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1、(10)申请公布号 CN 102916017 A (43)申请公布日 2013.02.06 C N 1 0 2 9 1 6 0 1 7 A *CN102916017A* (21)申请号 201210379410.2 (22)申请日 2012.10.09 H01L 27/12(2006.01) (71)申请人哈尔滨工程大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通 大街145号哈尔滨工程大学科技处知 识产权办公室 (72)发明人王颖 杨晓亮 曹菲 刘云涛 邵雷 (54) 发明名称 一种抗辐射加固的绝缘体上硅结构 (57) 摘要 本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种抗 辐射加固SOI结构。本。
2、发明在多晶硅衬底上覆 盖有多晶硅氧化层（201），氧化层上覆盖有半绝 缘多晶硅膜（301），半绝缘多晶硅层上覆盖有二 氧化硅层（401），二氧化硅层上覆盖有多晶硅层 （601）。在多晶硅衬底和该结构最上方的多晶硅层 之间有通孔（501）。本发明提出了特别设计在双 层SiO 2 层中加入具有平衡电荷作用的半绝缘性多 晶硅膜（SIPOS）而形成的结构作为SOI结构的隐 埋绝缘层，并在该隐埋绝缘层上设计出通孔结构， 将其作为利用选择外延生长形成顶层SOI层的窗 口，并兼有导热和传导电荷作用，改善了SOI器件 导热、散热能力和抗总剂量辐射性能，达到了提高 SOI器件的热稳定性和抗辐射加固目的。 (51。
3、)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种抗辐射加固绝缘体上硅结构，其特征在于：在多晶硅衬底上覆盖有多晶硅氧 化层（201），氧化层上覆盖有半绝缘多晶硅膜（301），半绝缘多晶硅层上覆盖有二氧化硅层 （401），二氧化硅层上覆盖有多晶硅层（601）。 2.根据权利要求1所述的一种抗辐射加固绝缘体上硅结构，其特征在于：在多晶硅衬 底和该结构最上方的多晶硅层之间有通孔（501）。 权 利 要 求 书CN 102916017 A 1/2页 3 一种抗辐射加。
4、固的绝缘体上硅结构 技术领域 0001 本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种抗辐射加固绝缘体上硅(SOI)结构。 背景技术 0002 SOI（Silicon On Insulator）技术是一种新型的，在绝缘层上再生长一层单晶硅 薄，并在在绝缘层上制作半导体层，形成具有独特结构的微电子晶片技术。SOI（Silicon On Insulator）技术从20世纪60年代开始受到关注，80年代以后有了较大的发展，90年代后 期才逐渐进入商用领域。由于SOI器件具有很好的等比例缩小的性质，使得SOI技术在深 亚微米VLSI中的应用中具有极大吸引力和很好的发展前景。 0003 SOI作为一种全介质隔离技。
5、术，由于器件与衬底之间由一层隐埋氧化层隔开，这种 独特结构与体硅结构相比，有着许多体硅结构不可比拟的优势。SOI器件具有低功耗、抗辐 射能力强、集成密度高、速度快、工艺简单、抗干扰能力强、消除了体硅器件的闩锁效应等优 点，但是SOI结构本身也存在一些寄生效应。在抗辐射的应用当中，部分耗尽型SOI器件与 全耗尽SOI器件相比，在抗总剂量辐射方面有着明显的优势，但是部分耗尽SOI器件中存在 的浮体效应会严重影响模拟电路特性，还会导致数字电路的逻辑错误和功耗增大，一定程 度上影响了SOI技术在抗辐射领域的应用。 0004 半绝缘性多晶硅膜（SIPOS）的相关特性主要包括，SIPOS能有效防止器件表面。
6、电 荷积累和电荷污染。SIPOS不仅具有半绝缘性，还具有电中性，以及膜内有高密度陷阱等特 点。SIPOS薄膜遇到离子后，会在表面附近感应出相反极性的电荷，这些电荷被SIPOS薄膜 内高密度的陷阱捕获，从而形成一个空间电荷区，这层空间电荷区对外加电场具有屏蔽作 用。基于SIPOS的以上特点，使得其在抗辐射加固技术中的应用有着重要意义。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种高SOI器件的热稳定性和抗辐射加固的SOI结构。 0006 本发明的目的是这样实现的： 0007 在多晶硅衬底上覆盖有多晶硅氧化层（201），氧化层上覆盖有半绝缘多晶硅膜 （301），半绝缘多晶硅层上覆盖有二氧化硅层（4。
7、01），二氧化硅层上覆盖有多晶硅层（601）。 0008 在多晶硅衬底和该结构最上方的多晶硅层之间有通孔（501）。 0009 本发明的有益效果在于： 0010 本发明提出了特别设计在双层SiO 2 层中加入具有平衡电荷作用的半绝缘性多晶 硅膜（SIPOS）而形成的结构作为SOI结构的隐埋绝缘层，并在该隐埋绝缘层上设计出通孔 结构，将其作为利用选择外延生长形成顶层SOI层的窗口，并兼有导热和传导电荷作用，改 善了SOI器件导热、散热能力和抗辐射性能，达到了提高SOI器件的热稳定性和抗辐射加固 目的。 附图说明 说 明 书CN 102916017 A 2/2页 4 0011 图1P型或N型掺杂的。
8、多晶硅衬底示意图； 0012 图2在多晶硅衬底表面形成SiO 2 薄膜示意图； 0013 图3在氧化层表面形成SIPOS层示意图； 0014 图4在SIPOS层表面形成薄SiO 2 层示意图； 0015 图5在绝缘层上形成通孔示意图； 0016 图6在绝缘层上生成单晶硅层示意图。 具体实施方式 0017 下面结合附图对本发明进行更进一步的详细说明。 0018 本发明涉及一种抗辐射加固SOI结构。特别将半绝缘多晶硅薄膜（SIPOS）与常规 SOI结构相结合，由在双层SiO 2 层中加入半绝缘性多晶硅膜（SIPOS）而形成的结构作为SOI 结构的隐埋绝缘层，并在隐埋绝缘层上设计出通孔结构。主要应用。
9、在抗辐射、低电压、低功 耗、高可靠集成电路领域中。 0019 1、本发明中设计特点为采用在双层SiO 2 层中加入半绝缘性多晶硅膜（SIPOS）而形 成的结构作为SOI结构的隐埋绝缘层。且在隐埋绝缘层设计出通孔结构。具体参照图6所 示。 0020 2、首先选择多晶硅衬底，如图1所示。在多晶硅衬底上，通过热氧化生长法，生成 图2中的氧化层201，其厚度由所用工艺以及设计需要而定，其结构如图2所示。该氧化层 在SOI结构中起到介质隔离的作用。 0021 3、在图2所示的氧化层201上，利用低压气相淀积（LPVCD）形成图3中的半绝缘 多晶硅（SIPOS）层301，该SIPOS层在器件中起到平衡电荷。
10、作用，提高了SOI器件的抗单粒 子效应能力，从而提高了SOI器件的抗辐射性能。该SIPOS层厚度由所用工艺和设计需要 而定。 0022 4、在图3中的SIPOS层301上，利用LPVCD技术得到图4中的薄SiO 2 层401。该 氧化层起到改变与顶层多晶硅薄膜界面特性的作用。 0023 5、在图4结构的顶层氧化层刻蚀出一个如图5所示的连接SOI层与体硅衬底的通 孔501。该通孔起到导热和传导电荷作用，在一定程度上提高了SOI器件导热能力，并且降 低了由于电荷在体区堆积而产生的浮体效应，提高了SOI器件的抗单粒子效应能力和热稳 定性以及抗总剂量辐射性能。 0024 6、在图5结构的基础上，利用选择外延生长，在绝缘层上形成如图6所示的薄多晶 硅层（SOI层）601，其厚度根据实际设计需要而定。然后利用体硅工艺在该SOI层上完成 SOI器件的加工制造。 0025 在不脱离本发明的实质和范围内，可做些许的调整和优化，本发明的保护范围以 权利要求为准。 说 明 书CN 102916017 A 1/2页 5 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102916017 A 2/2页 6 图4 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102916017 A 。