[发明专利]一种基于自建电场的辐射加固硅基双极晶体管结构及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于自建电场的辐射加固硅基双极晶体管结构及制备方法，通过多层布线形成：通过多层布线工艺，在晶体管表面形成一层与最低电位连通的地电位层，从而在晶体管各掺杂区与地电位层之间的二氧化硅绝缘层中形成一个指向地电位层的自建电场。该自建电场抑制总剂量辐射在二氧化硅绝缘层中产生的正电荷向硅‑二氧化硅界面运动，从而减小辐射诱生正电荷到达硅‑二氧化硅界面并形成新的界面态的数量，从而提高双极型晶体管抗总剂量辐射能力。

技术领域

本发明属于硅基晶体管技术领域，具体涉及一种基于自建电场的辐射加固硅基双极晶体管结构及制备方法。

背景技术

常规硅基双极型晶体管包括NPN晶体管和PNP晶体管，其结构是在硅衬底或外延层中不同区域进行选择性的P型或N型杂质掺杂，形成NPN或PNP结构，并通过引线实现最终的晶体管结构，同时需要在晶体管的表面覆盖一层二氧化硅层，作为金属引线与晶体管掺杂区之间的绝缘层，以避免晶体管不同掺杂区之间通过金属连线产生短路。

硅基双极型晶体管在总剂量辐射时，辐照电离效应会导致晶体管表面的二氧化硅绝缘层中会产生大量的辐射诱生正电荷，这些正电荷运动至硅-二氧化硅界面时，会与界面处的悬挂键反应产生新的界面态，增加了晶体管基区表面的复合中心，使晶体管复合电流增大，增益下降，进而导致晶体管在总剂量辐射作用下失效。

发明内容

本发明提供了一种基于自建电场的辐射加固硅基双极晶体管结构及制备方法，这种新型结构能够有效提高晶体管抗总剂量辐射能力。

为达到上述目的，本发明所述一种基于自建电场的辐射加固硅基双极晶体管结构，包括自下至上依次设置的双极晶体管主体、绝缘层、地电位层、绝缘介质层和电路布线互连层；其中，所述双极晶体管主体为完成掺杂的硅片；所述绝缘层覆盖在双极晶体管主体上表面，绝缘层上开设有电位电极接触窗口及双极晶体管电极引出接触窗口，绝缘层上表面覆盖有地电位层，所述地电位层包括地电位电极和多个双极晶体管引出电极；所述地电位层上表面覆盖有绝缘介质层，所述绝缘介质层上开设有电极引出接触窗口，绝缘介质层上表面覆盖有电路布线互连层,所述电路布线互连层通过电极引出接触窗口和双极晶体管引出电极连接。

进一步的，地电位层的材料为铝硅铜或者掺杂多晶硅。

进一步的，电路布线互连层由铝硅铜形成。

进一步的，绝缘层材料为二氧化硅，厚度为±10％。

进一步的，绝缘介质层材料为二氧化硅，厚度为±10％。

一种上述的基于自建电场的辐射加固硅基双极晶体管结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、在硅片上进行不同区域杂质选择性掺杂，得到双极晶体管主体，然后在双极晶体管主体上形成绝缘层；

步骤2、在绝缘层上刻蚀形成地电位电极接触窗口及双极晶体管电极引出接触窗口；

步骤3、在步骤2制得的产品表面淀积第一金属层；

步骤4、在第一金属层上刻蚀形成地电位层；

步骤5、在步骤4制得的产品上用化学气相淀积形成金属间绝缘介质层；

步骤6、在金属间绝缘介质层上刻蚀形成双极晶体管电极引出接触窗口；

步骤7、在步骤6得到的产品表面淀积第二金属层；

步骤8、在第二金属层上刻蚀形成电路布线互连层。

进一步的，步骤3中，第一金属层的材料为铝硅铜或者掺杂多晶硅。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：