JPS61224340A - 半導体装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、耐輻射線性を有する半導体装置に関する。

〔発明の背景〕

第１図は従来より用いられているバイポーラ半導体装置
の１例であり、アール・ニス・ミューラー及び、ティー
・アイ・カミンスによるパデバイスエレクトロニクス　
フォーインテグレーティッドサーキッッ″（ジョンライ
レイ　アンド　ソング）第２３０頁（Ｒ，Ｓ　、　Ｍｕ
ｌｌｅｒ　＆　Ｔ、　Ｉ　。

Ｋ　ａｍｉｎｓ“Ｄｅｖｉｃｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ　ｆｏｒ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｊｓ
”　（Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ）　ｐｐ。

２３０）にも示されている。

ここで、２はｎ形エピタキシャル層、４，６は高濃度ｎ
影領域、５はｐ影領域、３は酸化膜、７は電極である。

この半導体装置は、輻射線照射等により酸化膜３とシリ
コン層２，４，５．６の間に形成された界面準位や、酸
化膜３中に形成された正電荷のために、低電流領域でベ
ース電流が増加し、電流増幅率の低下が生じる。特に、
第１図に示されるようなｎｐｎトランジスタは、エミッ
タ・コレクタ間にチャネルが形成され、コレクタ電流が
増加するという欠点を持っていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の半導体装置の問題点を改善
した半導体装置を提供することにある３〔発明の概要〕 前述のごとく、一般に、バイポーラトランジスタに波長
の短い紫外線や電磁波、Ｘ線、高速荷電粒子線高速中性
子線等（明細書中にて、輻射線という。）を照射すると
、電流増幅率の低下が生じることが知られている。この
原因は、輻射線照射により半導体基板と酸化膜との間に
界面準位が形成されると共に、酸化膜中に正の固定電荷
が多く形成、蓄積され、この界面準位及び正の固定電荷
を通して、正孔、電子の再結合が生じ表面再結合電流が
増加することによると考えられている。しかし、これら
の界面準位及び正の固定電荷は、酸化膜行が薄いほど蓄
積されにくいため、輻射線量を増すために薄い酸化膜を
形成することが必要となる。

しかし、酸化膜を単に薄くすると、各電極間配線により
表面ポテンシャルが変化してしまい信頼性の低下を招い
てしまう。

そこで、本発明では、゛素子間配線のない表面は薄い酸
化膜で覆い、素子間配線下は、厚い酸化膜とすることに
より、配線容量を減少させたものである。

また、配線直下の厚い酸化膜をシリコン基板間の界面準
位の影響を抑えるため、酸線直下のシリコン表面を高濃
度不純物領域化することにより、少数キャリアに対する
表面ポテンシャルを高くし、配線直下のシリコン・シリ
コン酸化膜界面の界面準位を通した再結合をおさえるこ
とを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は本発明の第１の実施例を示す断面構造図である
。本実施例の半導体装置は、素子の形成された表面に、
膜厚の薄い、例えば５０〜２００人のシリコン酸化膜１
１を有し、各電極からの配線７直下に膜厚の厚い、例え
ば２０００〜５０００人のシリコン酸化膜１３が形成さ
れている。この薄膜酸化膜により輻射線照射による固定
電荷の蓄積が減少し、界面の影響が抑えられバイポーラ
トランジスタの電流増幅率の低下を抑えることができる
。なお１本実施例では、バイポーラトランジスタとして
縦型ｎｐｎトランジスタが例示されているが、縦型ｐｎ
ｐ、横型ｐｎｐ、横型ｎｐｎ、ダイオード、抵抗等すべ
てのバイポーラ型素子に有効であることはいうまでもな
い。

次に、本発明の第１の実施例の半導体装置の製造方法を
説明する。

第３図（ａ）〜（ａ）は、第２図に示された本発明のバ
イポーラトランジスタの製造工程を工程順に示した断面
構造図である。主要工程を図番にしたがって説明する。

（ａ）：高濃度ｎ形基板又はｎ形埋込Ｍ１上にｎ形エピ
タキシャル層２を成長させ、全面にシリコン酸化膜３を
形成する。次に、ホトレジストを塗布し、ベース領域形
成用の穴明けを行いベース不純物を添加してベース領域
（Ｐ影領域）５を形成し、ホトレジストを除去する。続
いて、ホトレジストを塗布し、エミッタ及びコレクタ領
域形成用の穴明けを行いエミッタ不純物を添加してエミ
ッタ領域（高濃度ｎ影領域）６及びコレクタ取り出し領
域４を形成し、ホトレジストを除去する。

（ｂ）二表面シリコン酸化膜３を全面除去し、再び全面
に９５０℃以上の高温条件下で５０〜２００λの膜厚を
有するシリコン酸化膜１１を形成し、シリコン酸化膜１
１上にシリコン窒化膜１２及び６００℃以下の低温条件
下で、２０００Å以上の膜厚を有するシリコン酸化膜１
３を堆積させる。

（Ｃ）：全面にホトレジストを塗布し、エミッタ・ベー
ス・コレクタ領域取り出し電極用の穴明けを行い、順次
、シリコン酸化膜１３゜シリコン窒化膜１２．シリコン
酸化膜１１の穴明けを行った後ホトレジストを除去する
。

（ｄ）：配線用導電体を例えば蒸着させ、配線のパター
ニングを行う。次に、シリコン酸化膜１３をエツチング
して、配線直下以外のシリコン酸化膜１３を除去する。

第４図に本発明の第２の実施例を示す断面構造図である
６本実施例の半導体装置は、第１の実施例に加えて各電
極からの配線直下を高濃度不純物層としているため、輻
射線照射により厚い酸化膜中に蓄積される正の固定電荷
によるシリコン表面導電形の反転や、シリコン−シリコ
ン酸化膜界面に形成される再結合中心によるリーク電流
の増加を抑えることができる。本実施例におけるシリコ
ン酸化膜の膜厚は第１の実施例と同様であるが。

配線直下の高濃度不純物層濃度は、そのピーク値で、Ｉ
　Ｘ　Ｉ　Ｏ”ロー３以上である。この高濃度層は、本
発明の第１の実施例第３図（ａ）において、エミッタ・
ベース領域を形成する方法と同一の方法を用いて、配線
下にのみ配線直下と同−導電形の高濃度不純物を添加す
ることにより形成される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体装置表面が膜厚の薄い酸化膜で
覆わわでいるために、輻射線照射による正の固定電荷の
蓄積、界面準位の増加を防止し、トランジスタの電流増
幅率の低下を防止することができる。

具体的には、再酸化により形成された酸化膜を１００人
の厚さで形成し、配線下の一酸化膜厚を。

３０００人に形成したａ　ｎｐｎｈランジランに。

輻射線をＩ　Ｘ　１０５ｒａｄ照射したとき、電流増幅
率が初期値の８５％になり、従来５０％まで低下してい
たのに比べ大幅な改善が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体装置の一例を示す断面図。 第２図は本発明の半導体装置の第１の実施例を示す断面
図、第３図（ａ）〜（ｄ）は、第２図に示した本発明の
半導体装置の製造方法を示す断面図、第４図は本発明の
半導体装置の第２の実施例を示す断面図である。 １・・・高濃度ｎ形層、２・・・ｎ形エピタキシャル層
。 ３．１１．１３・・・シリコン酸化膜、４．６．２１・
・・高濃度ｎ形不純物層、５・・・Ｐ形不純物層、７・
・・電極、１２・・・シリコン窒化膜。 第１図 躬２図 躬３区（勾 （Ｃ） 躬４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に形成されたエピタキシャル成長層と
   、該エピタキシャル成長層に設けられたベース領域と、
   該ベース領域内に設けられたエミッタ領域と、上記ベー
   ス及びエミッタ領域に接続された第１、第２の配線と、
   上記エピタキシャル成長層に接続されたコレクタ領域用
   の第３の配線とを有するバイポーラトランジスタにおい
   て、 上記第１、第２及び第３の配線下全面には厚さ約１００
   Åの第１のシリコン酸化膜と、該第１のシリコン酸化膜
   上に設けられたシリコン窒化膜と、該シリコン窒化膜上
   に設けられた厚さ約３０００Åの第２のシリコン酸化膜
   とを有し、かつ 上記第１、第２及び第３の配線下全面の上記エピタキシ
   ャル成長層表面には高濃度不純物領域が設けられてなる
   ことを特徴とする半導体装置。 ２、半導体基板上にエピタキシャル成長層を形成する工
   程、 該エピタキシャル成長層にベース領域を設ける工程、 該ベース領域表面全面に、該ベース領域と同一導電型で
   高濃度の領域を設ける工程、 該ベース領域内にエミッタ領域を設ける工程、全面に厚
   さ約１００Åのシリコン酸化膜を全面に熱酸化法により
   形成する工程、 上記シリコン酸化膜上全面に厚さ約２０００ÅのＰＳＧ
   膜を低温ＣＶＤ法により形成する工程、上記シリコン酸
   化膜及び上記ＰＳＧ膜に接触用孔を設ける工程、 上記接触孔のうち上記エミッタ及び上記エピタキシャル
   成長層に設けられたものにのみ多結晶シリコン膜を形成
   する工程、 上記接触用孔に所望の配線を設ける工程、 とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。