[发明专利]抗辐照加固硅PNP双极型晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗辐照加固硅PNP双极型晶体管及其制备方法，晶体管包括衬底本体(1)和外延层(2)，在敷设有掩蔽层(3)，并在掩蔽层(3)中部下方的外延层(2)上设置有基区(4)，在基区(4)中心位置设置有发射区(5)，在发射区(5)中心处设置有穿过掩蔽层(3)的发射区电极(9)；在外延层(2)的上方靠近边缘处设置有保护环(6)；在发射区(5)外侧的基区(4)边缘处设置有高磷区(7)，在高磷区(7)上方设置有穿过掩蔽层(3)的基区电极(8)；在除基区电极(8)和发射区电极(9)之外的外延层(2)上方设置有保护层(10)。本发明提高了双极型晶体管的抗辐照能力。

技术领域

本发明涉及一种抗辐照加固硅PNP双极型晶体管及其制备方法，属于半导体功率器件技术领域。

背景技术

随着空间技术的发展，各种电子设备已经广泛用于航天器中。由于电子元器件会长时间处于空间辐射中，而辐射作用使得元器件性能退化、可靠性变差，会使整个电子设备发生故障，导致各种装备失灵，因此对电子元器件的抗辐照能力提出了更高的要求。

空间带电粒子入射到电子元器件后，产生电离作用，从而造成总剂量损伤。电离损伤是指入射粒子引起的材料中的靶原子电离和核外电子激发，从而在材料中形成电子-空穴对，使其导电性增加，导致半导体器件性能严重退化，引发总剂量效应。总剂量效应具有长时间累积的特点，损伤随着辐射时间的延长有加重的趋势。

双极晶体管是辐射效应敏感器件，硅PNP晶体管是以P+-P-N-P+型硅材料为主体结构，在主体结构上增加氧化层、金属层、钝化层等附加结构形成的纵向结构的晶体管。随着电子技术的高速发展，对电子产品的要求越来越高，但是，对双极晶体管的设计要求，也是越来越高的，因此，本发明提供了一种抗辐照加固硅PNP双极型晶体管。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种抗辐照加固硅PNP双极型晶体管及其制备方法，能够解决现有双极型晶体管抗辐照能力低的问题。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供的一种抗辐照加固硅PNP双极型晶体管，包括衬底本体和外延层，在敷设有掩蔽层，并在掩蔽层中部下方的外延层上设置有基区，在基区中心位置设置有发射区，在发射区中心处设置有穿过掩蔽层的发射区电极；在外延层的上方靠近边缘处设置有保护环；在发射区外侧的基区边缘处设置有高磷区，在高磷区上方设置有穿过掩蔽层的基区电极；在除基区电极和发射区电极之外的外延层上方设置有保护层。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述基区电极和发射区电极的下表面面积均小于其上表面面积。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述发射区的水平横截面为圆形，减小了发射区的周长与面积比，提高了双极型晶体管的抗辐照能力。

作为本实施例一种可能的实现方式，在发射区中心处上方的掩蔽层上设置有发射区电极通孔，所述发射区电极上端穿过发射区电极通孔高于掩蔽层；在高磷区上方的掩蔽层上设置有基区电极通孔，所述基区电极上端穿过基区电极通孔且与发射区电极高度相同。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述掩蔽层为在外延层通过一次氧化工艺进行生长的氧化层。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述保护层为采用二氧化硅和氮化硅进行淀积的钝化层，其单层厚度大于0.1μm。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述衬底本体为P+型衬底，所述外延层为P型外延层，外延层的厚度为5μm～40μm。

第二方面，本发明实施例提供的一种抗辐照加固硅PNP双极型晶体管的制备方法，包括以下步骤：

1)根据晶体管功率，选择合适的芯片版图，并在衬底本体的上表面向上外延形成合适电阻率及厚度的外延层，形成硅外延片；