[发明专利]一种抗辐照加固双极型晶体管及该晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种抗辐照加固双极型晶体管。

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，提高双极型器件的抗辐照能力，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。

双极型器件的发射区周长/面积比是影响其抗辐照能力的重要因素。经辐照实验后，双极器件的基极电流I_B主要包括理想电流和辐照诱导的非理性电流。因此，非理性电流是需要特别注意、并加以改善的。非理想电流又包含体复合电流、耗尽层复合电流以及表面复合电流。当双极器件受到总剂量损伤(电离损伤)时，非理想电流主要是表面复合电流。

发明内容

本发明是为了解决现有双极型晶体管抗辐照能力低的问题，现提供一种抗辐照加固双极型晶体管及该晶体管的制备方法。

一种抗辐照加固双极型晶体管，该晶体管的发射区以基区的对角线为对称线呈左右对称的正方形对称梳状结构，该对称线两侧对称向外延伸出n对矩形齿结构，每对矩形齿结构之间的夹角均为90度，n为大于3的正整数。

上述n的取值范围大于3小于10。

所有矩形齿结构的宽度均相等。

位于对称线同一侧、相邻的两个矩形齿之间的距离与所述矩形齿的宽度相等。

一种抗辐照加固双极型晶体管的制备方法，该制备方法，

在掺杂元素扩散形成基区时，基区的扩散结深度在1μm至2.5μm之间；

基区扩散完成后，在基区的表面扩散了一层硼或磷；

掺杂元素扩散形成发射区时，发射区的扩散结深度在0.5μm至2μm之间；

在氧化时，保证干氧的厚度在1nm至10nm之间，湿氧的厚度在200nm至1μm之间。

上述在基区的表面扩散的一层硼(P型基区)或磷(N型基区)，所述硼或磷的浓度在1E17/cm³至1E20/cm³之间。

上述基区的扩散结深度为1.5μm。

上述发射区的扩散结深度为1.2μm。

在氧化时，干氧化层的厚度为5.5nm。

在氧化时，湿氧化层的厚度为700nm。

本发明所述的一种抗辐照加固双极型晶体管，克服了现有技术中双极晶体管的发射区采用长方形的梳状结构的固有思路，而是在不影响器件的电性能参数，并且保障发射极面积不变的前提下，将原有的长方形的梳状结构改为正方形对称梳状结构，通过改进版图工艺设计以减小双极器件的发射区的周长与面积比，降低了氧化物俘获正电荷和界面态对双极器件的复合漏电流的影响，降低对双极晶体管的电流增益损伤程度，达到提高双极器件抗辐照能力的目的；同时能够大幅度降低电离辐照诱导的氧化物俘获正电荷和界面态对器件性能参数的影响，使双极器件的抗辐照能力增强了60%-80%，同时本发明所述的晶体管的失效阈值比现有结构的晶体管提高了2-5倍。

本发明所述的一种抗辐照加固双极型晶体管的制备方法，保留了传统的双极器件工艺技术中的绝大部分工艺步骤及参数，仅仅修改了其中几个工艺的具体参数和过程，使得制造工艺步骤非常简单，但采用该制备方法获得的双极型晶体管，与采用现有常规工艺制作的同类型产品相比较，其抗辐照能力和失效阈值都有明显提高。

本发明在双极器件抗辐照加固技术有着广阔的应用前景，适用于商业化生产。

附图说明

图1是本发明所述的一种抗辐照加固双极型晶体管发射区的结构示意图；

图2是现有常规双极晶体管的简化结构示意图；

图3是现有晶体管中一种长方形的梳状发射区的结构示意图；

图4是经低能电子辐照后，不同发射区周长/面积比（P/A）的双极晶体管电流增益倒数变化量随辐照注量的变化关系曲线图；

图5是相同吸收剂量条件下，过剩基极漏电流随双极晶体管发射区周长/面积比的变化关系曲线图；

图6是本发明所述的双侧梳状结构发射区和现有梳状结构的双极晶体管电流增益变化量随吸收剂量的变化关系曲线图。

具体实施方式