一种小功率抗辐射晶体管芯片及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种小功率抗辐射晶体管芯片及制备方法，由基区、发射区、发射区键合点和基区键合点组成，基区的轮廓为葫芦形，基区一端的轮廓为大圆弧，基区另一端的轮廓为小圆弧，大圆弧的半径大于小圆弧的半径，基区位于大圆弧区域的表面由下向上依次设有发射区、发射区键合点，基区位于小圆弧区域的表面设有基区键合点，发射区、发射区键合点和基区键合点均位于基区的同一侧表面，基区的另一侧表面与基底接触，发射区、发射区键合点和基区键合点的轮廓均为圆形，基区的大圆弧半径、发射区的半径、发射区键合点的半径依次减小，基区的小圆弧半径、基区键合点的半径依次减小，发射区、基区和基底均为半导体层。本发明专利技术提供的芯片具有抗辐射能力。

A Low Power Radiation Resistant Transistor Chip and Its Preparation Method

The invention discloses a low-power anti-radiation transistor chip and a preparation method, which is composed of base area, emitter area, emitter area bonding point and base area bonding point. The outline of base area is gourd-shaped, the outline of one end of base area is large circular arc, the outline of the other end of base area is small circular arc, the radius of large circular arc is larger than that of small circular arc, and the surface of base area is located in large circular arc area from bottom to top in turn. There are bonding points of launching area and launching area, and the base area is located on the surface of small arc area. The bonding points of launching area, launching area and base area are all located on the same side of the base area. The other side of the base area contacts with the base area. The outlines of the bonding points of launching area, launching area and base area are all circular, and the radius of large arc, launching area and launching area of the base area are all circular. The radius of the bonding point in the emitter region decreases in turn, the small arc radius in the base region and the radius of the bonding point in the base region decreases in turn. The emitter region, the base region and the substrate are all semiconductor layers. The chip provided by the invention has radiation resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种小功率抗辐射晶体管芯片及制备方法
本专利技术涉及双极性晶体管制造
，尤其涉及一种小功率抗辐射晶体管芯片及制备方法。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本专利技术有关的背景信息，而不必然构成现有技术。据统计，自1971年至1986年期间，国外发射的39颗同步卫星因各种原因造成的故障共计1589次，其中与空间辐射有关的故障有1129次，占故障总数的71％，由此可见卫星和航天器的故障主要来源于空间辐射。对于双极型晶体管而言，空间辐射主要是总剂量效应。双极型晶体管在承受一定的空间能量后，其电特性会产生变化，如增益降低、漏电增加、饱和电压增加等，器件电特性的变化严重影响航天器的可靠性和质量。随着我国航天事业的发展，近几年卫星和航天器的发射数量不断增加，在轨运行的时间越来越长，相应的空间辐照问题也会越来越多，因此迫切需要提高双极型器件的抗辐射能力。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的一方面是提供一种小功率抗辐射晶体管芯片，该芯片具有抗辐射能力。本专利技术的技术方案为：一种小功率抗辐射晶体管芯片，由基区、发射区、发射区键合点和基区键合点组成，所述基区为层状结构，所述基区的轮廓为葫芦形，基区一端的轮廓为大圆弧，基区另一端的轮廓为小圆弧，大圆弧的半径大于小圆弧的半径，所述基区位于大圆弧区域的表面由下向上依次设有发射区、发射区键合点，所述基区位于小圆弧区域的表面设有基区键合点，发射区、发射区键合点和基区键合点均位于基区的同一侧表面，基区的另一侧表面与基底接触，所述发射区键合点和基区键合点均为金属层，所述发射区、发射区键合点和基区键合点的轮廓均为圆形，基区的大圆弧半径、发射区的半径、发射区键合点的半径依次减小，基区的小圆弧半径、基区键合点的半径依次减小，发射区、基区和基底均为半导体层，所述基区和基底的半导体的P、N型不同，所述发射区和基区半导体的P、N型不同。本专利技术的另一方面，提供了一种上述小功率抗辐射晶体管芯片的制备方法，将基底材料先经过一次氧化、光刻，在基底材料上制备出基区轮廓的凹槽，在凹槽底部进行基地扩散得到基区；再在基区经过二次氧化、光刻，在基区的大圆弧区域制备出发射区；然后在基区依次进行三次氧化、引线孔光刻、蒸铝、铝反刻、合金工艺在发射区和基区位于小圆弧区域分别制备发射区键合点和基区键合点。本专利技术的第三方面，提供了一种上述小功率抗辐射晶体管芯片在卫星或航天器中的应用。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术芯片结构设计简单，能够使小功率晶体管的抗辐射指标达到100krad(Si)，最低剂量率：0.01rad(Si)/s。(2)本专利技术工艺流程设计通用，有利不同生产线加工生产该小功率抗辐射芯片。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本专利技术芯片的结构示意图；图2为芯片的截面的剖视图；图3为本专利技术芯片的基区光刻板示意图；图4为本专利技术芯片的发射区光刻板示意图图5为本专利技术芯片的键合点光刻板示意图其中，1、基区，2、发射区，3、发射区键合点，4、基区键合点，5、基底。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本公开所述的小功率是指芯片实际工作是的功率不大于1W。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在双极型器件的芯片的抗辐射能力较低的不足，为了解决如上的技术问题，本公开提出了一种小功率抗辐射晶体管芯片及制备方法。本公开的一种典型实施方式，提供了一种小功率抗辐射晶体管芯片，由基区、发射区、发射区键合点和基区键合点组成，所述基区为层状结构，所述基区的轮廓为葫芦形，基区一端的轮廓为大圆弧，基区另一端的轮廓为小圆弧，大圆弧的半径大于小圆弧的半径，所述基区位于大圆弧区域的表面由下向上依次设有发射区、发射区键合点，所述基区位于小圆弧区域的表面设有基区键合点，发射区、发射区键合点和基区键合点均位于基区的同一侧表面，基区的另一侧表面与基底接触，所述发射区键合点和基区键合点均为金属层，所述发射区、发射区键合点和基区键合点的轮廓均为圆形，基区的大圆弧半径、发射区的半径、发射区键合点的半径依次减小，基区的小圆弧半径、基区键合点的半径依次减小，发射区、基区和基底均为半导体层，所述基区和基底的半导体的P、N型不同，所述发射区和基区半导体的P、N型不同。本公开的专利技术人通过对大量的芯片形状(包括直板、梳状)的研究发现，只有本公开的形状的芯片能够具有抗辐射能力。本公开中发射区、发射区键合点、基区键合点的轮廓均设置为圆形，在相同面积下，圆形周长最长，能够保证芯片的成品率。该实施方式的一种或多种实施例中，基区面积不大于5.12×10-4cm2。所涉及的抗辐射晶体管的结电容不大于5pF。该实施方式的一种或多种实施例中，发射区面积不大于Ae＝1.43×10-4cm2。所涉及的最大电流为50mA，最大频率为300MHz，发射级周长最小为388μm。该实施方式的一种或多种实施例中，键合区设计基区键合点的面积和发射区键合点的面积均不小于8.83×10-5cm2。该实施方式的一种或多种实施例中，基区大圆弧、发射区、发射区键合点的圆心连线与基区垂直。该实施方式的一种或多种实施例中，基区小圆弧、基区键合点的圆心连线与基区垂直。该实施方式的一种或多种实施例中，基区大圆弧与小圆弧的半径比为3:1.5～2.5。该实施方式的一种或多种实施例中，基区的轴向长度不大于5μm。所述轴向为葫芦形的轴线方向。该实施方式的一种或多种实施例中，基区大圆弧的直径不大于3μm。该实施方式的一种或多种实施例中，发射区的半径与发射区键合点的半径比为4:2.5～3.5。该实施方式的一种或多种实施例中，发射区的直径不大于1μm。该实施方式的一种或多种实施例中，发射区键合点的半径与基区键合点的半径比为3:1.5～2.5。该实施方式的一种或多种实施例中，基区中大圆弧与小圆弧之间的轮廓为圆弧状。基区中大圆弧与小圆弧之间的圆弧状轮廓的半径和发射区的半径相等。该实施方式的一种或多种实施例中，所述基底为电阻率为0.001Ω·cm～0.002Ω·cm的低阻硅单晶片作为衬底，生长有厚度10μm～12μm、电阻率ρ＝2Ω·cm～3Ω·cm外延层的硅晶片，所述基区与外延层接触。本公开的另一种实施方式，提供了一种上述小功率抗辐射晶体管芯片的制备方法，将基底材料先经过一次氧化、光刻，在基底材料上制备出基区轮廓的凹槽，在凹槽底部进行基地扩散得到基区；再在基区经过二次氧化、光刻，在基区的大圆弧区域制备出发射区；然后在基区依次进行三次氧化、引线孔光刻、蒸铝、铝反刻、合金工艺在发射区和基区位于小圆弧区域分别制备发射区键合点和基区键合点。该实施方式的一种或多种实施例中，一次氧化温度1000℃～1200℃，氧气流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小功率抗辐射晶体管芯片，其特征是，由基区、发射区、发射区键合点和基区键合点组成，所述基区为层状结构，所述基区的轮廓为葫芦形，基区一端的轮廓为大圆弧，基区另一端的轮廓为小圆弧，大圆弧的半径大于小圆弧的半径，所述基区位于大圆弧区域的表面由下向上依次设有发射区、发射区键合点，所述基区位于小圆弧区域的表面设有基区键合点，发射区、发射区键合点和基区键合点均位于基区的同一侧表面，基区的另一侧表面与基底接触，所述发射区键合点和基区键合点均为金属层，所述发射区、发射区键合点和基区键合点的轮廓均为圆形，基区的大圆弧半径、发射区的半径、发射区键合点的半径依次减小，基区的小圆弧半径、基区键合点的半径依次减小，发射区、基区和基底均为半导体层，所述基区和基底的半导体的P、N型不同，所述发射区和基区半导体的P、N型不同。

【技术特征摘要】
1.一种小功率抗辐射晶体管芯片，其特征是，由基区、发射区、发射区键合点和基区键合点组成，所述基区为层状结构，所述基区的轮廓为葫芦形，基区一端的轮廓为大圆弧，基区另一端的轮廓为小圆弧，大圆弧的半径大于小圆弧的半径，所述基区位于大圆弧区域的表面由下向上依次设有发射区、发射区键合点，所述基区位于小圆弧区域的表面设有基区键合点，发射区、发射区键合点和基区键合点均位于基区的同一侧表面，基区的另一侧表面与基底接触，所述发射区键合点和基区键合点均为金属层，所述发射区、发射区键合点和基区键合点的轮廓均为圆形，基区的大圆弧半径、发射区的半径、发射区键合点的半径依次减小，基区的小圆弧半径、基区键合点的半径依次减小，发射区、基区和基底均为半导体层，所述基区和基底的半导体的P、N型不同，所述发射区和基区半导体的P、N型不同。2.如权利要求1所述的芯片，其特征是，基区面积不大于5.12×10-4cm2；或，发射区面积不大于Ae＝1.43×10-4cm2；或，键合区设计基区键合点的面积和发射区键合点的面积均不小于8.83×10-5cm2。3.如权利要求1所述的芯片，其特征是，基区大圆弧、发射区、发射区键合点的圆心连线与基区垂直；或，基区小圆弧、基区键合点的圆心连线与基区垂直。4.如权利要求1所述的芯片，其特征是，基区大圆弧与小圆弧的半径比为3:1.5～2.5；或，基区的轴向长度不大于5μm；或，基区大圆弧的直径不大于3μm；或，发射区的半径与发射区键合点的半径比为4:2.5～3.5；或，发射区的直径不大于1μm；或，发射区键合点的半径与基区键合点的半径比为3:1.5～2.5。5.如权利要求1所述的芯片，其特征是，基区中大圆弧与小圆弧之间的轮廓为圆弧状；优选的，基区中大圆弧与小圆弧之间的圆弧状轮廓的半径和发射区的半径相等。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志桓，张礼，安兆嵬，王传超，韩镒戎，田鑫浩，路凯歌，郭英华，
申请(专利权)人：山东农业工程学院，
类型：发明
国别省市：山东,37