[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

说明书

本发明一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件及其制备方法，所述器件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；体区中有通过快中子辐照引入的深能级陷阱。所述制备方法包括，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，制备得到所述器件。

技术领域

本发明涉及半导体材料及器件制备领域，具体为一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件及其制备方法。

背景技术

SOI(Silicon-on-Insulator)技术是指在绝缘层上形成具有一定厚度的单晶半导体硅薄膜层的材料制备技术及在薄膜层上制造半导体器件的工艺技术。SOI技术可以实现器件的全介质隔离，与用PN结隔离的体硅技术相比，具有无闩锁、高速度、低功耗、高集成度、耐高温、抗辐照能力强的优点，广泛的应用在高速、低功耗、抗辐照电路中。

由于SOI工艺MOS器件是在埋氧层上方形成的，与体硅相比，减小了形成单粒子瞬态和单粒子翻转效应的敏感体积，增强了抗单粒子效应的能力。部分耗尽SOI器件的中性体区没有和体硅器件一样接地，因此中性体区的电位是不确定的容易受到栅隧穿电流、碰撞离化、辐照等效应的影响，同时源-体-漏也形成了寄生的双极晶体管。在高能粒子入射时，寄生双极晶体管处于放大模式，这使得漏区收集到的电荷量远大于高能粒子引入的电荷量，部分耗尽SOI器件更容易发生单粒子瞬态和单粒子翻转效应。

目前国内外对部分耗尽SOI器件的单粒子效应加固主要采用以下几种方式：1、采用工艺加固手段，比如在体区中注入氮、氟等杂质元素，这些杂质元素形成复合中心，降低了体区中少数载流子的寿命，从而降低了寄生双极晶体管的放大倍数。这种方式需要引入氮、氟元素，对于标准硅工艺带来了沾污。2、采用特殊的SOI器件结构。在源区下方形成SiGe区域，通过能带工程使得体区中的少数载流子更容易通过禁带宽度更窄的SiGe结。这种方式也需要引入额外的Ge元素，且SiGe结的结深很难控制。3、额外的提引出方式，如H栅、T栅、环栅等，这些方式增加了器件有源区的面积，且在对于大宽度的器件体引出电阻变大，体引出效果欠佳。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件及其制备方法，能够有效减小部分耗尽SOI器件在单粒子辐照下的寄生双极放大效应，提高部分耗尽SOI器件的抗单粒子瞬态能力。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件，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。

优选的，所述的埋氧层内嵌有硅纳米晶。

一种基于中子辐照的抗辐照加固SOI器件制备方法，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。

优选的，步骤1中，