[發明專利]一種抗輻照加固雙極型晶體管及該晶體管的制備方法

有效

• 申請號: 201410135478.5
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103872105A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 劉廣橋;李興冀;趙玉玲;劉艷秋;段慶祿;楊劍群;孫毅;劉超銘;李鵬偉;宋桂芬;何世禹
• 申請（專利權）人: 石家莊天林石無二電子有限公司;哈爾濱工業大學;中國空間技術研究院
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/08;H01L21/331
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本發明屬于電子技術領域，尤其涉及一種抗輻照加固雙極型晶體管。

背景技術

空間輻射環境中的電子及質子對航天器用電子器件的性能有著強烈的影響，會造成電離輻射效應、位移輻射效應和單粒子效應等，導致電子器件的異常或失靈，甚至最終導致航天器發生災難性的事故。因此，提高雙極型器件的抗輻照能力，對于優化航天器的選材和設計及提高航天器的在軌服役可靠性，具有十分重要的工程實際意義。

雙極型器件的發射區周長/面積比是影響其抗輻照能力的重要因素。經輻照實驗后，雙極器件的基極電流I_B主要包括理想電流和輻照誘導的非理性電流。因此，非理性電流是需要特別注意、并加以改善的。非理想電流又包含體復合電流、耗盡層復合電流以及表面復合電流。當雙極器件受到總劑量損傷(電離損傷)時，非理想電流主要是表面復合電流。

發明內容

本發明是為了解決現有雙極型晶體管抗輻照能力低的問題，現提供一種抗輻照加固雙極型晶體管及該晶體管的制備方法。

一種抗輻照加固雙極型晶體管，該晶體管的發射區以基區的對角線為對稱線呈左右對稱的正方形對稱梳狀結構，該對稱線兩側對稱向外延伸出n對矩形齒結構，每對矩形齒結構之間的夾角均為90度，n為大于3的正整數。

上述n的取值范圍大于3小于10。

所有矩形齒結構的寬度均相等。

位于對稱線同一側、相鄰的兩個矩形齒之間的距離與所述矩形齒的寬度相等。

一種抗輻照加固雙極型晶體管的制備方法，該制備方法，

在摻雜元素擴散形成基區時，基區的擴散結深度在1μm至2.5μm之間；

基區擴散完成后，在基區的表面擴散了一層硼或磷；

摻雜元素擴散形成發射區時，發射區的擴散結深度在0.5μm至2μm之間；

在氧化時，保證干氧的厚度在1nm至10nm之間，濕氧的厚度在200nm至1μm之間。

上述在基區的表面擴散的一層硼(P型基區)或磷(N型基區)，所述硼或磷的濃度在1E17/cm³至1E20/cm³之間。

上述基區的擴散結深度為1.5μm。

上述發射區的擴散結深度為1.2μm。

在氧化時，干氧化層的厚度為5.5nm。

在氧化時，濕氧化層的厚度為700nm。

本發明所述的一種抗輻照加固雙極型晶體管，克服了現有技術中雙極晶體管的發射區采用長方形的梳狀結構的固有思路，而是在不影響器件的電性能參數，并且保障發射極面積不變的前提下，將原有的長方形的梳狀結構改為正方形對稱梳狀結構，通過改進版圖工藝設計以減小雙極器件的發射區的周長與面積比，降低了氧化物俘獲正電荷和界面態對雙極器件的復合漏電流的影響，降低對雙極晶體管的電流增益損傷程度，達到提高雙極器件抗輻照能力的目的；同時能夠大幅度降低電離輻照誘導的氧化物俘獲正電荷和界面態對器件性能參數的影響，使雙極器件的抗輻照能力增強了60%-80%，同時本發明所述的晶體管的失效閾值比現有結構的晶體管提高了2-5倍。

本發明所述的一種抗輻照加固雙極型晶體管的制備方法，保留了傳統的雙極器件工藝技術中的絕大部分工藝步驟及參數，僅僅修改了其中幾個工藝的具體參數和過程，使得制造工藝步驟非常簡單，但采用該制備方法獲得的雙極型晶體管，與采用現有常規工藝制作的同類型產品相比較，其抗輻照能力和失效閾值都有明顯提高。

本發明在雙極器件抗輻照加固技術有著廣闊的應用前景，適用于商業化生產。

附圖說明

圖1是本發明所述的一種抗輻照加固雙極型晶體管發射區的結構示意圖；

圖2是現有常規雙極晶體管的簡化結構示意圖；

圖3是現有晶體管中一種長方形的梳狀發射區的結構示意圖；

圖4是經低能電子輻照后，不同發射區周長/面積比（P/A）的雙極晶體管電流增益倒數變化量隨輻照注量的變化關系曲線圖；

圖5是相同吸收劑量條件下，過剩基極漏電流隨雙極晶體管發射區周長/面積比的變化關系曲線圖；

圖6是本發明所述的雙側梳狀結構發射區和現有梳狀結構的雙極晶體管電流增益變化量隨吸收劑量的變化關系曲線圖。

具體實施方式