一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法
【专利摘要】一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法，涉及双极器件抗辐照【技术领域】。解决了双极器件的钝化层中，由于氧化物俘获正电荷和界面态的影响，导致双极器件的抗辐照能力低的问题。所述抗辐照加固方法包括以下步骤：步骤一、采用传统工艺制备双极晶体管，并在双极晶体管上形成第一钝化层；步骤二、第一钝化层形成后，采用低压化学气相淀积法在第一钝化层上生长第二钝化层；步骤三、对第二钝化层进行离子注入；步骤四、对双极晶体管、第一钝化层和第二钝化层形成的一体结构进行退火工艺。本发明适用于提高双极器件抗辐照能力。
【专利说明】一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法【技术领域】
[0001]本发明涉及双极器件抗辐照【技术领域】。
【背景技术】
[0002]空间辐射环境中的电子及质子对航天器用电子器件的性能有着强烈的影响，会造成电离辐射效应、位移辐射效应和单粒子效应等，导致电子器件的异常或失灵，甚至最终导致航天器发生灾难性的事故。因此，提高双极器件的抗辐照能力，对于优化航天器的选材和设计及提高航天器的在轨服役可靠性，具有十分重要的工程实际意义。
[0003]钝化是提高器件可靠性的必要条件，也是硅工艺中的需要着重关心的内容。在以双极工艺为主的集成电路中，钝化的重要性就更加突出。硅器件的钝化，自有平面器件以来，已经有了广泛而系统的研究，不管在理论认识上还是在实际技术上，目前都达到了相当高的水平。对于硅器件而言，第一钝化层主要是二氧化硅。然而，二氧化硅(SiO2)最大的缺点是抗Na+污染能力差，导致器件的可靠性及性能下降。
[0004]为此，在SiO2上的第二钝化层可作为一种强有力的辅助钝化手段，弥补第一钝化层(SiO2层)的缺陷。迄今，比较广泛运用的第二钝化层钝化工艺包括:磷硅玻璃、氮化硅、半绝缘多晶硅薄膜(SIPOS)、多晶硅、非掺杂的硅酸盐玻璃(USG)和d-正硅酸乙酯(TEOS)等。
[0005]电离效应会在硅器件的SiO2层产生氧化物俘获正电荷，并在Si02/Si界面处形成界面态。电离效应本质上是反应辐照条件下，氧化物俘获正电荷和界面态的形成与退火状态。辐照产生的电子和空穴会主要被氧化物中缺陷所俘获，形成氧化物俘获电荷，且在此过程中3102层会释放H+。实验及理论计算表明，在室温以上温度时，电离损伤产生的空穴不会诱导界面态的形成。空穴在SiO2层输运过程中所释放的H+，会在Si02/Si界面形成界面态。我们前期的研究工作发现，电子器件不同的钝化层(尤其是第二钝化层钝化方式)形成方式，对空穴输运、H+释放及界面态形成的影响均较大，进而影响双极器件的抗辐照能力。
[0006]因此，如果能够在不影响双极器件电性能指标的前提下，基于改善器件第二钝化层的钝化方式，提出一种可以大幅度减小氧化物俘获正电荷和界面态影响、并最终提高双极器件抗辐照能力的技术途径，将会对整个集成电路的抗辐照加固具有重大的意义。
【发明内容】
[0007]本发明为了解决双极器件的钝化层中，由于氧化物俘获正电荷和界面态的影响，导致双极器件的抗辐照能力低的问题，提出了一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法。
[0008]一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法包括以下步骤:
[0009]步骤一、采用传统工艺制备双极晶体管，并在双极晶体管上形成第一钝化层；
[0010]步骤二、第一钝化层形成后，采用低压化学气相淀积法在第一钝化层上生长第二钝化层；[0011]步骤三、对第二钝化层进行离子注入；
[0012]步骤四、对双极晶体管、第一钝化层和第二钝化层形成的一体结构进行退火工艺。
[0013]有益效果:本发明提出的加固方法是在现有的双极器件及电路的基础上，通过改变第二钝化层的钝化方式，使得在相同的辐照剂量条件下，能够大大降低双极器件的复合漏电流，降低双极器件的电流增益损伤程度，大大减少氧化物俘获正电荷和界面态的影响，以实现提高双极器件抗辐照能力的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为双极晶体管、第一钝化层和第二钝化层形成的一体结构示意图，图中箭头为对第二钝化层进行离子注入的位置；
[0015]图2为辐照损伤后，双极器件第二钝化层基于不同钝化方式时，双极器件的抗辐照能力对比示意图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一、结合图1说明本【具体实施方式】，本【具体实施方式】所述的一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法包括以下步骤:
[0017]步骤一、采用传统工艺制备双极晶体管，并在双极晶体管上形成第一钝化层；
[0018]步骤二、第一钝化层形成后，采用低压化学气相淀积法在第一钝化层上生长第二钝化层；
[0019]步骤三、对第二钝化层进行离子注入；
[0020]步骤四、对双极晶体管、第一钝化层和第二钝化层形成的一体结构进行退火工艺。
[0021]本实施方式中，在现有的双极器件及电路的基础上，通过改变第二钝化层的钝化方式，使得在相同的辐照剂量条件下，能够大大降低双极器件的复合漏电流，降低双极器件的电流增益损伤程度，以实现提高双极器件抗辐照能力的目的。
[0022]【具体实施方式】二、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法的区别在于，所述第二钝化层为掺杂硅酸盐玻璃层或掺杂d-正娃酸乙酯层。
[0023]【具体实施方式】三、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法的区别在于，步骤三中对第二钝化层进行离子注入时，注入的离子为氟离子、氯离子、溴离子、碘离子或砷离子。
[0024]本实施方式中，通过向第二钝化层内注入氟离子、氯离子、溴离子、碘离子或砷离子，能够使第二钝化层内部的电离辐射缺陷保持稳定，不会由于辐射注量的增大而使钝化效果发生明显的变化，从而提高双极器件的抗辐照能力。
[0025]【具体实施方式】四、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法的区别在于，步骤四中对双极晶体管、第一钝化层和第二钝化层形成的一体结构进行退火工艺时的退火温度为400°C -1100°C。
[0026]【具体实施方式】五、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一或四所述的一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法的区别在于，，步骤四中对双极晶体管、第一钝化层和第二钝化层形成的一体结构进行退火工艺时的退火时间为0.5min-60min。[0027]图2显示了辐照损伤后，双极器件第二钝化层基于不同钝化方式时，双极器件的抗辐照能力对比示意图，由图可见，通过本发明所述加固方法改造的第二钝化层可以大大减少氧化物俘获正电荷和界面态的影响，提高双极器件的抗辐照能力。
【权利要求】
1.一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法，其特征在于，它包括以下步骤: 步骤一、采用传统工艺制备双极晶体管，并在双极晶体管上形成第一钝化层； 步骤二、第一钝化层形成后，采用低压化学气相淀积法在第一钝化层上生长第二钝化层； 步骤三、对第二钝化层进行离子注入； 步骤四、对双极晶体管、第一钝化层和第二钝化层形成的一体结构进行退火工艺。
2.根据权利要求1所述的一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法，其特征在于，所述第二钝化层为掺杂硅酸盐玻璃层或掺杂d-正硅酸乙酯层。
3.根据权利要求1所述的一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法，其特征在于，步骤三中对第二钝化层进行离子注入时，注入的离子为氟离子、氯离子、溴离子、碘离子或砷离子。
4.根据权利要求1所述的一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法，其特征在于，步骤四中对双极晶体管、第一钝化层和第二钝化层形成的一体结构进行退火工艺时的退火温度为400°C -1100°C。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于第二钝化层钝化方式的双极器件抗辐照加固方法，其特征在于，步骤四中对双极晶体管、第一钝化层和第二钝化层形成的一体结构进行退火工艺时的退火时间为0.5min-60min。
【文档编号】H01L21/265GK103887171SQ201410136054
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】李兴冀, 刘超铭, 杨剑群, 肖景东, 何世禹 申请人:哈尔滨工业大学