JPS58500388A - Ｐｎ接合を有するプレ−ナ半導体デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ＰＮ接合を有するプレーナ半導体デバイス本発明は半導体Ｐλ接合デバイスに係 る。デバイスは主表面上に誘電体薄膜を有するプレーナシリコン基体を備え、該 誘電体薄膜は該主表面上の第１のシリコン酸化物層及び該シリコン酸化物層上の シリコン窒化物の第２の層を含む。該デバイスは該誘電体薄膜上及びＰＮ接合基 体上及び隣接するＰ及びＮ導電影領域の一部分上に。

導電性薄膜から成る電界印加用電極を有する。

デバイスの能動表面に二重の誘電体層を形成することにより、シリコン半導体デ バイスの表面を保護するプロセスは、良く知られている。典型的な場合、この誘 電体層は通常シリコン表面上に成長したシリコン酸化物の第１層とその上の窒化 シリコンの堆積層から成る。それ自身の酸化物は基本的には、デバイス表面を電 気的に安定化するために形成され、一方窒化シリコンの層はある種のかんこな能 動イオン、持にナトリウムに対する障壁となる。

伝導性領域間の電位が数ボルト典型的な場合約５０ボルトを越えるデバイスにお いては、デバイス表面あるいはその近くの導電性チャネル形成が防止できるか否 かが尺度としてとられる。そのようなチャネルは電圧降伏と漏れ電流を起す。デ バイス表面又はその近くて、電荷の蓄積とその結果による導電形の反転を防止す るため。

７）紺ｊ　５８−５（ＪＩＪＥ８８　（２）そのようなデバイスでは、電界用電 極が設けられる。電界用電極は典型的な場合、誘電体層上面上に形成された導電 体薄膜から成り、ＰＮ接合の一方の側から、ある程度の距離にある比較的低濃度 ドープ伝導影領域の少くとも一部上に重なり、基体中のより高濃度ドープ領域に 。

導電的に接続される。

電界用電極下のＮ＋Ｐ又はＰ”Ｎ接合でよいＰＮ接合に。

高逆バイアスが印加された時、より高濃度ドープ領域からより低濃度ドープの領 域へ、少数キャリヤが注入される。誘電体層中にトラップ中心が存在し、低濃度 ドープ領域に導電性′チャネルが形成されない限り１通常問題は起らない。導電 性チャネルが形成されると、奸才しくない高逆方向漏れ電流が生じる。二酸化シ リコン−窒化シリコン界面及び窒化シリコン層それ自身が１通常そのようなトラ ップ中心を含み、特にナトリウムが存在する時。

トラップ中心を含む。

従って９本発明が解決を目ざす問題は、上に述べたような状況下で、導電性チャ ネルの形成を防止するこ°とである。

本発明に従うと、この問題は上に述べたようなＰＮ接合デバイスにおいて解決さ れる。本発明は窒化シリコンの第２層が、電界用電極下のストライプから省かれ 、ＰＮ接合境界から空間的に分離される。窒化シリコン層の一部を省くことによ り、トラップ中心が存在しない間隙が生じ、従って導電性鎖板表面全体にチャネ ルが形成されることはない。

第１図は本発明に従う実施例に組み込まれた５領域シリコン半導体デバイスの断 面図。

第２図は第１図のデ′バイスの平面図である。

図面に示されたデバイスは、ゲート制御半導体デバイスの種類で７通常約５０ボ ルトを越える比較的高電圧で動作する。図示された具体的なデ′バイスはトライ アックとよばれ、基本的には導電形が交互に変る５つの領域から成る。チップ（ １０）は比較的高濃度ドープＰ影領域（１２）、Ｎ形導電形の比較的低濃度ドー プ中間領域（１ろ）及び低濃度ドープＰ形ベース領域（１４）を有するプレーナ シリコン半導体基体から成る。典型的な場合、低濃度ドープ領域に対応する濃度 は約１０”ないし１０゛原子／ｃｃで、高濃度ドープ領域に対応する濃度は約１ ０目ないし１０゛９原子／　ＣＣである。Ｐ形ベース領域（１４）内に、比較的 高濃度ドープＮ形エミッタ領域（１５）及び（１６）が形成される。チップ（１ ｏ）の裏面に隣接して、Ｐ影領域（１２）の一部分内に、比較的高ｌＡ度ドープ Ｎ形領域（１１）が形成される。Ｎ形領　・域（１５，１６）及び（１１）は典 型的な場合、約１０１９原子／　ＣＣの不純物濃度を有する。金属薄膜電極（２ ４）により、裏面への接触が行われる。

上に金属相互接続パターンが形成されるチップ（１ｏ）の最上部主表面は、電極 接続を除いて、二重誘電体層で被覆される。この層はシリコン表面に直接形成さ れた二酸化シリコンの第１層（１７）から成る。この二酸化シリコン層（１７） は熱成長により、シリコン自身を材料とする薄膜として生成され、約８０００オ ングストロームないしはそれ以上の厚さを有する。周知のように、そのような薄 膜は半導体表面を安定化する働きをもつ。二酸化シリコン層（１７）の上に、窒 化シリコンの第２層（１８）がある。この層は通常は適当な反応性化合物の熱分 解又は熱的手段による窒化物の直接堆積により堆積され数千オングストロームま での厚さを有する。奸才しい実施例において、窒化シリコン層は２０００オング ストロームの厚さを有する。半導体デバイス表面の不活性化及び保護に対するこ の制限は、よく知られている。

最後に９部分（１９）（２０）及び（２１）を有する導電性薄膜が形成される。

この薄膜は半導体表面の特定の部分への電極となり、かつ誘電体層の特定の部分 上の電界用電極として働く。具体的には、第２図の平面図において、線（５１） 及び（ろ２）間に規定された最も外側の環状薄膜である部分（１９）は、ＰＮ接 合境界に重畳する電界用電極を構成する。この導電性薄膜（１９）はＰ影領域（ １２）への電極である。

薄膜部分（２０）はＰＮ接合境界（３８）上の第２の電界電極から成り、エミッ タ領域（１５）及びＰ形べ一ス鎖板（１４）の両方への導電性電極となる主端子 である。この電界電極（２０）は、第２図の平面図において。

線（３３）及び（３４）の間に規定される。最後に、薄膜部分（２１）はゲート 端子であり、Ｐ形ベース領域（１４）とともにＮ影領域（１６）への導電性電極 とな他の導電性材料から成ってよい。

第１図に具体的に示されるように９本発明に従うと。

窒化シリコン層は環状ストライプ（２２）及び（２３）中では省かれ、それらは 導電性薄膜の部分で置き代えられる。窒化物が除かれたストライプ（２２）及び （２６）は、第１図及び第２図において、省かれたように示されている。窒化物 が除かれた環状ストライプ（２２）及び（２３）は、電界電極下にあり、低濃度 ドープＮ影領域（１５）に重なり、ストライプ（２３）の場合は、外側０）Ｐ　 Ｎ接合（３８）の境界から、またストライプ（２２）の場合は、内側のＰＮ接合 （３８）の境界から、空間的に分離されている。典型的な場合、ストライプ（２ ２）及び（２６）は１ミル程度又はそれ以下の幅を有する。

窒化シリコンのこれら２つのストライプを省くことにより、Ｎ影領域（１６）上 の界面に沿った電子捕獲中心の存在は、有効に防止される。窒化シリコン層を省 くことにより、界面が除去される。界面はそのような捕獲中心を作ることかわか っており、低濃度ドープＮ形組域（１０）に渡り導電性チャネルを形成すること が明らかになっている。そのような領域が存在すると、その上の電界用電極の効 果を実効的にそこなうことになる。一方、電界用電極がより高濃度にドープされ た導電性領域に、導電的に接続されることは重要である。

本発明を用いたデバイスの製作は比較的直接的で、環状ストライプ（２２）及び （２５）のパターンの電極窓を規定するマスクを、単に加えることだけが必要で ある。

熱リン酸のような適当な選択エッチ液あるいは各種のドライエツチング・プロセ スを用いることにより、マスクされない部分から、窒化物が選択的に除去される 。

ＦＩＧ、／ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 体（１０）を備え、該誘電体薄膜は該主表面上のシリコン酸化物の第１の層（１ ７）及び該シリコン酸化砂層上の窒化シリコンの第２の層（１８）を含み、更に ＰＮ接合境界（３８，３９）及び隣接するＰ及びＮ導電形の部分に重なり該誘電 体薄膜上の導電性薄膜から成る電界用電極（１９，２０）を備えた半導体ＰＮ接 合デバイスにおいて。 窒化シリコンの該第２の層は、電界用電極の下でかつＰＮ接合境界から離れたス トライプ（２２，２３）から除かれることを特徴とする半導体ＰＮ接合デバイス 。 ２　請求の範囲第１項に記載されたデバイスにおいて。 電界用電極下のＰＮ接合境界及びストライプ；ま、ともに環状であることを更に 特徴とする半導体ＰＮ接合デバイス。 ３　請求の範囲第１項に記載された半導体デバイスにおいて。 該ストライプは該基体中の比較的低濃度にドープされた導電性領域に重なること を更に特徴とする半導体ＰＮ接合デバイス。 ４　請求の範囲第６項に記載された半導体デバイスにおいて。 （８） 前記比較的低濃度にドープされた導電性領域はＮ形であることを更に特徴とする 半導体ＰＮ接合デバイス。