[發明專利]抗輻照加固硅PNP雙極型晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202210377528.5
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114792726A
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 安兆嵬;呂賀;張禮;王傳超;韓曾輝
• 申請（專利權）人: 濟南市半導體元件實驗所
• 主分類號: H01L29/735
• 分類號: H01L29/735;H01L21/331;H01L29/06;H01L29/08
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本發明公開了一種抗輻照加固硅PNP雙極型晶體管及其制備方法，晶體管包括襯底本體(1)和外延層(2)，在敷設有掩蔽層(3)，并在掩蔽層(3)中部下方的外延層(2)上設置有基區(4)，在基區(4)中心位置設置有發射區(5)，在發射區(5)中心處設置有穿過掩蔽層(3)的發射區電極(9)；在外延層(2)的上方靠近邊緣處設置有保護環(6)；在發射區(5)外側的基區(4)邊緣處設置有高磷區(7)，在高磷區(7)上方設置有穿過掩蔽層(3)的基區電極(8)；在除基區電極(8)和發射區電極(9)之外的外延層(2)上方設置有保護層(10)。本發明提高了雙極型晶體管的抗輻照能力。

技術領域

本發明涉及一種抗輻照加固硅PNP雙極型晶體管及其制備方法，屬于半導體功率器件技術領域。

背景技術

隨著空間技術的發展，各種電子設備已經廣泛用于航天器中。由于電子元器件會長時間處于空間輻射中，而輻射作用使得元器件性能退化、可靠性變差，會使整個電子設備發生故障，導致各種裝備失靈，因此對電子元器件的抗輻照能力提出了更高的要求。

空間帶電粒子入射到電子元器件后，產生電離作用，從而造成總劑量損傷。電離損傷是指入射粒子引起的材料中的靶原子電離和核外電子激發，從而在材料中形成電子-空穴對，使其導電性增加，導致半導體器件性能嚴重退化，引發總劑量效應。總劑量效應具有長時間累積的特點，損傷隨著輻射時間的延長有加重的趨勢。

雙極晶體管是輻射效應敏感器件，硅PNP晶體管是以P+-P-N-P+型硅材料為主體結構，在主體結構上增加氧化層、金屬層、鈍化層等附加結構形成的縱向結構的晶體管。隨著電子技術的高速發展，對電子產品的要求越來越高，但是，對雙極晶體管的設計要求，也是越來越高的，因此，本發明提供了一種抗輻照加固硅PNP雙極型晶體管。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種抗輻照加固硅PNP雙極型晶體管及其制備方法，能夠解決現有雙極型晶體管抗輻照能力低的問題。

本發明解決其技術問題采取的技術方案是：

第一方面，本發明實施例提供的一種抗輻照加固硅PNP雙極型晶體管，包括襯底本體和外延層，在敷設有掩蔽層，并在掩蔽層中部下方的外延層上設置有基區，在基區中心位置設置有發射區，在發射區中心處設置有穿過掩蔽層的發射區電極；在外延層的上方靠近邊緣處設置有保護環；在發射區外側的基區邊緣處設置有高磷區，在高磷區上方設置有穿過掩蔽層的基區電極；在除基區電極和發射區電極之外的外延層上方設置有保護層。

作為本實施例一種可能的實現方式，所述基區電極和發射區電極的下表面面積均小于其上表面面積。

作為本實施例一種可能的實現方式，所述發射區的水平橫截面為圓形，減小了發射區的周長與面積比，提高了雙極型晶體管的抗輻照能力。

作為本實施例一種可能的實現方式，在發射區中心處上方的掩蔽層上設置有發射區電極通孔，所述發射區電極上端穿過發射區電極通孔高于掩蔽層；在高磷區上方的掩蔽層上設置有基區電極通孔，所述基區電極上端穿過基區電極通孔且與發射區電極高度相同。

作為本實施例一種可能的實現方式，所述掩蔽層為在外延層通過一次氧化工藝進行生長的氧化層。

作為本實施例一種可能的實現方式，所述保護層為采用二氧化硅和氮化硅進行淀積的鈍化層，其單層厚度大于0.1μm。

作為本實施例一種可能的實現方式，所述襯底本體為P+型襯底，所述外延層為P型外延層，外延層的厚度為5μm～40μm。

第二方面，本發明實施例提供的一種抗輻照加固硅PNP雙極型晶體管的制備方法，包括以下步驟：

1)根據晶體管功率，選擇合適的芯片版圖，并在襯底本體的上表面向上外延形成合適電阻率及厚度的外延層，形成硅外延片；