[发明专利]一种硅PNP晶体管抗电离总剂量辐射加固工艺

说明书

一种硅PNP晶体管抗电离总剂量辐射加固工艺，包括：选择合适掺杂浓度的硅外延片，通过四次氧化工艺，基区、发射区的光刻和杂质注入，重金属掺杂，合金化，钝化，刻蚀等工艺流程，可以制作出一种硅基PNP晶体管。本发明能大幅度降低电离辐照诱导的氧化物俘获正电荷和界面态影响，可以大大增强双极器件的抗总剂量辐照性能，能有效提高硅PNP晶体管抗电离总剂量辐射能力。

技术领域

本发明属于功率电子技术领域，特别是硅PNP晶体管抗电离总剂量辐射加固工艺。本发明涉及双极晶体管与电路，通过器件的制作工艺调控双极器件的抗辐照能力。

背景技术

航天器在轨服役过程中，会受到空间辐射环境中大量带电粒子的影响，其中主要是电子、质子及重离子等高能带电粒子，这些高能带电粒子会在航天器内部工作系统、集成电路、电子元器件中产生电离辐射损伤效应、位移损伤效应、电离/位移协同效应等，对航天器的工作系统产生严重威胁，而集成电路和电子元器件作为航天器正常工作的核心，其可靠性和稳定性已成为各类航天器检测和评估的重要指标。

试验结果表明，不同工艺晶体管在⁶⁰Co-γ射线辐照下，主要产生界面态陷阱和氧化物电荷，界面态陷阱会导致晶体管表面复合速率增加，进而导致基极电流增加和电流增益退化，而氧化物电荷对界面态的作用有一定的抑制作用。

从双极晶体管诞生到现在，国内外学者已经针对传统双极晶体管的辐射损伤效应表征、机理、缺陷演化模型和抗辐射加固进行了大量研究，也取得了丰富的研究成果，但是有关双极晶体管的抗辐射工艺加固措施和加固后器件的性能表现研究较少。因此，对双极晶体管的辐射损伤机理研究具有非常重要的学术和应用价值。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种硅PNP晶体管抗电离总剂量辐射加固工艺，在现有的双极晶体管及电路制造工艺基础上，通过控制干氧、湿氧工艺，采用重金属掺杂方法，引入预复合中心，在相同的辐照剂量条件下，大大降低双极器件的复合漏电流，减小增益退化，达到提高双极器件抗辐照能力的目的。

本发明的技术解决方案是：

一种硅PNP晶体管抗电离总剂量辐射加固工艺，包括步骤如下：

1)在衬底上生长出外延层；

2)在外延层上进行一次氧化处理，获得氧化层；

3)在步骤2)获得的氧化层表面采用光刻工艺方式刻蚀出第一基区位置；

4)在第一基区位置采用N型杂质注入方式，形成第一基区；进行二次氧化处理，生长一层氧化层；

5)在氧化层的上表面采用光刻工艺方式刻蚀出发射区位置；

6)在发射区位置采用P型杂质注入方式，形成发射区；进行三次氧化处理生长一层氧化层；

7)在氧化层的上表面采用光刻工艺方式刻蚀出第二基区位置；

8)在衬底表面上进行重金属掺杂处理；

9)将完成重金属制作的硅外延片采用N型杂质注入方式形成第二基区，进行四次氧化处理，生长一层氧化层，获得完成氧化的硅外延片；

10)将完成氧化的硅外延片采用光刻工艺方式刻蚀出发射区引线孔和基区引线孔，用于引出电极；

11)在氧化层上采用金属化和光刻工艺方式制备出基极和发射极；

12)进行钝化层淀积，获得作为保护层的钝化层；

13)在衬底表面进行减薄抛光处理，得到硅PNP晶体管。

可选地：步骤2)、步骤4)、步骤6)和步骤9)中的氧化处理步骤均采用干氧氧化和湿氧氧化依次交替进行生长氧化层，氧化的温度为950℃～1100℃。