[发明专利]一种抗辐射SOI器件及制造方法

说明书

一种抗辐射SOI器件及制造方法，属于半导体制造技术领域。本发明抗辐射SOI器件，采用埋氧化层和隔离槽的结构，实现了器件间的全隔离，避免了寄生P‑N‑P‑N结构引起的闩锁效应，提高了电路抗单粒子效应和瞬时剂量率效应能力。在阱区底部设置高浓度的埋层，减弱了埋氧化层正电荷对器件背沟特性的影响，可以抑制背沟开启和背栅击穿，提高器件抗总剂量效应能力。部分场氧结构减小了场氧化层的面积，使总剂量效应在场氧化层内产生的正电荷总量减少，因而减小了总剂量效应对器件的影响。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种抗辐射SOI器件及制造方法。

背景技术

相比于传统的体硅集成电路，基于SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上硅)技术的集成电路具有更低的功耗和更高的开关速度，这是由于SOI电路中顶层硅与衬底进行隔离之后，大大减小了器件的源漏与衬底间的结电容。SOI集成电路可以实现器件间全隔离，消除了体硅CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)器件中的闩锁效应(Latch-up Effect)。SOI集成电路使用槽隔离，对比体硅集成电路中的结隔离，面积小很多，非常适合制作高集成度、小型化电路。

应用于航天领域等辐射环境中的电子设备和系统应具有足够的可靠性和使用寿命，并具有足够的抗辐射能力。功率集成电路为设备和系统中的各种芯片提供电源，是所有集成电路的“心脏”，是航天装备的关键。因此，功率集成电路的抗辐射性能尤为重要，是航天设备在辐射环境中工作的基础。

电离辐射对器件造成的影响称作电离辐射效应，包括单粒子效应(SEE，SingleEvent Effect)、瞬时剂量率效应(Dose Rate Effect)和总剂量效应(TID，Total IonizingDose effect)等。单粒子效应和瞬时剂量率效应都会在硅中电离出大量的电子-空穴对。这些辐射产生的载流子会在电场的作用下移动，然后被器件的结区收集并产生脉冲电流。脉冲电流轻则导致电路工作状态的翻转，使电路运行出现软错误，严重时则会引起雪崩击穿从而使器件烧毁。在相同的制造工艺下，使用SOI材料制造的器件抗单粒子翻转能力相较体硅提高了1至2个数量级，抗瞬时剂量率能力也提高了2个以上的数量级。由于以上优势，基于SOI技术的集成电路在武器装备、航空航天中得到广泛应用。

然而，辐射会在氧化层(包括栅氧化层、场氧化层、浅沟槽隔离氧化物等)中引入大量正电荷。这是因为在受到辐射后，氧化层中会产生大量电子-空穴对，氧化层内的空穴陷阱将会捕获这些空穴，而电子由于迁移率较快，且氧化层内缺少电子陷阱，很快就离开氧化层。这些辐射感生的氧化层正电荷会引起器件和电路性能的严重退化，导致器件阈值电压负向漂移、关态漏电流增加，这种现象被称为总剂量效应。SOI器件相比体硅器件多了一个埋氧化层，因此SOI器件对总剂量效应更加敏感。总剂量效应的存在严重限制了SOI集成电路在辐射环境中的寿命和可靠性。因此，SOI集成电路在应用于辐射场景时，必须重点进行抗总剂量加固，以抑制总剂量效应带来的负面影响。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术存在的缺陷，提出了一种抗辐射SOI器件及制造方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种抗辐射SOI器件，其特征在于，包括pLDMOS管(101)、nLDMOS管(102)、pMOS管(103)、nMOS管(104)、LIGBT管(105)；这5个器件均形成于同一个SOI基片(包括顶层硅16、埋氧化层8和P型衬底9)上，相邻器件之间通过隔离槽进行隔离；所述隔离槽由隔离侧壁氧化层(14)和隔离槽填充多晶(15)构成，隔离槽和埋氧化层(8)共同作用，切断了器件之间的电气连接，避免了器件间漏电带来的负面影响；