一种D触发器的制备方法及D触发器与流程

本发明涉及电子器件，具体而言，涉及一种d触发器的制备方法及d触发器。

背景技术：

1、伴随着航天技术、空间技术、核能工业、高能物理研究等技术的迅速发展，特别是这些技术及产品在国防、军事、武器装备等系统的应用，迫使半导体器件需要在抗辐照环境中工作，提高产品的抗辐照能力已成为航空、航天、核领域应用研究的重点。采用抗辐照设计的芯片市场需求很小，制造工艺要求高、周期长，因而设计制造抗辐照芯片价格昂贵，不利于市场化应用。

2、d触发器具有记忆功能，同时是具有两个稳定状态的信息存储器，触发器是构成时序逻辑电路以及各种复杂数字电路系统的基本逻辑单元。d触发器是一种边沿触发的三态输出器件，是一种专门用于驱动高电容或低阻抗负载的器件，尤其适用于缓冲寄存器、i/o端口、双向总线驱动和工作寄存器。d触发器可作为两个8位触发器或一个16位触发器使用。在时钟端发生正跃变时，触发器的q端输出与输入端电平一致。通过端的输入（缓冲使能输出端）决定八路输出端是正常逻辑态（高电平或低电平）或高阻态。高阻态时，输出端无负载也不驱动总线，不会影响锁存器的内部工作。因此输出端高阻态时，即可以保留原有数据也可以输入新数据。

3、目前，市场上商用三态输出的16位d触发器没有采用专用的抗辐照设计工艺加固进行解决，在辐照环境会使电子器件发生损伤效应，导致内部信号突变，从而使电子部件发生功能故障损坏，而且长期辐照也会使器件属性发生改变。目前大部分的抗辐照设计只是局部的设计加固，所以一般抗辐照能力只有10-100k rad(si)。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种d触发器的制备方法及d触发器，旨在显著提高d触发器的抗辐照能力。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种d触发器的制备方法，包括：对p型抛光片依次进行以下工序：埋层注入、外延制做、形成隔离层、形成集电极、形成n阱、形成p阱、第一快速退火、氮化硅剥离、薄氧化、去除薄氧化、栅氧化、形成多晶硅、形成nmos管、形成pmos管、去除氮化硅、第二快速退火、形成发射区、形成基区、形成电阻、接触孔光刻、金属互联线沉积、金属光刻、形成硼磷硅玻璃保护层和合金化处理；

4、其中，在金属互联线沉积的过程包括：先对硅片的正面先溅射钛钨合金形成ti-w合金层，再蒸发金属铝形成铝层；ti-w合金层的厚度为900å-1100å，铝层的厚度为39000å-41000å；以质量分数计，钛钨合金中含有钛88%-92%和钨8%-12%。

5、在可选的实施方式中，形成硼磷硅玻璃保护层的过程包括：将硅片在通入氧气、硅烷和磷烷的条件下，进行热处理，控制处理温度为390℃-410℃，时间为40min-60min，使硼磷硅玻璃保护层的厚度为7000å-9000å；对具有硼磷硅玻璃保护层的硅片进行硼磷硅玻璃光刻；

6、优选地，合金化处理的过程包括：将硅片在415℃-425℃的条件下处理25min-35min。

7、在可选的实施方式中，埋层注入的过程包括：将p型抛光片清洗后，依次进行n+埋层氧化、埋层光刻、埋层砷注入、砷退火和清洗；

8、其中， n+埋层氧化的过程包括依次进行如下操作：在惰性气氛下进行一次热处理，在含氧气氛中进行二次热处理，在含氧气和氢气的气氛下进行三次热处理，在含氧气氛中进行四次热处理，在三氯乙烷气氛中进行五次热处理，在含氧气氛中进行六次热处理；一次热处理的处理温度为740℃-760℃，二次热处理、三次热处理、四次热处理、五次热处理、六次热处理的处理温度为940℃-960℃；优选地，一次热处理的处理时间为20min-40min，二次热处理的处理时间为15min-30min，三次热处理的处理时间为230min-250min，四次热处理的处理时间为15min-30min，五次热处理的处理时间为5min-20min，六次热处理的处理时间为110min-130min；

9、优选地，埋层砷注入的过程中，控制注入剂量为（3-6）×1015cm-2，注入能量为40kev-60kev；

10、优选地，砷退火的过程包括：将硅片先在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理20min-40min，然后在含氧气氛、1100℃-1300℃的条件下处理80min-100min，最后在惰性气氛、1100℃-1300℃的条件下处理230min-250min。

11、在可选的实施方式中，外延制做的过程包括：将埋层注入后得到的晶片在氢气气氛、850℃-950℃的条件下预热10min-15min，之后在氯化氢气氛、850℃-950℃的条件下处理1min-5min，然后在sicl4和ph3的混合气氛、1150℃-1200℃的条件下生长，控制生长速率为0.4μm/min-0.6μm/min，外延厚度为4.0μm-7.5μm，电阻率为2ω.cm-4ω.cm，最后通入氮气降温。

12、在可选的实施方式中，形成隔离层的过程包括：对硅片依次进行隔离氧化、隔离光刻、清洗、隔离硼扩散、再硼扩散和漂硼硅玻璃；

13、其中，隔离氧化的过程包括依次进行如下操作：在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理20min-40min，在含氧气氛、1040℃-1060℃的条件下处理15min-30min，在含氧气和氢气的混合气氛、1040℃-1060℃的条件下处理230min-250min，在含氧气氛、1040℃-1060℃的条件下处理15min-30min，在三氯乙烷气氛、1040℃-1060℃的条件下处理8min-15min、在含氧气氛、1040℃-1060℃的条件下处理110min-130min；

14、其中，隔离硼扩散的过程包括依次进行如下操作：在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理20min-40min，在惰性气氛、970℃-980℃的条件下处理60min-80min，控制方块电阻为15-20ω.cm；

15、其中，再硼扩散的过程包括依次进行如下操作：在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理20min-40min，在惰性气氛、1100℃-1300℃的条件下处理110min-130min；

16、其中，漂硼硅玻璃的过程包括：将晶片放入漂洗溶液中漂洗10min-20min，然后再水洗、干燥；漂洗溶液为氟化铵的水溶液，氟化铵和水的质量比为1：（5-7）。

17、在可选的实施方式中，形成集电极的过程包括：对硅片依次进行集电极氧化、集电极光刻和集电极扩散；

18、优选地，形成n阱的过程包括：对硅片依次进行氮化硅工艺、n阱光刻和n阱注入；更优选地，氮化硅工艺包括依次进行如下操作：在惰性气氛、480℃-520℃的条件下处理20min-40min，在氨气和二氯甲硅烷气氛、720℃-790℃的条件下进行氮化硅合成30min-40min，在惰性气氛、720℃-790℃的条件下处理15min-30min；在进行氮化硅合成的过程中，氨气通入速率为5l/min-7l/min，二氯甲硅烷通入速率为0.5l/min-2.0l/min；更优选地，n阱注入的过程中，控制注入磷剂量为（1-5）×1015cm-2，注入能量为50kev-80kev；

19、优选地，形成p阱的过程包括：对硅片依次进行p阱光刻和p阱注入；更优选地， p阱注入的过程中，控制注入剂量为（1-5）×1015cm-2，注入能量为50kev-80kev；

20、优选地，形成p阱后的第一快速退火的过程中，控制退火温度为600℃-1050℃，退火时间为15s-50s，在惰性气氛中进行退火；

21、优选地，薄氧化的过程包括对硅片依次进行如下操作：在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理20min-40min，在含氧气氛、890℃-910℃的条件下处理15min-30min，在含氧气和氮气的混合气氛、890℃-910℃的条件下处理8min-20min，在含氧气氛、890℃-910℃的条件下处理100min-150min，在含氧气、氮气、三氯乙烷的混合气氛、890℃-910℃的条件下处理20min-40min，在惰性气氛、890℃-910℃的条件下处理20min-40min；在通入氧气、氮气、三氯乙烷的混合气氛时，控制氧气通入速率为5l/min-7l/min，氮气通入速率为0.5l/min-2.0 l/min，三氯乙烷通入速率为70ml/min-90ml/min；

22、优选地，形成多晶硅的过程包括依次进行的多晶硅沉积工艺、光刻涂胶和多晶硅刻蚀，多晶硅沉积工艺包括对硅片依次进行如下操作：在惰性气氛、340℃-360℃的条件下处理20min-40min，在含氧气氛、580℃-640℃的条件下处理40min-80min，在四氯化硅和氢气混合气氛、580℃-640℃的条件下处理30min-100min；其中，在通入四氯化硅和氢气混合气氛时，控制四氯化硅速率为3ml/min-5ml/min，控制氢气速率为70ml/min-90ml/min。

23、在可选的实施方式中，形成nmos管的过程包括依次进行的薄氧氧化工艺、nmos管光刻、nmos管注入和去胶；其中，薄氧氧化工艺的过程包括对硅片依次进行如下操作：在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理20min-40min，在含氧气氛、840℃-850℃的条件下处理50min-100min，在氧气和三氯乙烷的混合气氛、840℃-850℃的条件下处理10min-40min，在惰性气氛、840℃-850℃的条件下处理20min-40min，控制氧化层厚度为185å-215å，三氯乙烷通入速率为70ml/min-90ml/min； nmos管注入的过程中，控制砷注入剂量为（5-8）×1014cm-2，注入能量为50kev-80kev；

24、优选地，形成pmos管的过程包括依次进行的：pmos管光刻、pmos管注入和去胶；

25、优选地，去除氮化硅之后的第二快速退火的过程中，控制退火温度为800℃-1050℃，退火时间为15s-50s，退火过程在惰性气氛下进行。

26、在可选的实施方式中，形成发射区的过程包括对硅片进行发射区光刻和发射区扩散工艺；形成基区的过程包括依次进行的：予基区扩散工艺和基区再扩散工艺；

27、其中，发射区扩散工艺的过程包括对硅片依次进行如下操作：在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理3min-10min，在氧气和氢气混合气氛、1040℃-1060℃的条件下处理50min-70min，在含氧气氛、1040℃-1060℃的条件下处理5min-20min，控制氧化层厚度为3500å-7500å，在通入氧气和氢气混合气氛时，控制氧气通入速率为1.5l/min-3.5l/min，氢气通入速率为2l/min-4l/min；

28、予基区扩散工艺的过程包括依次进行如下操作：在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理20min-40min，在惰性气氛、900℃-985℃的条件下处理10min-25min；

29、基区再扩散工艺的过程包括对硅片依次进行如下操作：在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理3min-10min，在氧气和氢气的混合气氛、1000℃-1200℃的条件下处理40min-60min，在含氧气氛、1000℃-1200℃的条件下处理3min-8min；在通入氧气和氢气混合气氛时，控制氧气通入速率为1.5l/min-3.5l/min，氢气通入速率为2l/min-4l/min。

30、在可选的实施方式中，形成电阻的过程包括依次进行的电阻光刻、清洗、硼电阻注入和电阻退火；

31、其中，硼电阻注入的过程中，控制硼注入剂量为（1-5）×1015cm-2，注入能量为50kev-80kev；

32、电阻退火的过程包括对硅片依次进行如下操作：在惰性气氛、740℃-760℃的条件下处理3min-10min，在氧气和氢气的混合气氛、1000℃-1050℃的条件下处理20min-30min，在含氧气氛、1000℃-1050℃的条件下处理3min-8min；控制氧化层的厚度为1000å-5000å，在通入氧气和氢气混合气氛时，控制氧气通入速率为1.5l/min-3.5l/min，氢气通入速率为2l/min-4l/min。

33、第二方面，本发明提供一种d触发器，通过前述实施方式中任一项的制备方法制备而得。

34、本发明具有以下有益效果：通过优化埋层注入、改进埋层退火工艺和隔离扩散工艺，能够更准确的控制结深与横向扩散，通过工艺改进改善薄氧化层的质量，增加多晶硅、氮化硅工艺做为保护层与平坦化层提高抗辐射能力，提高mos管栅氧质量提高产品抗电荷能力，形成金属钛钨合金层和铝层，ti-w高阻挡防止al金属的电迁移，显著提高16位d触发器的抗辐照能力。