基于22nm工艺条件的抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法

文档序号:211516 发布日期:2021-11-05 浏览:322次 >En<

阅读说明:本技术 基于22nm工艺条件的抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法 (Anti-radiation FDSOI field effect transistor based on 22nm process condition and preparation method thereof ) 是由 刘红侠 刘孜煦 陈树鹏 王树龙 于 2021-08-05 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于22nm工艺条件的抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法,其自下而上包括:衬底层(1)、P阱(2)、埋氧层(3)、Si层(4)、SiO-(2)栅氧化层(13)、HfO-(2)高k栅介质层(14)和金属栅(18);P阱中自左向右依次插有三个浅槽隔离区(5,6,7);且前两个浅槽隔离区之间为背栅(8);栅极的两侧为左右两个侧墙(15,16);每个侧墙下方为轻掺杂源漏区(17),该区两侧分别为源区(9)与源区抬起(11)和漏区(10)与漏区抬起(12)。本发明由于增设了背栅和源漏抬高区域,并在漏区注入Ge元素,减小了寄生效应,提高了器件工作可靠性和抗单粒子辐照能力,可用于航空航天电子设备。(The invention discloses an anti-irradiation FDSOI field effect transistor based on 22nm process conditions and a preparation method thereof, wherein the anti-irradiation FDSOI field effect transistor comprises the following components from bottom to top: the device comprises a substrate layer (1), a P well (2), an oxygen buried layer (3), a Si layer (4) and SiO 2 A gate oxide layer (13), HfO 2 A high-k gate dielectric layer (14) and a metal gate (18); three shallow trench isolation regions (5, 6, 7) are sequentially inserted into the P well from left to right; and a back gate (8) is arranged between the first two shallow trench isolation regions; the two sides of the grid are provided with a left side wall and a right side wall (15, 16); a lightly doped source/drain region (17) is arranged below each side wall, and a source region (9) and a source region uplift (11) and a drain region (10) and a drain region are respectively arranged at two sides of the regionThe drain region is raised (12). According to the invention, because the back gate and the source-drain raised area are additionally arranged, and Ge element is injected into the drain area, the parasitic effect is reduced, the working reliability and the single-particle irradiation resistance of the device are improved, and the device can be used for aerospace electronic equipment.)

基于22nm工艺条件的抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域,具体涉及一种抗辐照FDSOI场效应管,可用于航空航天电子设备。

背景技术

随着集成电路的飞速发展和集成电路制造工艺水平的提高,芯片的集成度越来越高,特征尺寸也由微米、亚微米、深亚微米向超深亚微米发展。当集成电路工艺的特征尺寸减小到45nm及以下时,传统的体硅MOS晶体管会出现一系列短沟道效应,使得器件无法正常工作。业界发展出很多新型结构来解决这个问题,其中包括鳍式场效应晶体管FinFET结构,绝缘体上硅SOI结构。伴随着国家航天技术的快速发展和绝缘体上硅技术应用的逐渐成熟,SOI结构相比体硅结构的优势逐渐显现出来,越来越多的航天技术采用SOI结构。

SOI结构包括顶层硅层、中间的绝缘层及衬底硅层,该结构分为部分耗尽型绝缘体上硅PDSOI和全耗尽绝缘体上硅FDSOI两种。其中:

PDSOI的顶层硅膜厚度较厚,沟道下方的耗尽层只占硅层中的一部分,会产生浮体效应,使得电路的性能降低。

FDSOI的顶层硅膜厚度由于被减薄到5-20nm,在器件工作时沟道下方的耗尽层会充满整个硅薄层,因此克服了浮体效应和短沟道效应等寄生效应。

现有的FDSOI场效应管如图1所示,其由衬底硅层、中间绝缘层、顶层硅层、栅氧化层及栅层从下到上依次堆叠形成,该顶层硅层包括源区、漏区及体区。该器件的制作,首先要通过热氧化的方法制备SOI衬底,包括衬底硅层、中间绝缘层和厚度为5-20nm的顶层硅层,并对其中的衬底硅层进行离子注入形成P/N型衬底层;再在顶层硅层上通过热氧化的方法制备栅氧化层;再在栅氧化层上通过化学气相淀积的方法制备栅长为10-45nm的栅极;最后对顶层硅层的栅极两侧通过离子注入形成源区和漏区。

这种结构的FDSOI场效应管应用于航空航天电子设备时,由于半导体器件的敏感区域受到高能粒子的注入,伴随着粒子注入会电离产生大量的电子-空穴对,这些电子-空穴对在电场作用下被器件收集,形成一个单粒子脉冲电流,该脉冲电流可能会使器件的逻辑状态发生改变,功能受到干扰或失效。且随着器件栅长缩小到22nm及以下,寄生双极晶体管放大效应会进一步增强,单粒子瞬态电流越来越大,造成器件失效的几率也越来越大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足,提出一种基于22nm工艺条件的抗辐照FDSOI场效应管及其制备方法,以减小单粒子瞬态电流,提高器件的抗辐照可靠性。

本发明的技术方案是这样实现的:

1、一种基于22nm工艺条件的抗辐照FDSOI场效应管自下而上包括:衬底层1、埋氧层3、Si层4、SiO2栅氧化层13、栅极18,该栅极18的两侧分别为Si3N4左侧墙15和右侧墙16,该Si层4内的Si3N4左侧墙15和右侧墙16的下方为两个轻掺杂源漏区17,靠近左侧墙15的埋氧层3上方为源区9,靠近右侧墙16的埋氧层3上方为漏区10,其特征在于:

所述衬底层1和埋氧层3之间设有P阱2,P阱2中自左向右依次插有第一浅槽隔离区5、第二浅槽隔离区6和第三浅槽隔离区7,该第二浅槽隔离区6和第三浅槽隔离区7位于埋氧层3的两侧,该第一浅槽隔离区5与第二浅槽隔离区6之间设有背栅8;

所述SiO2栅氧层13的上方设有HfO2高k栅介质层14;

所述源区9的上方设有源区抬起11;

所述漏区10的上方设有漏区抬起12,该漏区10和漏区抬起12中均注入Ge元素。

进一步,所述P阱2中注入B离子,其浓度为1.0×1016cm-3-1.0×1017cm-3;所述漏区10和漏区抬起12中注入Ge元素,其浓度为1.0×1019cm-3-1.0×1021cm-3

进一步,所述SiO2埋氧层3,其厚度为20-30nm;所述HfO2高k栅介质层14,其厚度为1-3nm;所述源区抬起11和漏区抬起12的厚度均为5nm-15nm。

2、一种基于22nm工艺条件的抗辐照FDSOI场效应管的制备方法,其特征在于,包括:

1)制备SOI衬底:

1a)选取两个硅片,利用干氧工艺先在第一硅片上形成埋氧层3,再对该第一硅片进行活化处理;

1b)对第二硅片进行H+或者He+注入,再将活化处理后的第一硅片与注入H+或者He+的第二硅片依次进行低温键合处理和热处理,以形成SOI衬底;

2)通过湿法刻蚀工艺去除SOI衬底上的硅层,再对去除硅层的SOI衬底进行P型离子掺杂,形成P型衬底层1;

3)制备背栅8:

3a)利用干氧工艺在埋氧层3上生长第一SiO2缓冲层,在该缓冲层上生长第一Si3N4保护层,并在其上旋涂光刻胶;

3b)通过曝光和刻蚀去除掉埋氧层3左侧部分区域以形成背栅区槽,在该背栅区槽内外延生长Si材料,并对其进行重掺杂,再去除背栅区槽外的第一SiO2缓冲层、第一Si3N4保护层和光刻胶,形成背栅8;

4)对埋氧层3下方的衬底进行P型离子重掺杂,形成P阱2;

5)在埋氧层3上外延生长硅层,并对该硅层进行掺杂处理,形成Si层4;

6)制备三个浅槽隔离区:

6a)利用干氧工艺在Si层4上生长第二SiO2缓冲层,在该第二SiO2缓冲层上生长第二Si3N4保护层,在该第二Si3N4保护层上旋涂光刻胶;

6b)通过曝光和刻蚀去除掉背栅8和Si层4两侧区域部分厚度的P阱2和埋氧层3,以形成三个浅槽隔离区槽,再在每个隔离区分别淀积SiO2材料,制备出第一浅槽隔离区5、第二浅槽隔离区6和第三浅槽隔离区7,并去除这三个浅槽隔离区域外的第二SiO2缓冲层、第二Si3N4保护层和光刻胶;

7)利用干氧工艺在Si层4上制备SiO2栅氧化层13,再通过射频溅射法在SiO2栅氧化层13上生长高k介质HfO2材料,制备出Hf02高k栅介质层14;

8)制备金属栅18:

8a)通过化学气相沉积的方法在Hf02高K栅介质层14上依次淀积HfN、TaN,形成厚度为1000A°-2000A°的覆盖层,再利用快速热退火方法对TaN/HfN/Hf02高K栅介质层结构进行高温退火;

8b)利用湿法刻蚀去除TaN/HfN/Hf02高K栅介质层结构中的TaN覆盖层和HfN覆盖层,在已去除掉TaN/HfN覆盖层的高K栅介质层14上制备出金属栅18;

9)制备轻掺杂源漏区17:

9a)利用干氧工艺在金属栅18两侧、Si层4上方生长第三SiO2缓冲层,再在该第三SiO2缓冲层上旋涂光刻胶;

9b)通过曝光在金属栅18两侧的光刻胶上刻蚀出轻掺杂源漏区的注入窗口,再在该轻掺杂源漏区的注入窗口进行离子注入,形成轻掺杂源漏区17,并去除剩余的光刻胶

10)在第三SiO2缓冲层上生长第三Si3N4保护层,并在该第三Si3N4保护层上旋涂光刻胶,再在该光刻胶上刻蚀出注入窗口,并在该窗口对第三Si3N4保护层进行反应离子刻蚀,形成Si3N4左侧墙15和右侧墙16,再去除第三SiO2缓冲层、第三Si3N4保护层和光刻胶;

11)制备源区9、源区抬起11和漏区10、漏区抬起12:

11a)利用气相外延生长方法在Si3N4左侧墙15和右侧墙16两侧、Si层4上方制备出源区抬起和漏区抬起区域,再在该区域上方生长第四SiO2缓冲层,并在该缓冲层上旋涂光刻胶;

11b)在该光刻胶上刻蚀出源区和漏区注入窗口,并在这两个注入窗口进行Ⅴ族元素的离子注入,形成源区9和源区抬起11;再在漏区注入窗口进行Ge元素的离子注入,形成漏区10和漏区抬起12,再去除第四SiO2缓冲层和光刻胶,完成器件的制备。

本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:

1、本发明由于在常规FDSOI场效应管的基础上引出了背栅,增加了源漏抬高区域,降低源漏串联电阻,提高器件的性能。

2、本发明由于对漏区进行了Ge元素的离子注入,该Ge元素作为Si中的深能级杂质能提供有效的复合中心,减弱由单粒子入射产生的大量空穴-电子对对器件的影响,并能形成Si1-xGex的合金形式,通过调节其能带结构,可提高器件的电学性能,减小寄生效应带来的单粒子瞬态电流影响,使得器件工作的可靠性与抗单粒子辐照的能力更高。

附图说明

图1为现有FDSOI场效应管的结构示意图;

图2为本发明基于22nm工艺条件的抗辐照FDSOI场效应管的结构示意图;

图3为本发明制作图2场效应管的实现流程图;

图4为本发明实施例1器件的漏端电流与收集电荷随时间变化的仿真曲线图;

图5为本发明实施例2器件的漏端电流与收集电荷随时间变化的仿真曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例和效果做进一步详细的描述。

参照图2,本发明制作的FDSOI场效应管的结构自下而上包括:衬底层1、P阱2、埋氧层3、Si层4、SiO2栅氧化层13、HfO2高k栅介质层14和金属栅18;该P阱2中自左向右依次插有第一浅槽隔离区5、第二浅槽隔离区6和第三浅槽隔离区7,该第二浅槽隔离区6和第三浅槽隔离区7位于埋氧层3的两侧;该第一浅槽隔离区5与第二浅槽隔离区6之间为背栅8;该栅极18的两侧分别为Si3N4左侧墙15和右侧墙16;该Si层4内的Si3N4左侧墙15和右侧墙16的下方为两个轻掺杂源漏区17;该轻掺杂源漏区17的两侧靠近左侧墙15的埋氧层3上方为源区9;该源区9的上方为源区抬起11;靠近右侧墙16的埋氧层3上方为漏区10;该漏区10的上方为漏区抬起12。

参照图3,本发明制作图2所示的场效应管的方法给出如下三种实施例:

实施例1,制作HfO2高k栅介质层厚度为1nm、P阱中注入B离子浓度为1.0×1016cm-3、漏区和漏区抬起中注入Ge元素浓度为1.0×1019cm-3的抗辐照FDSOI场效应管。

步骤1,制备SOI衬底。

1a)选取两个硅片,利用干氧工艺在1000℃下在第一硅片上生长厚度为20nm的SiO2埋氧层,再对该第一硅片在550℃下进行6分钟以上的活化处理,并用RCA清洗剂进行清洗处理;

1b)对第二硅片进行H+或者He+注入,再将活化处理后的第一硅片与注入H+或者He+的第二硅片进行键合处理,并对键合后的第一硅片和第二硅片进行500℃的热处理,再在900℃下进行高温退火处理,增加键合强度,并采用化学机械抛光对于硅片表面进行平整度处理,完成SOI衬底的制备。

步骤2,通过湿法刻蚀工艺去除SOI衬底上的硅层,并对其进行浓度为1.2×1015cm-3的B离子掺杂,形成P型衬底层。

步骤3,制备背栅。

3a)利用干氧工艺在1000℃下在埋氧层上生长厚度为5nm的第一SiO2缓冲层,再在该SiO2缓冲层上淀积厚度为20nm的第一Si3N4保护层,并在其上旋涂光刻胶;

3b)通过曝光在该光刻胶上制作出窗口,再通过刻蚀去除掉埋氧层左侧部分区域,形成背栅区槽,在该区槽内外延生长Si材料,再对其进行浓度为6×1017cm-3的B离子掺杂,再进行化学机械抛光,清洗光刻胶,并在180℃的热磷酸中清洗去除第一SiO2缓冲层和第一Si3N4保护层。

步骤4,对埋氧层下方的衬底进行浓度为1.0×1016cm-3的B离子掺杂,形成P阱。

步骤5,在埋氧层上外延生长硅层,并对该硅层进行浓度为1×1016cm-3的As离子掺杂,形成Si层。

步骤6,制备三个浅槽隔离区。

6a)利用干氧工艺在1000℃下在Si层上生长厚度为5nm的第二SiO2缓冲层,再在该SiO2缓冲层上淀积厚度为20nm的第二Si3N4保护层,并在其上旋涂光刻胶;

6b)通过曝光在该光刻胶上制作出窗口,再通过刻蚀去除掉背栅和Si层两侧区域部分厚度的P阱和埋氧层,得到深度均为60nm的三个浅槽隔离区槽,再在每个隔离区分别淀积SiO2材料,制备出第一浅槽隔离区、第二浅槽隔离区和第三浅槽隔离区,再进行化学机械抛光,清洗光刻胶,并在180℃的热磷酸中清洗去除第二SiO2缓冲层和第二Si3N4保护层。

步骤7,通过干氧工艺在1000℃下在Si层上生长厚度为1nm的SiO2栅氧化层,再利用频率为5MHz的交流电源轰击HfO2靶材,淀积得到厚度为1nm的HfO2高k介质层。

步骤8,制备金属栅。

8a)在550℃下向MOCVD反应室中依次通入钽粉和铪基金属有机源,再将纯度为99.999%的NH3从另一气路通入反应室,反应室压力维持在520Pa,形成厚度为1000A°-2000A°的HfN、TaN覆盖层,再在900℃下对TaN/HfN/HfO2高K栅介质层结构进行高温退火10秒;

8b)将硅片放入150℃的热溶液煮5分钟,刻蚀掉TaN/HfN/HfO2高K介质层结构中的TaN覆盖层,再将硅片浸泡在HF∶H2O=1∶100的稀释氢氟酸中5分钟,去除HfN/HfO2高K介质层结构中的HfN覆盖层,并在已去除掉TaN/HfN覆盖层的高K栅介质层上制备出金属栅。

步骤9,制备轻掺杂源漏区。

9a)利用干氧工艺在1000℃的温度下,在埋氧层上生长厚度为5nm的第三SiO2缓冲层,

并在其上旋涂光刻胶;

9b)通过曝光在该光刻胶上制作出窗口,再在该窗口进行浓度为1×1016cm-3的As离子注入,形成轻掺杂源漏区,再进行化学机械抛光,清洗光刻胶。

步骤10,制备Si3N4左侧墙和右侧墙。

10a)在第三SiO2缓冲层上淀积厚度为20nm的第三Si3N4保护层,并在该第三Si3N4保护层上旋涂光刻胶;

10b)通过曝光在该光刻胶上制作出注入窗口,并在该窗口对第三Si3N4保护层进行反应离子刻蚀,形成Si3N4左侧墙和右侧墙;

10c)进行化学机械抛光,清洗光刻胶,并在180℃的热磷酸中清洗去除第三SiO2缓冲层和第三Si3N4保护层。

步骤11,制备源区、源区抬起和漏区、漏区抬起。

11a)在Si3N4左侧墙和右侧墙两侧、Si层上方外延生长厚度为5nm的源区抬起和漏区抬起区域,再在该区域上方利用干氧工艺在1000℃下生长厚度为5nm的第四SiO2缓冲层,并在该缓冲层上旋涂光刻胶;

11b)在该光刻胶上刻蚀出源区和漏区注入窗口,并在这两个注入窗口先进行浓度为6×1019cm-3的As离子注入,再在漏区注入窗口进行浓度为1.0×1019cm-3的Ge元素注入,形成源区、漏区和漏区、漏区抬起;

11c)对源区、源区抬起和漏区、漏区抬起的表面进行化学机械抛光,清洗光刻胶,并使用氢氟酸HF溶液去除第四SiO2缓冲层,完成器件的制备。

实施例2,制作HfO2高k栅介质层厚度为2nm、P阱中注入B离子浓度为5.0×1016cm-3、漏区和漏区抬起中注入Ge元素浓度为1.0×1020cm-3的抗辐照FDSOI场效应管。

步骤一,制备SOI衬底。

1.1)选取两个硅片,利用干氧工艺在1100℃下在第一硅片上生长厚度为25nm的SiO2埋氧层,再对该第一硅片在550℃下进行6分钟以上的活化处理,并用RCA清洗剂进行清洗处理;

1.2)对第二硅片进行H+或者He+注入,再将活化处理后的第一硅片与注入H+或者He+的第二硅片进行键合处理,并对键合后的第一硅片和第二硅片进行500℃的热处理,再在1000℃下进行高温退火处理,增加键合强度,并采用化学机械抛光对于硅片表面进行平整度处理,完成SOI衬底的制备。

步骤二,制备P型衬底层。

本步骤具体实现与实施例1中步骤2相同。

步骤三,制备背栅。

本步骤具体实现与实施例1中步骤3相同。

步骤四,对埋氧层下方的衬底进行浓度为5.0×1016cm-3的B离子掺杂,形成P阱。

步骤五,制备Si层。

本步骤具体实现与实施例1中步骤5相同。

步骤六,制备三个浅槽隔离区。

本步骤具体实现与实施例1中步骤6相同。

步骤七,通过干氧工艺在1100℃下在Si层上生长厚度为1nm的SiO2栅氧化层,再利用频率为15MHz的交流电源轰击HfO2靶材,淀积得到厚度为2nm的HfO2高k介质层。

步骤八,制备金属栅。

8.1)在600℃下向MOCVD反应室中依次通入钽粉和铪基金属有机源,再将纯度为99.999%的NH3从另一气路通入反应室,反应室压力维持在520Pa,形成厚度为1000A°-2000A°的HfN、TaN覆盖层,再在1000℃下对TaN/HfN/HfO2高K栅介质层结构进行高温退火20秒;

8.2)将硅片放入150℃的热溶液煮5分钟,刻蚀掉TaN/HfN/HfO2高K介质层结构中的TaN覆盖层,再将硅片浸泡在HF∶H2O=1∶100的稀释氢氟酸中5分钟,去除HfN/HfO2高K介质层结构中的HfN覆盖层,并在已去除掉TaN/HfN覆盖层的高K栅介质层上制备出金属栅。

步骤九,制备轻掺杂源漏区。

本步骤具体实现与实施例1中步骤9相同。

步骤十,制备Si3N4左侧墙和右侧墙。

本步骤具体实现与实施例1中步骤10相同。

步骤十一,制备源区、源区抬起和漏区、漏区抬起。

11.1)在Si3N4左侧墙和右侧墙两侧、Si层上方外延生长厚度为10nm的源区抬起和漏区抬起区域,再在该区域上方利用干氧工艺在1100℃下生长厚度为5nm的第四SiO2缓冲层,并在该缓冲层上旋涂光刻胶;

11.2)在该光刻胶上刻蚀出源区和漏区注入窗口,并在这两个注入窗口先进行浓度为6×1019cm-3的As离子注入,再在漏区注入窗口进行浓度为1.0×1020cm-3的Ge元素注入,形成源区、漏区和漏区、漏区抬起;

11.3)对源区、源区抬起和漏区、漏区抬起的表面进行化学机械抛光,清洗光刻胶,并使用氢氟酸HF溶液去除第四SiO2缓冲层,完成器件的制备。

实施例3,制作HfO2高k栅介质层厚度为3nm、P阱中注入B离子浓度为1.0×1017cm-3、漏区和漏区抬起中注入Ge元素浓度为1.0×1021cm-3的抗辐照FDSOI场效应管。

步骤A,制备SOI衬底。

A1)选取两个硅片,利用干氧工艺在1200℃下在第一硅片上生长厚度为30nm的SiO2埋氧层,再对该第一硅片在550℃下进行6分钟以上的活化处理,并用RCA清洗剂进行清洗处理;

A2)对第二硅片进行H+或者He+注入,再将活化处理后的第一硅片与注入H+或者He+的第二硅片进行键合处理,并对键合后的第一硅片和第二硅片进行500℃的热处理,再在1200℃下进行高温退火处理,增加键合强度,并采用化学机械抛光对于硅片表面进行平整度处理,完成SOI衬底的制备。

步骤B,制备P型衬底层。

本步骤具体实现与实施例1中步骤2相同。

步骤C,制备背栅。

本步骤具体实现与实施例1中步骤3相同。

步骤D,对埋氧层下方的衬底进行浓度为1.0×1017cm-3的B离子掺杂,形成P阱。

步骤E,制备Si层。

本步骤具体实现与实施例1中步骤5相同。

步骤F,制备三个浅槽隔离区。

本步骤具体实现与实施例1中步骤6相同。

步骤G,通过干氧工艺在1200℃下在Si层上生长厚度为1nm的SiO2栅氧化层,再利用频率为30MHz的交流电源轰击HfO2靶材,淀积得到厚度为3nm的HfO2高k介质层。

步骤H,制备金属栅。

H1)在650℃下向MOCVD反应室中依次通入钽粉和铪基金属有机源,再将纯度为99.999%的NH3从另一气路通入反应室,反应室压力维持在520Pa,形成厚度为1000A°-2000A°的HfN、TaN覆盖层,再在1100℃下对TaN/HfN/HfO2高K栅介质层结构进行高温退火30秒;

H2)将硅片放入150℃的热溶液煮5分钟,刻蚀掉TaN/HfN/HfO2高K介质层结构中的TaN覆盖层,再将硅片浸泡在HF∶H2O=1∶100的稀释氢氟酸中5分钟,去除HfN/HfO2高K介质层结构中的HfN覆盖层,并在已去除掉TaN/HfN覆盖层的高K栅介质层上制备出金属栅。

步骤I,制备轻掺杂源漏区。

本步骤具体实现与实施例1中步骤9相同。

步骤J,制备Si3N4左侧墙和右侧墙。

本步骤具体实现与实施例1中步骤10相同。

步骤K,制备源区、源区抬起和漏区、漏区抬起。

K1)在Si3N4左侧墙和右侧墙两侧、Si层上方外延生长厚度为15nm的源区抬起和漏区抬起区域,再在该区域上方利用干氧工艺在1200℃下生长厚度为5nm的第四SiO2缓冲层,并在该缓冲层上旋涂光刻胶;

K2)在该光刻胶上刻蚀出源区和漏区注入窗口,并在这两个注入窗口先进行浓度为6×1019cm-3的As离子注入,再在漏区注入窗口进行浓度为1.0×1021cm-3的Ge元素注入,形成源区、漏区和漏区、漏区抬起;

K3)对源区、源区抬起和漏区、漏区抬起的表面进行化学机械抛光,清洗光刻胶,并使用氢氟酸HF溶液去除第四SiO2缓冲层,完成器件的制备。

本发明的效果可以通过以下仿真进一步说明:

一、仿真条件:

辐照参数:漏极电压为1.0V,衬底、栅极和源极电压为0V,重离子入射深度为0.2μm,入射方向垂直于栅平面向下,入射位置在漏区与轻掺杂漏区的PN结处,特征距离定义为0.06,入射时间为5×10-11s,线性能量传输LET值为20MeV·cm2/mg、40MeV·cm2/mg、60MeV·cm2/mg、80MeV·cm2/mg、100MeV·cm2/mg。

器件三维模型通过ISE-TCAD软件的器件描述工具SDE生成,仿真物理环境通过器件模拟工具SDEVICE设置。

通过ISE-TCAD软件描述工具SDE生成本发明器件和常规器件。

二、仿真内容:

仿真1,利用上述仿真参数仿真本发明实例1制作的器件和常规器件的漏端电流和收集电荷随时间变化的曲线,结果如图4。其中:

图4(a)是本发明器件与常规器件在线性能量传输LET值为100MeV·cm2/mg时漏端电流与收集电荷随时间变化曲线的对比图;

图4(b)是常规器件在不同线性能量传输LET值下漏端电流与收集电荷随时间变化的曲线图;

图4(c)是本发明实例1制作的器件在不同线性能量传输LET值下漏端电流与收集电荷随时间变化的曲线图。

从图4(a)中可以看出常规器件在重离子入射后,漏端电流峰值和脉冲都大于本发明器件的峰值和脉冲,在积分之后得到的漏端收集电荷也明显大于本发明器件。

从图4(b)和图4(c)中可以看出,在不同线性能量传输LET值的重粒子入射情况下,本发明器件的单粒子瞬态电流峰值和脉冲依然小于常规器件,说明无论在线性能量传输LET值为20MeV·cm2/mg左右的地面重离子辐照环境,还是在线性能量传输LET值为80MeV·cm2/mg左右的太空应用环境中,本发明器件的抗单粒子性能均优于常规器件。

仿真2,利用上述仿真参数仿真本发明实例3制作的器件和常规器件的漏端电流和收集电荷随时间变化的曲线,结果如图5,其中:

图5(a)是本发明器件与常规器件在线性能量传输LET值为100MeV·cm2/mg时漏端电流和收集电荷随时间变化曲线的对比图;

图5(b)是常规器件在不同线性能量传输LET值下漏端电流与收集电荷随时间变化的曲线图;

图5(c)是本发明实例2制作的器件在不同线性能量传输LET值下漏端电流与收集电荷随时间变化的曲线图。

从图5(a)中可以看出常规器件在重离子入射后,漏端电流峰值和脉冲都大于本发明器件的峰值和脉冲,在积分之后得到的漏端收集电荷也明显大于本发明器件。

从图5(b)和图5(c)中可以看出,在不同线性能量传输LET值的重粒子入射情况下,本发明器件的单粒子瞬态电流峰值和脉冲依然小于常规器件,说明无论在线性能量传输LET值为20MeV·cm2/mg左右的地面重离子辐照环境,还是在线性能量传输LET值为80MeV·cm2/mg左右的太空应用环境中,本发明器件的抗单粒子性能均优于常规器件。

上述仿真结果表明:

本发明具有较强的抗单粒子辐照能力,在相同重离子入射的条件下,单粒子瞬态电流较常规FDSOI器件明显降低;

本发明在不同线性能量传输LET值的重粒子入射情况下,单粒子瞬态电流峰值和脉冲均小于常规22nm FDSOI器件,表现出良好的抗单粒子辐照能力。

以上描述仅是本发明的三个优选实施,并构成对本发明的任何限制,显然对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,但都应当视为属于本发明的保护范围。

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