[發明專利]一種基于發射極電極接觸方式的抗輻照雙極器件及該雙極器件的制備方法

有效

• 申請號: 201410136051.7
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103887330A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 李興冀;王敬賢;劉超銘;劉文寶;楊劍群;季軒;田智文;何世禹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;中國航天標準化研究所
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/47;H01L21/331;H01L21/28
• 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雙極器件。

背景技術

空間輻射環境會導致雙極器件產生電離及位移效應。電離效應主要是對雙極器件的SiO₂鈍化層造成損傷，并在SiO₂/Si界面生成界面態，從而影響雙極器件的電性能參數。電離輻射效應在SiO₂層中產生電子空穴對。產生的電子遷移率較大，大部分移出鈍化層。在其移出之前，有一部分電子與空穴復合。空穴的遷移率較慢，除與電子復合的空穴外，剩余的被SiO₂層的缺陷俘獲，形成俘獲正電荷，進而在界面處引入SiO₂/Si界面態。SiO₂層中的俘獲正電荷和SiO₂/Si界面處界面態會導致發射結的復合率增加，造成過剩基極電流I_B的增加，從而使晶體管電流增益的退化，致使雙極器件輻射損傷。

電離輻射損傷復合率的增加主要有兩方面的原因：

(1)發射結耗盡層在基區表面(P型區)的擴展；

(2)表面復合速率增加。

氧化物層中俘獲正電荷，會影響表面特性，并且對于PN結來說，會導致其耗盡層區域向P區一側擴展。對于NPN型器件，發射極—基極耗盡層向摻雜濃度較小的P型基區側擴展；而對于PNP型器件，發射極—基極耗盡層向摻雜濃度較大的P型發射區側擴展。這種擴展均會致使復合電流的增加，然而所涉及的機理較為復雜。在輻照過程中由于產生的俘獲正電荷數量逐漸增多，致使耗盡層向P型區域不斷擴展，導致晶體管發射區面積不斷改變，結果導致雙極器件的電性能指標下降。

發明內容

本發明是為了解決現有的雙極器件在空間輻射環境下會產生電離及位移效應，雙極器件受輻射損傷后電性能指標下降的問題，現提供一種基于發射極電極接觸方式的抗輻照雙極器件及該雙極器件的制備方法。

一種基于發射極電極接觸方式的抗輻照雙極器件，該雙極器件的金屬層與發射區利用異質結特性材料增強電極結構連接。

上述異質結特性材料增強電極結構包括：多晶硅和金屬硅化物，所述多晶硅的形狀為半球型，金屬硅化物覆蓋在多晶硅上表面，所述多晶硅中含有摻雜原子。

一種基于發射極電極接觸方式的抗輻照雙極器件的制備方法，所述方法為：

首先，利用光刻技術在發射區上光刻出接觸孔；并在該接觸孔處形成硅層，在該硅層上沉積種子原子，形成多晶硅；

然后，利用低壓化學氣相沉積方法在多晶硅表面生成金屬硅化物層，并利用光刻技術平整金屬硅化物層的表面，構成異質結特性材料增強電極結構；

利用上述方法在上述異質結特性材料增強電極結構表面再制備兩層異質結特性材料增強電極結構；

在最上層的異質結特性材料增強電極結構上生成金屬層，將該金屬層與發射極電極連接，構成雙極器件；

最后，對上述雙極器件進行退火，從而獲得一種基于發射極電極接觸方式的抗輻照雙極器件。

本發明所述的一種基于發射極電極接觸方式的抗輻照雙極器件克服了現有技術中，雙極器件金屬層與發射極電極直接連接的固有思路，而是在不影響雙極器件電性能指標的前提下，通過異質結特性材料增強電極結構連接雙極器件的金屬層與發射區的方式進行連接，所述異質結特性材料增強電極結構能夠使雙極器件的發射效率不再由注入比決定，因此，能夠采用重摻雜技術形成基區，進而抑制了氧化物俘獲正電荷的影響，從而達到抑制雙極器件在空間輻射環境產生電離及位移的目的，使雙極器件抗輻照能力大提升3至5倍，保證了電性能指標；同時這種發射極電極連接方式除具有較高抗輻照性能指標外，還具有較高的驅動電流。

本發明所述的一種基于發射極電極接觸方式的抗輻照雙極器件的制備方法，在保留了傳統的雙極器件制備工藝的同時，制備出了能夠大幅度降低電離輻射損傷的雙極器件，制造工藝簡單，步驟少、方便快捷，制備出的雙極器件的失效閾值是現有雙極器件的3至5倍，抑制了雙極器件在空間輻射環境下會產生電離及位移效應。

本發明所述的一種基于發射極電極接觸方式的抗輻照雙極器件及該雙極器件的制備方法，在雙極器件抗輻照加固技術應用中，有著明顯的優勢和廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是雙極器件耗盡層擴展結構示意圖；

圖2是發射極采用金屬/異質結特性材料增強電極結構/發射區的連接方式示意圖；