一种基于基区离子注入方式的双极型器件抗位移辐照加固方法技术

一种基于基区离子注入方式的双极型器件抗位移辐照加固方法，属于电子技术领域。适应了对位移辐射损伤小、双极型器件抗辐照能力强的双极型器件的需求。本发明专利技术利用双极型器件的结构参数，采用SRIM软件模拟获得注入双极型器件的离子的能量和射程信息；采用TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化，改变双极型器件的离子注入量，使TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化量小于未注入离子时双极型器件电流增益的10%，记录离子注入量；并根据注入双极型器件的离子的能量、射程信息和离子注入量设置离子注入机的电压、电流和注入时间，最后进行退火处理，实现双极型器件抗位移辐照加固。本发明专利技术适用于对双极型器件进行抗位移辐照加固。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于电子
。适应了对位移辐射损伤小、双极型器件抗辐照能力强的双极型器件的需求。本专利技术利用双极型器件的结构参数，采用SRIM软件模拟获得注入双极型器件的离子的能量和射程信息；采用TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化，改变双极型器件的离子注入量，使TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化量小于未注入离子时双极型器件电流增益的10%，记录离子注入量；并根据注入双极型器件的离子的能量、射程信息和离子注入量设置离子注入机的电压、电流和注入时间，最后进行退火处理，实现双极型器件抗位移辐照加固。本专利技术适用于对双极型器件进行抗位移辐照加固。【专利说明】一种基于基区离子注入方式的双极型器件抗位移辐照加固方法
本专利技术属于电子
。
技术介绍
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。空间辐照效应中对双极晶体管影响较严重的是位移辐射损伤。入射粒子与靶材原子相互作用，导致靶材原子晶格点阵发生变化(局部)而产生位移辐射效应。当入射粒子与靶材原子发生交互作用时，可在靶材中产生空位、间隙原子及相关缺陷等体损伤。位移辐射效应在半导体材料中产生的间隙原子和空位缺陷是位移损伤的最直接结果。这些间隙原子和空位会再次发生交互作用，形成更为复杂的缺陷，在半导体材料内部，尤其是基区内产生陷阱或复合中心，从而减少半导体材料中的少子寿命，导致器件电学或光学性能的退化。基区是位移辐射损伤的敏感区域，也是硅基器件提高抗位移辐射损伤能力需要重点关心的区域。在以双极工艺为主的集成电路中，基区内产生位移辐射损伤程度的重要性就更加突出。位移辐射效应会直接影响双极晶体管的Si体材料的晶格势场，从而导致器件电性能的下降。带电粒子对双极型器件造成的位移损伤效应是在Si体内产生间隙原子和空位。所形成的间隙原子和空位是动态变化的，可以在Si体内移动、复合及产生稳定的缺陷。虽然所涉及的物理过程比较复杂，最终的结果是形成复合中心，导致半导体中少数载流子寿命降低，从而造成电流增益的减小。带电粒子辐照的注量越大，在Si体内形成的复合中心数量越多。我们前期的研究工作发现，在器件的基区内通过离子注入的方式人为地引入缺陷陷阱，使基区内部的位移辐射缺陷保持稳定，不因辐射注量的增大而明显变化，从而提高双极型器件的抗辐照能力。因此急需一种位移辐射损伤小、提高双极型器件抗辐照能力的技术。
技术实现思路
本专利技术是为了适应对位移辐射损伤小、双极型器件抗辐照能力强的双极型器件的需求，提出了。本专利技术所述，该方法的具体步骤为:步骤一、利用双极型器件的结构参数，采用SRIM软件模拟获得注入双极型器件的离子的能量和射程信息；所述极型器件的结构参数为材料成分、密度和厚度；步骤二、采用TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化，改变双极型器件的离子注入量，使TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化量小于未注入离子时双极型器件电流增益的10%，记录离子注入量；步骤三、根据步骤一模拟获得的注入双极型器件的离子的能量和射程信息和步骤二获得的离子注入量，计算离子注入机的电压、电流和离子注入时间；所述计算离子注入机的电压、电流和离子注入时间的方法为:采用公式:V=E/C计算获得离子注入机的电压V，式中，电压的单位为伏V ；E为离子能量，单位为eV ；C为离子带电量；采用公式:I =Φ*C*q/t计算获得离子注入机的电流I，式中，φ为离子注量，C为离子带电量，q为单位电荷，t为辐照时间，即离子注入机运行时间；步骤四、根据步骤三获得的离子注入机的电压、电流和离子注入时间，对离子注入机进行设置，对双极型器件进行离子注入；步骤五、对完成离子注入后的双极型器件进行退火处理，退火处理后完成基于基区离子注入方式的双极型器件抗位移辐照加固。本专利技术通过基区离子注入的方式，人为地引入缺陷陷阱，使基区内部的位移辐射缺陷达到一定的饱和程度，并保持稳定，不因辐射注量的增大而明显变化，从而提高双极型器件的抗辐照能力。且与为采用本专利技术所述的方法进行处理的双极型器件相比抗辐照能力提高约3-5倍。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术所述的方法流程图；图2为基区离子注入示意图；图3是辐照损伤后有无基区离子注入方式的双极型器件抗辐照能力对比示意图。【具体实施方式】【具体实施方式】一、参见图1、图2说明本实施方式、本实施方式所述，该方法的具体步骤为:步骤一、利用双极型器件的结构参数，采用SRIM软件模拟获得注入双极型器件的离子的能量和射程信息；所述极型器件的结构参数为材料成分、密度和厚度；步骤二、采用TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化，改变双极型器件的离子注入量，使TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化量小于未注入离子时双极型器件电流增益的10%，记录离子注入量；步骤三、根据步骤一模拟获得的注入双极型器件的离子的能量和射程信息和步骤二获得的离子注入量，计算离子注入机的电压、电流和离子注入时间；所述计算离子注入机的电压、电流和离子注入时间的方法为:采用公式:【权利要求】1.，其特征在于，该方法的具体步骤为: 步骤一、利用双极型器件的结构参数，采用SRIM软件模拟获得注入双极型器件的离子的能量和射程信息； 所述极型器件的结构参数为材料成分、密度和厚度； 步骤二、采用TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化，改变双极型器件的离子注入量，使TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化量小于未注入离子时双极型器件电流增益的10%,记录尚子注入量； 步骤三、根据步骤一模拟获得的注入双极型器件的离子的能量和射程信息和步骤二获得的离子注入量，计算离子注入机的电压、电流和离子注入时间； 所述计算离子注入机的电压、电流和离子注入时间的方法为: 采用公式: 2.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤一中所述的离子为氧离子或碳离子。3.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤五所述的退火温度为400°C -1100°C，退火时间为0.5分钟到I分钟。【文档编号】H01L21/331GK103887155SQ201410135934【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日 【专利技术者】李兴冀, 刘超铭, 杨剑群, 马国亮, 肖景东, 何世禹, 杨德庄 申请人:哈尔滨工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于基区离子注入方式的双极型器件抗位移辐照加固方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：步骤一、利用双极型器件的结构参数，采用SRIM软件模拟获得注入双极型器件的离子的能量和射程信息；所述极型器件的结构参数为材料成分、密度和厚度；步骤二、采用TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化，改变双极型器件的离子注入量，使TCAD软件模拟双极型器件的电流增益变化量小于未注入离子时双极型器件电流增益的10%，记录离子注入量；步骤三、根据步骤一模拟获得的注入双极型器件的离子的能量和射程信息和步骤二获得的离子注入量，计算离子注入机的电压、电流和离子注入时间；所述计算离子注入机的电压、电流和离子注入时间的方法为：采用公式：V=EC]]>计算获得离子注入机的电压V，式中，电压的单位为伏；E为离子能量，单位为eV；C为离子带电量；采用公式：I=Φ·C·qt]]>计算获得离子注入机的电流I，式中，Φ为离子注量，C为离子带电量，q为单位电荷，t为辐照时间，即离子注入时间；步骤四、根据步骤三获得的离子注入机的电压、电流和离子注入时间，对离子注入机进行设置，对双极型器件进行离子注入；步骤五、对完成离子注入后的双极型器件进行退火处理，退火处理后完成基于基区离子注入方式的双极型器件抗位移辐照加固。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴冀，刘超铭，杨剑群，马国亮，肖景东，何世禹，杨德庄，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23