JPS62230042A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS62230042A
JPS62230042A JP61074896A JP7489686A JPS62230042A JP S62230042 A JPS62230042 A JP S62230042A JP 61074896 A JP61074896 A JP 61074896A JP 7489686 A JP7489686 A JP 7489686A JP S62230042 A JPS62230042 A JP S62230042A
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JP
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transistor
semiconductor layers
semiconductor
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integrated circuit
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JP61074896A
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Toshio Hara
利夫 原
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
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    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
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    • H01L27/092Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
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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〕 本発明は耐放射線性能を強化した半導体装置、特にCM
OS構造の半導体集積回路装置の構造に関する。
〔従来の技術〕
現今、一般に使用される半導体集積回路装置の素子間分
離□領域およびフィールド領域は、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J¥!膜のシリコン酸化膜を用いると絶縁耐圧が
向上しMOSゲートお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の表面を平坦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、この構造の半導体実績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り−7電流を発生せしめたり或い
はMOS電界効果トランジスタのゲートしきい値電圧(
VT )を変動せしめたりする。この絶縁の劣化原因は
プロトンなどの素子、電子線またはX線などの!憧性放
射線を多1に受けた際シリコン酸化暎内に生じる電離現
象〈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tt/C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霧散して残らないので正に帯電
し同時にシリコン基板との境界面に多数の界面準位を形
成するよう作用する。すなわち、基板との境か面に沿っ
て坦体の移動可能領域を形成して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(t ax )の2〜3乗に比例して
劣化する。従って、一般にLOGO8(ロコス)構造と
言われる0、6μmを超えるn嘆のフィールド絶縁膜を
備える電界効果トランジスタはその寄生MOS)ランジ
スタ効果が付勢されるため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電界効果トラン
ジスタはこの境界面のn形化現象によって著しい影響を
受け、人工衛星搭載用として要求さルる10’Rad(
Si)の放射線耐量に対し辛うじて10’Rad (S
t)を満たし得るにすぎなくなる。
従来、この対策には幾つかの解決手段が提案された。そ
の一つはフィールド絶縁膜を0.01〜0.1μm程度
に薄膜化すると共にこれを基板電位と等しく設定してこ
の領域における寄生MOS)2ンジスタ効果を非活性化
する所請シールド・ゲート絶縁法(またはフィールド・
プレート絶縁法)と呼ばれるものであり、他の一つは寄
生MOS)ランジスタ直下の基板領域にチャネル・スト
ッパより更に高濃度のP+半導体層を形成してこの領域
のn形化を防止しようとする方法である。これら開発さ
れた2つの解決手段はそれぞれ有効であるので、今日の
人工#車搭載用半導体集積回路装置に何れも用いられて
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、シールド・ゲート絶縁法では極端にピンホール
数の少ない薄膜形成技術を必要とする他マスク数も多い
ので製造技術上やや困難を伴なう。
一方、高濃度のP+半導体層を形成する絶縁法では時に
Nチャネル形電界効果トランジスタ側に新たな問題点が
生じる。すなわち、この絶縁法ではNチャネル形トラン
ジスタのソースおよびドレインを形成するN+半導体層
とこの高濃度のP+半導体層とは縁端を互いに接する形
となるのでそれぞれの接合耐圧が所望の5V(Vcc電
圧に相当する)に対して4V程度にまで低下する。従来
、この問題点はこれら2つの半導体層間にシリコン絶縁
膜を介在させ互いの接合を離間せしめる手段によって解
決される。しかしながら、かかる構造は半導体集積回路
装置の集積度を低下せしめるのみならず介在する7リコ
/絶縁膜が放射線耐量特性に悪影響を及ぼすようよう作
用するので好ましくない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の情況に鑑み、Nチャネル形電界
効果トランジスタにおける活性領域の接合耐圧を損うこ
となくきわめて高度に集積化し得る耐放射巌性能強化構
造を備えた半導体集積回路装置を提供することである。
〔発明の構成〕
本発明の半導体集積回路装置は、一導電形半導体基板と
、前記一導電形半導体基板上およびこの一部領域の他導
電形ウェル上にそれぞれ形成される互いに異なるチャネ
ル導電形の一対のMOS電界効果トランジスタと、前記
一対のMOS電界効果トランジスタにおける一方のNチ
ャネル形トランジスタのソースおよびドレインの各領域
と縦方向にそれぞれ縁端を離間して埋込まれる寄生MO
Sトランジスタ直下の一対のP1半導体層とを備えるこ
とを含む。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち、本発明によれば、従来、Nチャネル電界効果
トランジスタの寄生MO3)ランジスタ領域に形成され
ていた高濃度のP+半導体層は、ソースおよびドレイン
の各N+半導体層に接して穿かれた縦溝の底部にそれぞ
れ形成される。すなわち、Nチャネル形トランジスタの
ソースおよびドレインの各領域と縁端が接し合わないよ
うに縦方向にそ扛ぞれ離間して寄生MOSトランジスタ
の直下に設けられる。
〔作用〕
高#匿のP+半導体1−をこのような埋込み構造とする
と、ソースおよびドレインの各N+半導体層との接合耐
圧を低下させることなく寄生MOSトランジスタ領域を
非活性することができ、また、従来の如きシリコン絶縁
膜の介在も必要とせずこれによりNチャネル形MOS電
界効果トランジスタ領域の占有面積を著しく削減し得る
ので、放射線耐量のきわめて大きな0MOS構造の半導
体集積回路装置を通常の雰囲気で使用するものと同程度
の集積度を以って容易に構成せしめ得る。以下図面を参
照して本発明の詳細な説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示すCMOS半導体集積回
路装置の部分的断面図である。第1図には発明の主要部
のみが示されフィールド絶縁膜およびアルミ配線などは
意識的に省略されている。
ここで、本実施例はN形シリコン基板1と、この一部領
域のP形つェル2と、N形シリコン基板1およびP形つ
ェル2上にそれぞれ形成されたPチャネル形MOS電界
効果イランジスタQ1およびNチャネル形MOS電界効
果トランジスタQ。
と、上記Pチャネル形MOS電界効果トランジスタQ、
の寄生MOS)ランジスタ領域を非活性化するシールド
・ゲート電極3および4と、Nチャネル形MOS電界効
果トランジスタQ、のソースおよびドレイン領域5およ
び6に接するように穿設された縦溝底部にそれぞれ形成
された高濃度のP+半導体層7および8とを含む。こζ
で、第1図に付したその他のG□、G2および9および
1゜は上記トランジスタQt、Qtの多結晶シリコン電
極およびゲート絶縁膜をそれぞれ示し、また9および1
0はトランジスタQ1のソースおよびドレイン領域を形
成するP4半導体層を13および14は部分的に示した
フィールド絶縁膜および層間絶縁膜である。
本実施例ではPチャネル形MOS電界効果トランジスタ
Q4の寄生MOS)ランジスタはシールド・ゲート電極
3および4による公知のシールド・ゲート絶縁法によっ
て非活性化され、また、Nチャネル形MOS電界効果ト
ランジスタQ、の寄生MOS)ランジスタは高濃度P+
半導体層7および8によって同様に非活性化される。こ
の際、高一度P+半導体層7および8は縦溝内の底部に
ソース、ドレインのN+半導体層5,6とそれぞれ接合
を形成しないように縁端部を離して形成されているので
従来構造の如き接合間を分離するシリコン絶縁膜を介在
せしめずとも接合耐圧を損なうことはなはない。すなわ
ち、従来必要とされた接合分離間のシリコン絶縁膜を完
全に除去し得るのでNチャネル形MOS電界効果トラン
ジスタQ宜のチップ上の占有面積を通常の雰囲気で使用
するものと同程度にまで縮小し得る。実験の結果によれ
ば、本実施例の構造をもつ半導体集積回路装置はチップ
面積が縮小されたにもかかわらすNチャネル形トランジ
スタの寄生MOS)ランジスタに対する他−機能は人工
衛星塔載用の半導体装置に要求される10’Rad(S
i)の放射線照射後も充分保持され、且つソース、ドレ
インの各N+半導体層5,6とP+半導体層7,8との
間の耐圧も何等損われないことが確かめられている。
以上の実施例ではN形半導体基板にP形つェルを形成す
る場合を説明したが、基板およびウェルの導電形をそれ
ぞれ反転させた場合であっても本発明の実施は勿論可能
である。また、縦溝の穿設および層間絶lfk膜の平坦
化など幾つかの新規な工程が加わるが、これらは反応性
イオン・エツチング(RIE)技術およびエッチ・パッ
ク技術を用いれば製造技術上同等困難を伴なうことはな
い。
本発明の効果は従来構造との比較により更に一層深く理
解し得る。
紀2図は放射線耐量の強化された従来の半導体集積回路
装置の部分的断面図である。第2図には第1図との比較
を容易にする目的でN形半導体基板1にP形つェル2が
形成され、それぞれの領域上にPチャネル形MOS電界
効果トランジスタQ1およびNチャネル形MOS電界効
果トランジスタQ、が形成されたLOGO8構造の場合
が示されている。既に述べたように、Nチャネル形トラ
ンジスタQ!がかかる構造をとる場合にはソース、ドレ
インの各領域とP+半導体層との間にシリコン絶縁膜(
Sin)15をそれぞれ介在させる必要が! 生じるので面積占有率を異常に高める。すなわち、完成
されたデバイス全体の比較では通常の雰囲気で便用され
るものに対し30〜40% もチップ・サイズが大きく
なる。加えて、このシリコン絶縁膜15の介在により耐
放射線特性もその分だけ劣化する傾向を示す。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、通常の雰
囲気で使用されるものと同程度の集積度を以っ°C10
’Rad (Si)放射線照射雰囲気で充分動作し得る
cbtos構成の半導体集積回路を容易に構成すること
ができる。従って、人工’N星悟載用デバイスとして顕
著なる効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すCM OS半導体集積
回路装置の部分的断面図、第2図は放射線耐量の強化さ
れた従来の半導休業、漬回路装置の部分的断面図である
。 1・・・・・・N型シリコン基板、2・・・・・・P形
つェル、3.4・・・・・・シールド・ゲート電極sQ
1・・・・・・Pチャネル形MOS電界効果トランジス
タ、Q2・・・・・・Nチャネル形MOS電界効果トラ
ンジスタ、G、。 G、・・・・・・シリコンゲート電極、5および6・・
・・・・ソースおよびドレインを形成するN+半導体層
、7゜8・・・・・・高濃度P+半導体層、9,10・
・・・・・ゲート絶縁膜、11および12・・・・・・
ソースおよびドレインを形成するP+半導体層、13・
・・・・・薄膜のフィールド絶縁膜、14・・・・・・
層r!J絶縁膜、15・・・・・・シリコン絶R膜。 代理人 弁理士  内 原   2 日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電形半導体基板と、前記一導電形半導体基板
    上およびこの一部領域の他導電形ウェル上にそれぞれ形
    成される互いに異なるチャネル導電形の一対のMOS電
    界効果トランジスタと、前記一対のMOS電界効果トラ
    ンジスタにおける一方のNチャネル形トランジスタのソ
    ースおよびドレインの各領域と縦方向にそれぞれ縁端を
    離間して埋込まれる寄生MOSトランジスタ直下の一対
    のP^+半導体層とを備えることを特徴とする半導体集
    積回路装置。
  2. (2)前記一対のMOS電界効果トランジスタにおける
    他方のPチャネル形トランジスタの寄生MOSトランジ
    スタ領域がシールド・ゲートによって非活性化されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の半導体
    集積回路装置。
JP61074896A 1986-03-31 1986-03-31 半導体集積回路装置 Pending JPS62230042A (ja)

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