基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法技术

一种基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，属于二极管微电子技术领域。本发明专利技术针对现有氧化镓肖特基二极管在带电粒子辐照环境中抗位移辐照能力差，易造成其正向及反向特性退化的问题。它根据原Ga

Anti displacement irradiation of GaAs Schottky diodes based on deep ion implantation

The invention relates to a displacement resistant irradiation method of gallium oxide Schottky diode based on deep ion implantation, which belongs to the technical field of diode microelectronics. The invention aims at the problem that the existing gallium oxide Schottky diode has poor resistance to displacement irradiation in the charged particle irradiation environment, and is easy to cause the degradation of its forward and reverse characteristics. It's based on the original GA

【技术实现步骤摘要】
基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法
本专利技术涉及基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，属于二极管微电子

技术介绍
寻找一种新型的能满足航空航天和核反应堆等强射线和高温恶劣环境工作的具有独特的物理性质和电学性质的半导体材料已经成为半导体领域新热点。近年来，第三代半导体材料中的一种材料——氧化镓(Ga2O3)发展迅猛，成为抗辐射领域的研究热点之一。Ga2O3材料的宽禁带和高的原子临界位移能决定了其器件具有强的抗电磁波冲击和高的抗辐射破坏的能力。如果Ga2O3器件的结构参数能进一步优化，其抗辐照能力有望再得到提高。空间辐照效应中对Ga2O3器件影响最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。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。其涉及的物理过程比较复杂，最终的结果是形成复合中心。以Ga2O3肖特基二极管为例，辐射缺陷主要是导致有源区的载流子被辐射缺陷俘获，使得有源区的载流子浓度大幅降低，有源区的电导率减小，从而造成正向及反向特性的退化。能够产生位移损伤的带电粒子辐照注量越大，在Ga2O3材料内形成的复合中心数量越多，造成的性能退化也就愈加严重。因此，针对以上不足，需要提供一种方法，使氧化镓肖特基二极管在空间带电粒子辐照环境中，其内部的位移辐射缺陷能够保持稳定，不因辐射注量的增大而明显变化，从而提高氧化镓肖特基二极管的抗位移辐照能力。
技术实现思路
针对现有氧化镓肖特基二极管在带电粒子辐照环境中抗位移辐照能力差，易造成其正向及反向特性退化的问题，本专利技术提供一种基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法。本专利技术的一种基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，包括以下步骤：步骤一：根据原Ga2O3肖特基二极管的结构参数，确定离子的待注入位置，并根据待注入位置模拟确定所述离子的能量和射程；步骤二：模拟将所述离子注入原Ga2O3肖特基二极管的待注入位置，并获得Ga2O3肖特基二极管正向及反向目标特性变化曲线，记录目标特性变化曲线的变化量小于原Ga2O3肖特基二极管正向及反向特性变化曲线10％时的离子注入量；步骤三：根据离子的能量和离子注入量，计算离子注入机的离子源电压、离子束电流和离子注入时间；步骤四：设置离子注入机，并通过离子注入机对原Ga2O3肖特基二极管进行离子注入；步骤五：对完成离子注入的Ga2O3肖特基二极管进行退火处理，实现对原Ga2O3肖特基二极管的抗位移辐照加固。根据本专利技术的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，所述原Ga2O3肖特基二极管的结构参数包括原Ga2O3肖特基二极管各部分的材料、密度、掺杂浓度及厚度。根据本专利技术的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，所述离子为镓离子或氧离子。根据本专利技术的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，所述离子源电压V的计算方法为：式中E为离子的能量，C为离子电荷量。根据本专利技术的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，所述离子束电流I和离子注入时间t的确定方法为：式中Φ为离子注入量，q为单位电荷电量。根据本专利技术的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，所述离子注入时间t大于5分钟。根据本专利技术的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，所述步骤五中对完成离子注入的Ga2O3肖特基二极管进行退火处理的退火温度为550℃-1000℃。根据本专利技术的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，所述步骤五中对完成离子注入的Ga2O3肖特基二极管进行退火处理的退火时间为0.5分钟到1分钟。根据本专利技术的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，步骤一中确定所述离子的能量和射程通过SRIM软件模拟实现。根据本专利技术的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，步骤二中的模拟过程通过TCAD软件实现。本专利技术的有益效果：本专利技术方法通过深层离子注入的方式，在Ga2O3肖特基二极管有源区内部的一定深度范围内人为地引入缺陷陷阱，可以对由位移辐射造成的缺陷产生复合作用，使二极管器件在受到空间带电粒子辐照后，内部的位移辐射缺陷保持稳定，而不会因辐射注量的增大而明显变化，从而可提高Ga2O3肖特基二极管的抗辐照能力，保持Ga2O3肖特基二极管正向及反向特性的稳定。经实验验证，采用本专利技术方法处理的Ga2O3肖特基二极管与现有Ga2O3肖特基二极管进行对比，抗辐照能力可提高约2-4倍。附图说明图1是本专利技术所述基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法的示例性流程图；图2是向原Ga2O3肖特基二极管注入离子的示意图；图中1表示电极，电极以下部分为有源区，向下的箭头表示向有源区离子注入；图3是Ga2O3肖特基二极管器件未离子注入和深层离子注入后的抗辐照能力对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。具体实施方式一、结合图1及图2所示，本专利技术提供了一种基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，包括以下步骤：步骤一：根据原Ga2O3肖特基二极管的结构参数，确定离子的待注入位置，并根据待注入位置模拟确定所述离子的能量和射程；步骤二：模拟将所述离子注入原Ga2O3肖特基二极管的待注入位置，并获得Ga2O3肖特基二极管正向及反向目标特性变化曲线，记录目标特性变化曲线的变化量小于原Ga2O3肖特基二极管正向及反向特性变化曲线10％时的离子注入量；步骤三：根据离子的能量和离子注入量，计算离子注入机的离子源电压、离子束电流和离子注入时间；步骤四：设置离子注入机，并通过离子注入机对原Ga2O3肖特基二极管进行离子注入；步骤五：对完成离子注入的Ga2O3肖特基二极管进行退火处理，实现对原Ga2O3肖特基二极管的抗位移辐照加固。本实施方式的步骤一中，离子的待注入位置包括离子的注入深度及方位，根据结构参数确定注入位置后，可以采用相应的软件模拟确定所需待注入离子的能量和射程；步骤二中，在向原Ga2O3肖特基二极管注入离子的过程中，随着离子注入量的改变，根据离子的能量和射程实时模拟目标特性变化曲线，选取目标特性变化曲线变化量小于1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，其特征在于，它包括以下步骤：/n步骤一：根据原Ga

【技术特征摘要】
1.一种基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：根据原Ga2O3肖特基二极管的结构参数，确定离子的待注入位置，并根据待注入位置模拟确定所述离子的能量和射程；
步骤二：模拟将所述离子注入原Ga2O3肖特基二极管的待注入位置，并获得Ga2O3肖特基二极管正向及反向目标特性变化曲线，记录目标特性变化曲线的变化量小于原Ga2O3肖特基二极管正向及反向特性变化曲线10％时的离子注入量；
步骤三：根据离子的能量和离子注入量，计算离子注入机的离子源电压、离子束电流和离子注入时间；
步骤四：设置离子注入机，并通过离子注入机对原Ga2O3肖特基二极管进行离子注入；
步骤五：对完成离子注入的Ga2O3肖特基二极管进行退火处理，实现对原Ga2O3肖特基二极管的抗位移辐照加固。


2.根据权利要求1所述的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，其特征在于，所述原Ga2O3肖特基二极管的结构参数包括原Ga2O3肖特基二极管各部分的材料、密度、掺杂浓度及厚度。


3.根据权利要求1所述的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，其特征在于，所述离子为镓离子或氧离子。


4.根据权利要求1所述的基于深层离子注入的氧化镓肖特基二极管抗位移辐照方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天琦，张延清，齐春华，马国亮，刘超铭，王新胜，李何依，周佳明，霍明学，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23