CN103887171A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103887171A CN103887171A CN201410136054.0A CN201410136054A CN103887171A CN 103887171 A CN103887171 A CN 103887171A CN 201410136054 A CN201410136054 A CN 201410136054A CN 103887171 A CN103887171 A CN 103887171A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- passivation layer
- passivation
- bipolar device
- bipolar
- bipolar transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002161 passivation Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 title abstract 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 6
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- HAYXDMNJJFVXCI-UHFFFAOYSA-N arsenic(5+) Chemical compound [As+5] HAYXDMNJJFVXCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940006460 bromide ion Drugs 0.000 claims description 3
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229940006461 iodide ion Drugs 0.000 claims description 3
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 1
- 230000001002 morphogenetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66272—Silicon vertical transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
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。
Description
技术领域
本发明涉及双极器件抗辐照技术领域。
背景技术
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。
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。
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。
电离效应会在硅器件的SiO2层产生氧化物俘获正电荷,并在SiO2/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SiO2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SiO2/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。
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
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。
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:
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。
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。
附图说明
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;
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
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:
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。
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-正硅酸乙酯层。
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。
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。
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℃-1100℃。
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。
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。
Claims (5)
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℃-1100℃。
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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410136054.0A CN103887171B (zh) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410136054.0A CN103887171B (zh) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103887171A true CN103887171A (zh) | 2014-06-25 |
CN103887171B CN103887171B (zh) | 2017-02-01 |
Family
ID=50956009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410136054.0A Active CN103887171B (zh) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103887171B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108346575A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-07-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种抑制双极晶体管电离缺陷形成的方法 |
CN108362965A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于位移损伤抑制氧化物俘获电荷形成的方法 |
CN109860033A (zh) * | 2019-02-11 | 2019-06-07 | 哈尔滨工业大学 | 基于深层离子注入方式的肖特基二极管抗位移辐照加固方法 |
CN110517985A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-29 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种提高高压器件抗辐照性能的方法 |
WO2022017108A1 (zh) * | 2020-07-20 | 2022-01-27 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构的制备方法及半导体结构 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4835115A (en) * | 1987-12-07 | 1989-05-30 | Texas Instruments Incorporated | Method for forming oxide-capped trench isolation |
JP2011171632A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
CN103000676A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-27 | 清华大学 | 侧向双极晶体管及其制备方法 |
-
2014
- 2014-04-04 CN CN201410136054.0A patent/CN103887171B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4835115A (en) * | 1987-12-07 | 1989-05-30 | Texas Instruments Incorporated | Method for forming oxide-capped trench isolation |
JP2011171632A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
CN103000676A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-27 | 清华大学 | 侧向双极晶体管及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张济龙: ""钝化膜抗γ辐照的研究"", 《半导体杂志》 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108346575A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-07-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种抑制双极晶体管电离缺陷形成的方法 |
CN108362965A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于位移损伤抑制氧化物俘获电荷形成的方法 |
CN108362965B (zh) * | 2018-02-09 | 2020-06-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于位移损伤抑制氧化物俘获电荷形成的方法 |
CN109860033A (zh) * | 2019-02-11 | 2019-06-07 | 哈尔滨工业大学 | 基于深层离子注入方式的肖特基二极管抗位移辐照加固方法 |
CN109860033B (zh) * | 2019-02-11 | 2021-07-20 | 哈尔滨工业大学 | 基于深层离子注入方式的肖特基二极管抗位移辐照加固方法 |
CN110517985A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-29 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种提高高压器件抗辐照性能的方法 |
CN110517985B (zh) * | 2019-09-03 | 2021-08-17 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种提高高压器件抗辐照性能的方法 |
WO2022017108A1 (zh) * | 2020-07-20 | 2022-01-27 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构的制备方法及半导体结构 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103887171B (zh) | 2017-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103887171A (zh) | 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 | |
CN109712873B (zh) | 基于深层离子注入方式的mos场效应管抗位移辐照加固方法 | |
CN101271866B (zh) | 用于mos晶体管的隔离结构及其形成方法 | |
CN101572250B (zh) | 半导体器件、p型MOS晶体管及其制作方法 | |
CN103887154A (zh) | 一种基于钝化层离子注入方式的双极型器件的抗电离辐照加固方法 | |
CN103903986A (zh) | 栅介质层的制作方法 | |
CN108615768B (zh) | 一种抗辐射vdmos器件及其制备方法 | |
CN103390559B (zh) | 半导体器件的制造方法 | |
CN105428240A (zh) | 薄膜晶体管及制备方法 | |
CN103489776B (zh) | 一种实现场截止型绝缘栅双极型晶体管的工艺方法 | |
CN100373585C (zh) | 提高金属氧化物半导体器件场区抗总剂量的加固方法 | |
CN102760761B (zh) | 一种抗闩锁n型绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管 | |
CN103295913B (zh) | 改善半导体器件负偏压温度不稳定性的方法 | |
CN101350305A (zh) | 一种可改善负温度不稳定性的pmos管制作方法 | |
WO2013071650A1 (zh) | 一种减小辐射产生电荷收集的cmos器件及其制备方法 | |
CN102299113A (zh) | 减小半导体器件热载流子注入损伤的制造方法 | |
CN1674237A (zh) | 半导体装置及半导体制造装置 | |
CN101383338B (zh) | 一种可改善闪存性能的第一金属间介质及其制作方法 | |
CN103972108A (zh) | Pmos源漏区离子注入方法、pmos的制备方法 | |
CN102064101B (zh) | 采用p型多晶硅电极来抑制栅电极注入的方法 | |
CN104851799A (zh) | 一种变掺杂区的形成方法和装置 | |
CN1259696C (zh) | 降低衬底缺陷的源极/漏极离子注入方法 | |
CN105097570A (zh) | 钝化层制造方法及高压半导体功率器件 | |
CN108362988B (zh) | 一种抑制双极晶体管低剂量率增强效应的方法 | |
CN104425271A (zh) | Mos晶体管及其形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |