体区同层设置且相互隔离的源区和漏区，以及设置在体区上的栅区；

所述的体区中有通过快中子辐照引入的深能级陷阱。

9.根据权利要求8所述的一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件，其特征在于，所述的埋氧层内嵌有硅纳米晶。