本发明专利技术涉一种新型S栅SOI抗总剂量辐照器件装置,所述装置包括：衬底层，绝缘氧化埋层，牺牲层，硅膜层，浅沟槽隔离氧化层，栅氧层，氮化硅Si3N4侧墙，源区，漏区，S栅区，所述衬底层上涂有绝缘氧化埋层，所述绝缘氧化埋层上涂有牺牲层，在牺牲层上由左至右依次设有浅沟槽隔离氧化层、硅膜层、源区、浅沟槽隔离氧化层，所述硅膜层上涂有栅氧层，在所述栅氧层上由左至右依次设有氮化硅侧墙、S栅区、氮化硅侧墙。该新型器件可抗总电离辐照剂量高达500krad(Si)，总电离剂量辐照对其泄露电流，阈值电压，跨导等敏感参数基本无影响。本发明专利技术和传统SOI工艺兼容，且相比现已有抗辐照栅型器件宽长比设计不受限，版图面积更小。
A new type of s-gate SOI anti total dose irradiation device
【技术实现步骤摘要】
一种新型S栅SOI抗总剂量辐照器件装置
本专利技术涉及抗辐照半导体器件领域，尤其涉及一种新型S栅SOI抗总剂量辐照装置领域。
技术介绍
半导体器件暴露在空间环境中，会受到多种辐照效应的影响，主要有中子辐照效应、总电离剂量效应、单粒子辐照效应等。而绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator，SOI)MOS器件由于采用了全介质隔离方式，避免了利用PN结隔离所引起的高温泄露漏电流和高隔离区域比例等问题；并且其可以完全消除体硅器件中的寄生闩锁效应，因而在抗空间辐照领域(抗单粒子效应和剂量率干扰)方面，具有很大的优势。也因此，SO器件相比体硅器件更多的应用于抗辐照领域,这就使得其在抗总电离剂量效应加固技术方面更需要广泛关注与深入研究。总电离剂量(Total-Ionizing-Dose,TID)效应是指半导体器件在正常工作的条件下，所能承受的最大辐照剂量。TID效应对半导体器件产生损害，主要是会在半导体器件氧化层与半导体材料的界面相邻处形成界面固定正电荷，从而导致漏电流增大，阈值电压负漂和跨导退化等敏感参数问题，严重时会导致器件失效。SOI器件包含了栅氧、浅沟槽隔离(ShallowTrenchIsolation，STI)和绝缘氧化埋层(BuriedOxide，BOX)等多个氧化层，这些氧化层在一定程度上都会受到TID辐照的影响。在0.25μm及以下工艺中，栅氧的厚度小于10nm，其不再产生辐照电荷，因此栅氧陷阱电荷对器件性能的影响可以忽略不计。因而，因其厚度随器件工艺进步而缩减的程度有限的STI和BOX层，成为了器件受TID辐照退化的主要原因。图1为常规条栅SOI器件结构示意图，主要包括：第一衬底层(101)，第一绝缘氧化(BOX)埋层(102)，第一硅膜层(103)，第一浅沟槽隔离(STI)氧化层(104)，第一氮化硅(Si3N4)侧墙(105)，第一源区(106)，第一漏区(107)以及第一条型栅区(108)。图2为常规条栅SOI器件栅型版图示意图。受TID辐照后常规条栅SOI器件有源区间将会产生寄生漏电通道，从而导致泄露电流增大，阈值电压负漂和跨导退化等敏感参数问题。根据常规条栅SOI器件受总剂量辐照后产生的问题，本专利技术提供了一种针对STI氧化层进行抗TID辐照加固的新型S栅SOI器件。本
技术实现思路
是在专利“一种抗总剂量辐照的SOI器件及其制造方法”的基础上进行的进一步研究，原专利中针对BOX层进行了抗TID辐照加固，本专利技术在此基础上对STI也进行了加固设计，最终达到了可抗TID辐照剂量为500krad(Si)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对浅沟槽隔离氧化层进行抗TID辐照加固的SOI新型S栅器件装置。本专利技术是这样实现的：一种新型S栅SOI抗总剂量辐照器件装置，包括：第三衬底层(301)，第三绝缘氧化埋层(302)，第三牺牲层(303)，第三硅膜层(304)，第三浅沟槽隔离氧化层(305)，第三栅氧层(306)，第三氮化硅Si3N4侧墙(307)，第四源区(402)，第四漏区(403)，第四S栅区(404)，所述第三衬底层(301)上涂有第三绝缘氧化埋层(302)，所述第三绝缘氧化埋层(302)上涂有第三牺牲层(303)，在第三牺牲层(303)上由左至右依次设有第三浅沟槽隔离氧化层(305)、第三硅膜层(304)、第三源区(308)、第三浅沟槽隔离氧化层(305)，所述第三硅膜层(304)上涂有第三栅氧层(306)，在所述第三栅氧层(306)上由左至右依次设有第三氮化硅Si3N4侧墙(307)、第三S栅区(309)、第三氮化硅Si3N4侧墙(307)。所述第三衬底层(301)材料为P型硅，所述第三浅沟槽隔离氧化层(305)材料为二氧化硅SiO2，所述第三栅氧层(306)的材料为二氧化硅SiO2，厚度不超过10nm，所述第三绝缘氧化埋层(302)的材料为二氧化硅SiO2，厚度不低于70nm且不高于80nm，所述第三牺牲层(303)的材料为氮化硅Si3N4，厚度不低于10nm且不高于20nm。本专利技术的有益效果是：该新型器件可抗总电离辐照剂量高达500krad(Si)，总电离剂量辐照对其泄露电流，阈值电压，跨导等敏感参数基本无影响。本专利技术和传统SOI工艺兼容，且相比现已有抗辐照栅型器件宽长比设计不受限，版图面积更小。附图说明图1为常规条栅SOI器件装置结构示意图；图2为常规条栅SOI器件栅型版图示意图；；图3为本专利技术提出的新型S栅SOI器件延沟道方向左视图；图4为本专利技术提出的新栅型SOI器件版图示意图；图5为常规条栅SOI器件在不同TID辐照剂量下的Id-Vg曲线；图6为本专利技术SOI器件在不同TID辐照剂量下的Id-Vg曲线；图7为本专利技术与常规条栅SOI器件结构的阈值电压变化量对比图；图8为本专利技术与常规条栅SOI器件结构的跨导退化量对比图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术涉及抗辐照半导体器件领域，具体涉及一种针对浅沟槽隔离(STI)氧化层加固的新型S栅SOI抗总剂量辐照器件装置领域。本专利技术提供的是一种针对浅沟槽隔离氧化层进行抗总电离剂量辐照加固的新型S栅SOI器件装置，主要包括：第三衬底层(301)，第三绝缘氧化埋层(302)，第三牺牲层(303)，第三硅膜层(304)，第三浅沟槽隔离氧化层(305)，第三栅氧层(306)，第三氮化硅(Si3N4)侧墙(307)，第四源区(402)，第四漏区(403)，第四S栅区(404)，其特征在于：采用的场氧隔离工艺为第三浅沟槽隔离(STI)工艺(305)，引入两条短栅使栅区变为第四S型栅(404)，短栅下有超薄第三栅氧层(306)。所述的新型S栅SOI器件，所述第三浅沟槽隔离氧化层(305)材料为二氧化硅(SiO2)，所述栅下的超薄第三栅氧层(306)材料为二氧化硅(SiO2)，所述第三衬底层(301)材料为P型硅，所述第三绝缘氧化埋层(302)材料为二氧化硅(SiO2)，所述第三牺牲层(303)材料为氮化硅(Si3N4)。所述SOI器件工艺与传统SOI工艺兼容，栅下超薄第三栅氧层(306)厚度TGO满足TGO≤10nm，第三绝缘埋氧层(302)厚度TBOX满足70nm≤TBOX≤80nm，第三氮化硅(Si3N4)牺牲层(303)厚度TSiN满足10nm≤TSiN≤20nm。本专利技术进一步描述如下：对比图1中常规条栅SOI器件结构，提出一种可抗高剂量TID辐照容量，进一步改善浅沟槽隔离氧化层与源/漏有源区之间的屏蔽性的新型S栅SOI器件。参考附图描述为结构示范性实施例。为了清楚地说明的目的，所示器件的尺寸数值仅为较佳情况。特点层或区域的位置可以表示相对位置，但实际情况不一定与示意图中比例相同。图1为常规条栅SOI器件结构剖面图，主要包括：第一衬底层(101)，第一绝缘氧化(BOX)埋层(102)，第一硅膜层(103)，第一浅沟槽隔离(STI)氧化层(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型S栅SOI抗总剂量辐照器件装置，包括：第三衬底层(301)，第三绝缘氧化埋层(302)，第三牺牲层(303)，第三硅膜层(304)，第三浅沟槽隔离氧化层(305)，第三栅氧层(306)，第三氮化硅Si3N4侧墙(307)，第四源区(402)，第四漏区(403)，第四S栅区(404)，其特征是：所述第三衬底层(301)上涂有第三绝缘氧化埋层(302)，所述第三绝缘氧化埋层(302)上涂有第三牺牲层(303)，在第三牺牲层(303)上由左至右依次设有第三浅沟槽隔离氧化层(305)、第三硅膜层(304)、第三源区(308)、第三浅沟槽隔离氧化层(305)，所述第三硅膜层(304)上涂有第三栅氧层(306)，在所述第三栅氧层(306)上由左至右依次设有第三氮化硅Si3N4侧墙(307)、第三S栅区(309)、第三氮化硅Si3N4侧墙(307)。/n
【技术特征摘要】
1.一种新型S栅SOI抗总剂量辐照器件装置，包括：第三衬底层(301)，第三绝缘氧化埋层(302)，第三牺牲层(303)，第三硅膜层(304)，第三浅沟槽隔离氧化层(305)，第三栅氧层(306)，第三氮化硅Si3N4侧墙(307)，第四源区(402)，第四漏区(403)，第四S栅区(404)，其特征是：所述第三衬底层(301)上涂有第三绝缘氧化埋层(302)，所述第三绝缘氧化埋层(302)上涂有第三牺牲层(303)，在第三牺牲层(303)上由左至右依次设有第三浅沟槽隔离氧化层(305)、第三硅膜层(304)、第三源区(308)、第三浅沟槽隔离氧化层(305)，所述第三硅膜层(304)上涂有第...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘云涛，李孟窈，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23
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