JPS62122174A - 電界効果半導体装置および製造方法 - Google Patents

電界効果半導体装置および製造方法

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JPS62122174A
JPS62122174A JP60262808A JP26280885A JPS62122174A JP S62122174 A JPS62122174 A JP S62122174A JP 60262808 A JP60262808 A JP 60262808A JP 26280885 A JP26280885 A JP 26280885A JP S62122174 A JPS62122174 A JP S62122174A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
insulating film
field plate
field
film
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JP60262808A
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Kazunari Matsumoto
一成 松本
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NEC Corp
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NEC Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明はフィールドプレート電極による素子分離法を用
いた・4界効果トランジスタ、%はMIS形゛成界効果
トランジスタの構造8よびその製造方法に関する。
(従来の技術) 現今、一般に便用される半導体集積回路装置の素子間分
離領域またはフィールド領域は、シリコン基板内に深く
埋設するように形成した厚いシリコン酸化膜から成る。
この厚膜シリコン酸化膜を用いると絶縁耐圧が向上しM
OSゲートSよび配線による寄生容量を減少せしめると
共に、回路装置を平担化して段差による配線切れなどを
防止し得るので製造技術上にも利するところが大きい。
しかし、この構造の半導体集積回路装置は放射線量の多
い環境(例えば宇宙空間)で使用されると素子分離機能
が全く破壊され多量のリークIIL流を発生することが
見出されている。この絶縁の劣化原因はプロトンなどの
素粒子、電子線またはX線などの電離性放射線を多量に
受けた際シリコン酸化膜内に生じる電離現象によるもの
であることが明らかにされている。通常、シリコン酸化
膜は電離性放射線を多量に受けると′電離しその内部に
多量の電子−正孔対を発生するが、易動度の大きな電子
は殆んどが霧散して残らないので正に帯電すると共にシ
リコン基板との境界に多数の界面準位を形成するよう作
用して基板との境界面に清って担体の移動可能領域を形
成するようになる。すなわち、素子間に多量のリーク電
流を発生せしめるようになる。公表された実験データに
よると。
この電離現象はシリコン酸化膜の膜厚が厚くなる程著し
く膜厚(tox)の2〜3乗に比例して劣化するので、
一般にLOCO8(ロコス)構造と言われている0、6
μmを超える厚膜のフィールド絶縁膜を備える電界効果
トランジスタは宇宙空間では全く使用することができな
い。特にNチャネル形MOSトランジスタは著しく大き
な影響を受け。
人工衛星搭載用として要求される10’Rad(Si)
の放射線耐量に対し辛うじて10’Rad(8i)  
を満たし得る程度である。
従って1人工衛星搭載用の集積回路装置では。
フィールド絶縁膜を膜厚o、01〜0.1μm程度の薄
いシリコン酸化膜で形成し、このフィールド°絶縁膜上
に基板と同電位に設定したフィールドプレート絶縁法が
有効な一手段として用いられる。
(発明が解決すべき問題点) しかしながら、この放射線耐量が強化された従来の半導
体集積回路装置に2けるソース、ドレイン領域は、ゲー
ト電極とは自己整合で形成されるがフィールド・プレー
ト電極とは自己整合され々い。すなわち、ソース、ドレ
イン領域とフィールド・グレート電極とはそれぞれ独立
のパターニングで形成されるので、素子はマスク・パタ
ーンの合わせ余裕分だけ大きくなり高密度形成に支障を
与える。また、このマスク・パターンの合わせ部分には
稍々厚いシリコン酸化膜が形成されるので、放射線耐量
を弱化させる。更にソース、ドレイン領域とゲート電極
との配置関係を平面上で調べると1通常、ゲート電極は
ソース、ドレイン間に生じるチャネル性漏減電流を防止
する目的でフィールド・プレート電極の端部と重なるよ
うに長目に形成されるので、このようにマスク・パター
ンの合わせ余裕分を必要とするものではソース、ドレイ
ン間を横切るゲート長は余裕分の2倍に相当する分だけ
一層長目のものとなる。従って、ゲート電極とシリコン
基板間の容量を増加させ高周波領域に2ける動作速度を
低下させる。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記の情況に鑑み、ソース。
ドレイン領域とフィールド・プレート電極との間に存在
した従来のマスク・パターンの合わせ余裕分に基づく問
題点を解決した電界効果トランジスタSよび製造方法を
提供することである。
(発明の構成) 本発明の電界効果トランジスタの構造は、半導体基板と
、前記半導体基板の一主面を被覆するゲート絶縁膜とほ
ぼ等しい薄い膜厚のフィールド絶縁膜と、前記フィール
ド絶縁膜上に形成され前記半導体基板と同電位に設定さ
れる多結晶シリコン・フィールドプレート成極と、前記
多結晶シリコン、フィールドプレート電極Sよび多結晶
シリコン・ゲート−極とそれぞれ自己整合で形成される
ソース、ドレイン領域とを備えることを含む。
また1本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、シ
リコン基板の一主面に薄い膜厚のフ(−ルト°絶縁膜を
形成する工程と、前記薄膜の)4−ルド絶縁膜上に複数
個の多結晶シリコン・フィールドプレード鑞極を互いに
離間して選択的に形成する工程と、前記多結晶シリコン
・フィールドプレート電極を含む基板全面に耐熱酸化性
被膜を被着せしめる工程と、前記耐熱酸化性の被着膜を
フィールドプレード電極間の前記離間領域上を除き全て
除去する耐熱酸化性被着膜の選択的除去工程と、前記離
間領域上の耐熱酸化性被着膜をマスクとして多結晶シリ
コン自フィールドプレート・成極表面に酸化シリコン絶
縁膜を形成する熱酸化工程と、前記離間領域上の耐熱酸
化性被着膜を下部の薄膜フィールド絶縁膜と共に除去す
る耐熱酸化性マスク膜の除去工程と、前記マスク除去工
程により露出する前記離間領域のシリコン基板面にゲー
ト絶縁膜2多結晶シリコン・ゲート電極およびシリコン
基板保護膜をそれぞれ形成するパターニング工程と、前
記離間領域を取り囲む多結晶シリコン・フィールドプレ
ート電極および多結晶シリコン・ケート電極をマスクと
してソース8よびドレイン領域をそれぞれ形成する半導
体不純物のイオン注入工程とを含む。
(問題点を解決するための手段) すなわち1本発明によれば、ソースおよびドレインの各
領域は多結晶シリコンから成るゲート8よびフィールド
拳プレート電極の双方をマスクとして自己整合によりそ
れぞれ形成される。
(作用) 従って、ソース、ドレイン領域とフィールド・グレート
電極との間に存在していた従来のマスクパターンの合わ
せ余裕分は全く消滅されるので。
これに基因していた従来の問題点を全て解消せしめ得る
。以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
(実施例) 本発明の電界効果トランジスタの構造は製造方法の発明
の説明と共に明らかとなし得る。
第1図(a)〜(g)は本発明をNチャネル形MO8−
141界効果トランジスタに実施した場合の一実施例を
示す工程順序図である。
まず、1lE1図(a)に示すように、P形シリコン基
板1の一主面には膜厚0.01〜0.1μmのきわめて
薄いフィールド絶縁膜2が形成され、ついでチャネル−
ストッパーのP 領域3a*3b*3cと多結晶シリコ
ン・フィールドプレー)’電極4a。
4b、4Cがマスク・パターンニングによりそれぞれの
位置に選択形成される。ここで900℃程度の@度で熱
酸化処理を行ない多結晶シリコン・フィールドプレート
電極4a、4b、4c上にシリコン酸化膜5aw 5 
b 、 50をそれぞれ形成し〔第1図(b) ) 、
ついで耐熱酸化性被膜(例えば。
シリコン窒化膜)6およびフォト・レジスト7を第1図
(C)に示すように被着または塗布する。ここで耐熱酸
化性被膜6およびフォトレジスト7を等速にエツチング
し、更にシリコン酸化膜5a。
5b25よび5Cをマスクとして耐熱酸化性被膜6の除
去を続けると、多結晶シリコン・フィールドプレード−
極4a、41)Eよび4Cにそれぞれ取り囲まれた島状
領域内には耐熱酸化性被膜6からなるマスク61gよび
6bがそれぞれ残る。〔第1図(d)〕。
この際、シリコン酸化膜5a、5b、Bよび5cは多結
晶シリコン・フィールドグレー)tfflに対するエツ
チング・ストッパーとしてそれぞれ振舞う。ついで、こ
の耐熱酸化性マスク5a、5bを残したまま熱酸化処理
を行ない多結晶シリコン・フィールドプレート電極の表
面にシリコン酸化絶縁被膜sa、sbgよび8Cをそれ
ぞれ被着させ。
更に全てのマスクを下地のフィールド°絶縁膜と共に除
去すると第1図(e)のよび(f)をそれぞれ得ること
ができる。このマスク除去工程には異方性エツチング技
術を用いればよい。かくして多結晶シリコン・フィール
ドプレート電極4b、4cで取り囲まれたシリコン領域
上にゲート絶縁膜と等しい膜厚のシリコン酸化絶縁膜お
よび多結晶シリコン電極9をそれぞれ選択形成し自己整
合によりソース、ドレインの各領域11″Bよび12を
それぞれ形成すれば、第1図tg)に示す如きNチャネ
ル形MO8電界効果トランジスタを得る。ここで、符号
10は多結晶シリコン電極9と同時に形成された多結晶
シリコン配線導体である。
第1図(g)から明らかなように1本発明の製造方法に
よる電界効果トランジスタはソース8よびドレイン領域
11:8よび12の縁端が多結晶シリコン働フィールド
プレート′成極4bgよび4cの端部とそれぞれ重なり
合い、従来の如きマスク・パターンの合わせ余裕分を有
しない構造に形成される。一般にゲート絶縁膜とフィー
ルド絶縁膜とは膜厚を互いに異にしても差支えないが1
%にフィールド絶縁膜は0.01〜0.1μm程度の薄
い膜厚とする方が放射線耐量を強化する上で望ましい結
果を生む。
以上はNチャネル形M OS 電界効果トランジスタの
実施した場合を説明したが、その他のPチャネルMO8
またはCMOBの各MOS形は勿論。
通常のMIS形電界効果トランジスタについて広〈実施
し得ることは明らかである。
第2図は本発明をCMO8形電界効果トランジスタに実
施した場合の一実施例を示す断面構造図で、第1図と共
通する部分はこれと同一符号で表わされている。本実施
例によれば、Nウェル領域13内のソースおよびドレイ
ンの各領域148よび15%同様に多結晶シリコン−フ
ィールドプレート1を極16a、16b  Eよび多結
晶シリコン電極17と自己整合によりそれぞれ形成され
る。ここで、18a、18b  はそれぞれ多結晶シリ
コ7’フイールドプレート電極の絶縁被着膜である。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明の電界効果トランジ
スタはゲートSよびフィールド・プレート電極とそれぞ
れ自己整合されたソースおよびドレイン領域を備え、従
来のマスク・パターニングによるマスクの合わせ余裕分
をへたない素子構造を有しているので、集積度向上にき
わめて大きく寄与し得る。また、ソース、ト°レインを
横切るゲート長についても従来構造の如くマスク余裕分
を見込む必要がなく必要最小限の長さに押さえ込むこと
ができるので、従来のようにゲート電極とシリコン基板
との間の容量を徒らに増加させて高周波特性を悪化せし
めることもない。更に、フィールド絶縁膜の膜厚をゲー
ト絶縁膜に等しく設定して且つ基板上に均一に形成し得
るので、耐放熱線特性を著しく強化せしめ得る。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(g)は本発明をNチャネル形MO8t
界効果トランジスタに実施した場合の一実施例を示す工
程順序図、第2図は本発明をCMO8形(界効果トラン
ジスタに実施した場合の一実施例を示す断面構造図であ
る。 1・・・・・・P形シリコン基板、 2°°・・°・薄
いフィールド。絶縁膜、3a、3b、3c・・・・・・
チャネル−ストッパー(P 層)、 4a I 4b 
l 4G t 16a。 16b・・・・・・多結晶シリコン・フィールドプレー
ト電極、5a 、5b 、5c・・・・・・シリコン酸
化絶縁膜。 6.6a、6b・・・・・・耐熱酸化性被着膜(シリコ
ン窒化膜→、7・・・・−・フォト・レジスト、8a1
8b。 8c、18a、18b・・・・・・多結晶シリコン・フ
ィールドプレート電極の絶縁被着膜、9.17・・・・
・・多結晶シリコン・ゲート電極、10・・・・・・多
結晶シリコン配線導体、11.12・・・・・・Nチャ
ネル電界効果トランジスタのソースSよびドレイン領域
(n++層)、13・−・・・・Nウェル領域、14,
15・・・用Pチャネル電界効果トランジスタのソース
Sよびドレイン領域(p++層)。 代理人 弁理士  内 原   音 第f 図 (f) 偽 f 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板と、前記半導体基板の一主面を被覆す
    るゲート絶縁膜とほぼ等しい薄い膜厚のフィールド絶縁
    膜と、前記フィールド絶縁膜上に形成され前記半導体基
    板と同電位に設定される多結晶シリコン・フィールドプ
    レート電極と、前記多結晶シリコン・フィールドプレー
    ト電極および多結晶シリコン・ゲート電極とそれぞれ自
    己整合で形成されるソース・ドレイン領域とを備えるこ
    とを特徴とする電界効果トランジスタ。
  2. (2)前記半導体基板が互いに導電形を異にする2つの
    領域を一主面に備え、前記領域のフィールド絶縁膜上に
    それぞれ独立に形成されそれぞれの領域と同電位に設定
    される多結晶シリコン・フィールドプレート電極と、前
    記多結晶シリコン・フィールドプレート電極および多結
    晶シリコン・ゲート電極とそれぞれ自己整合で形成され
    るチャネル形を互いに異にする2つの素子領域とを含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の電界
    効果トランジスタ。
  3. (3)シリコン基板の一主面に薄い膜厚のフィールド絶
    縁膜を形成する工程と、前記薄膜のフィールド絶縁膜上
    に複数個々の多結晶シリコン・フィールドプレート電極
    を互いに離間して選択的に形成する工程と、前記多結晶
    シリコン・フィールドプレート電極を含む基板全面に耐
    熱酸化性被膜を被着せしめる工程と、前記耐熱戚化性の
    被着膜をフィールドプレート電極間の前記離間領域上の
    除き全て除去する耐熱酸化性被着膜の選択的除去工程と
    、前記離間領域上の耐熱酸化性被着膜をマスクとして多
    結晶シリコン・フィールドプレート電極表面に酸化シリ
    コン絶縁膜を契約する熱酸化工程と、前記離間領域上の
    耐熱酸化性被着膜を下部の薄膜フィールド絶縁膜と共に
    除去する耐熱酸化性マスク膜の除去工程と、前記マスク
    除去工程により露出する前記離間領域のシリコン基板面
    にゲート絶縁膜、多結晶シリコン・ゲート電極およびシ
    リコン基板保護膜をそれぞれ形成するパターニング工程
    と、前記離間領域を取り囲む多結晶シリコン・フィール
    ドプレート電極および多結晶シリコン・ゲード電極をマ
    スクとしてソースおよびドレイン領域をそれぞれ形成す
    る半導体不純物のイオン注入工程とを含むことを特徴と
    する電界効果トランジスタの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3937502A1 (de) * 1989-02-10 1990-08-16 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung mit einem feldabschirmelement und verfahren zu deren herstellung
US5225704A (en) * 1988-07-08 1993-07-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Field shield isolation structure for semiconductor memory device and method for manufacturing the same

Cited By (3)

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