[发明专利]一种抗辐射加固的LDMOS晶体管和制备方法

说明书

本发明公开了一种抗辐射加固的LDMOS晶体管和制备方法，衬底表面并列形成有P阱和漂移区；P阱上依次层叠有SiOsubgt;2/subgt;氮氧硅层和HTO氮氧硅层；HTO氮氧硅层上形成有多晶栅；漂移区上形成有多个场氧；场氧之间形成有场环；场环上形成有SiOsubgt;2/subgt;薄氮氧硅层；P阱、多晶栅、场氧和SiOsubgt;2/subgt;氮氧硅层上形成有介质层。方法包括在衬底表面形成P阱和漂移区；在P阱上依次生长SiOsubgt;2/subgt;栅氧层氮化形成SiOsubgt;2/subgt;氮氧硅层、淀积HTO栅氧层氮化形成HTO氮氧硅层，SiOsubgt;2/subgt;氮氧硅层和HTO氮氧硅层形成复合栅介质结构，淀积多晶硅形成栅极；在漂移区上的场氧之间形成总剂量加固的场环，场环上依次生长SiOsubgt;2/subgt;薄氧化层，并氮化成SiOsubgt;2/subgt;薄氮氧硅层形成漂移区加固结构；在P阱、多晶栅、场氧和SiOsubgt;2/subgt;氮氧硅层上淀积形成有介质层。

技术领域

本发明属于宇航微电子技术领域，具体属于一种抗辐射加固的LDMOS晶体管和制备方法。

背景技术

随着载人航天、空间探测等大型工程的发展，宇航微电子系统对抗辐射高性能线性电源、模拟开关、高压驱动器等集成电路的需求迫切，并对该类电路的抗辐射能力提出了更高要求。该类电路多采用BCD(Bipolar、CMOS、DMOS)数模混合工艺进行制造。目前对于CMOS、双极器件的抗辐射加固技术研究相对成熟，已有系列化的抗辐射CMOS、抗辐射双极集成电路应用于卫星、空间飞行器，而针对BCD技术中高压LDMOS器件的抗辐射技术研究相对较少，尚未形成系统的LDMOS加固技术，因此，限制了BCD工艺技术向抗辐射加固集成电路领域的转化应用。

对于高压LDMOS器件，主要受到电离总剂量辐射、单粒子辐射两类效应的影响：

(1)总剂量辐射会在器件的栅氧化层和场区氧化层中产生电子—空穴对，电子因迁移率较高很快漂移出氧化层或被复合，空穴则在Si/SiO₂界面附近被陷阱俘获，在SiO₂层中形成正电荷，同时总剂量辐射还会在Si/SiO₂界面引入界面态，加剧对电荷的俘获，最终会引发器件阈值电压Vth的漂移，对于N型沟道LDMOS，引起场寄生管开启电压降低、漏电流增大、击穿电压降低等特性参数退化，严重时会导致电路失效。

(2)单粒子辐射会在LDMOS器件内部产生电子—空穴对，对于N型沟道LDMOS，在漂移区电场作用下，电子沿入射粒子径迹向漏极移动，空穴向栅极移动，由于电荷收集效应在Si/SiO2界面产生局部的瞬态场强。当电场瞬时增量足够大时，将引起栅介质局部烧毁。另一方面，当重粒子入射产生的电子—空穴对，在漂移和扩散效应的双重作用下，通过寄生双极晶体管的横向基区流向集电极而形成瞬态电流，造成寄生双极晶体管导通，随着正反馈电流持续增加导致器件烧毁。

现有技术在提高抗单粒子辐射能力方面，相关研究提出在N型沟道LDMOS器件漂移区场氧下方引入一层P型掺杂的埋层，通过横向电场调制使漂移区电子-空穴对产生率大幅度降低，进而提高单粒子烧毁(SEB)的阈值。在抗总剂量辐射加固方面，主要通过制作薄栅氧化层以减小陷阱电荷及界面态密度，达到降低辐照前后阈值电压变化量的目的，然而栅氧化层的减薄不利于保障器件的抗单粒子栅穿能力。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种抗辐射加固的LDMOS晶体管和制备方法，以克服传统LDMOS器件抗辐射能力差、现有抗辐射加固技术结构复杂、工艺难度大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抗辐射加固的LDMOS晶体管，包括衬底；

所述衬底表面并列形成有阱和漂移区；所述阱上依次层叠有SiO₂氮氧硅层和HTO氮氧硅层；所述HTO氮氧硅层上形成有多晶栅；