JPS63307757A - 耐放射線型半導体装置 - Google Patents

耐放射線型半導体装置

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JPS63307757A
JPS63307757A JP62144439A JP14443987A JPS63307757A JP S63307757 A JPS63307757 A JP S63307757A JP 62144439 A JP62144439 A JP 62144439A JP 14443987 A JP14443987 A JP 14443987A JP S63307757 A JPS63307757 A JP S63307757A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
field insulating
conductor
radiation
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP62144439A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Shirasaki
白崎 正弘
Michihiko Hasegawa
長谷川 充彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP62144439A priority Critical patent/JPS63307757A/ja
Publication of JPS63307757A publication Critical patent/JPS63307757A/ja
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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】 [概要] フィールド絶縁膜中に導電体を埋没し、それに負電位を
与えた構造にする。そうすれば、放射線を受けても誤動
作しないICが得られる。
[産業上の利用分野] 本発明は耐放射線型半導体装置に関する。
半導体装置にMis電界効果トランジスタ(MI S 
F E T ; Metal In5ulator S
em1conductor Field Effect
 Transistor )があり、その著名なものに
MOS電界効果トランジスタ(MOSFET; Met
al 0xide Sem1conductor F 
E T)が知られている。このMOS)ランジスタは高
集積化、高密度化が容易なために、メモリやその他の電
子回路を構成する集積回路(IC)として極めて汎用さ
れているものである。
しかし、このMOSトランジスタは構造上から外部の影
響を受けて破壊され易く、その十分な対策が要望されて
いる。
し従来の技術と発明が解決しようとする問題点]第4図
はnチャネルMOS I C(MOS )ランジスタか
らなるIC)の断面図を示しており、1はp型シリコン
基板、2はゲート電極、3はゲート絶縁膜、4はn型ソ
ース領域、5はn型ドレイン領域、6はフィールド絶縁
膜で、図には2つの素子を示している。各素子は膜厚数
千人の厚い酸化シリコン(Si02)からなるフィール
ド絶縁膜6によって分離され、各素子はゲート電極に印
加するゲート電圧VGによってソース・ドレイン間を流
れる電流が制御され、ソース・ドレイン間がオン・オフ
するのが基本動作である。なお、図中のVDはソース・
ドレイン間に印加するドレイン電圧を示す。
ところで、最近、電子回路が人工衛星などに搭1載され
て宇宙空間に配置されており、そのような電子回路を構
成しているMO3ICはγ線やX線などの電離性放射線
を受けることになる。そうすると、nチャネル素子につ
いては、素子間を分離しているフィールド絶縁膜の下に
寄生のチャネルが形成されて、電子回路が正常に動作し
なくなると云う重大な問題が起こる。
第5図はその問題点を示す図で、同図には第4図と同一
の部位に同一記号が付けである。図のように、高エネル
ギーをもったTvAなどの電離性放射線が入射すると、
絶縁膜が電離してフィールド鞄縁膜6中に電子−正孔対
が発生する。そのうち、電子は動きが速くて、速やかに
絶縁膜6の外へ散逸するが、正孔は電子に比べて動作が
遅いために、その正孔の一部が絶縁膜(Si02膜)6
に捕えられて固定した正電荷 となる。かくして、フィ
ールド絶縁膜が正に帯電すると、フィールド絶縁膜6下
のp型シリコンがn型に反転して、そこにチャネルが形
成され、隣接するソース領域とドレイン領域とが電気的
に接続してリーク電流27を生じ、誤動作を起こすよう
になる。
尚、従来よりフィールド絶縁膜の下にはチャネルカット
層を形成することが公知であり、例えば、p型シリコン
とフィールド絶縁膜との界面にp型チャネルカット層を
設けることが通例になっている。しかしながら、上記の
放射線が照射して、且つ、それが累積されると、通常の
チャネルカット層では十分に反転防止の役目を果たせな
い。従って、従来からのチャネルカット層だけでは高エ
ネルギーをもった放射線の防御にはならないものである
さて、上記のようにn反転が形成されると、最早その電
子回路は正常動作ができなくなり、宇宙空間で半永久的
に動作する必要のある人工衛星は重大な障害を来たす。
従って、宇宙空間に配設されるような電子回路を構成す
るICは、放射性障害を起こさない超高信頼性が要求さ
れる。
従来からもこの重大な問題点に着目して、その対策が考
案されており、例えば、フィールド絶縁膜を熱生成した
5iO9膜と気相成長(CVD)法で被着した5i02
膜とを積層した2N構造のフィールド絶縁膜に形成する
と云う提案がある(信学技報5SD85−16.p25
(1985)参照)。そうすれば、CVD被着5i02
膜の方に正電荷がトラップされ易くて、熱生成5i02
膜には電荷が溜りにくいので、p型シリコンの反転が防
止されると云うものである。
また、他の方法として、フィールド絶縁膜の周囲に高濃
度なp+型ガードハンドを設けると云う提案がある(I
EEE Trans on Nuclear 5cie
nce、 Vol、N5−33. No、6.p150
5(1986)参照)。即ち、フィールド絶縁膜下のn
反転はやむを得ないが、隣接するソース・ドレイン間の
リークを阻止すると云う方法である。
更に、他の方法として、フィールド絶縁膜の上に金属導
体を被覆して、その金属導体を最低電位に保ことにより
フィールド絶縁膜中の電場を消して、電離性放射線を受
けた場合にもフィールド絶縁膜中のシリコンとの境界付
近に正孔を溜り難くすると云う提案もある(特開昭61
−102779号参照)。
しかしながら、これらの方法はいずれも消極的な防止法
で、フィールド絶縁膜が帯電しても反転し難いようにす
る方法であったり、あるいは、反転してもリークを阻止
する方法であって、決定的なチャネル防止、リーク防止
策とは云えない。
本発明はこれらの方法とは異なり、積極的なチャネル防
止策、即ち、フィールド絶縁膜中の正電荷を絶えず除去
する方策を施した半導体装置を提案するものである。
[問題点を解決するための手段] そのビ的は、第1図に示す原理図のように、フィールド
絶縁膜6の中に導電体7を埋没して、該導電体に負電位
V。を与えた構造を有する半導体装置によって達成され
る。
[作用コ 即ち、本発明は、フィールド絶縁膜中に導電体を埋没し
、それに負電位を与える構造にするもので、そうすると
、放射線を受けて電子−正孔対が発生し、正孔がフィー
ルド絶縁膜にトラップされて正電荷が生じても、導電体
が正電荷を吸い上げて、常時フィールド絶縁膜にはチャ
ージがなく、絶縁膜下はn反転することなく、従って、
放射線を受けても誤動作しなくなる。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第2図は本発明にかかる半導体装置(MOS)ランジス
タ)の断面図を示しており、第4図と同一部位には同一
符号が付けであるが、その他の7は導電性多結晶シリコ
ン膜、8はカバー絶縁膜。
12はゲート電極2からの導出配線、 14.15はそ
れぞれソース領域4およびドレイン領域5からの導出配
線、17は多結晶シリコン膜7からの導出配線。
■oは負電位である。
このように、本発明はすべてのフィールド絶縁膜6に導
電性多結晶シリコン膜7を埋没させておく構造で、かく
して、放射線照射による誤動作を皆無にするものである
且つ、このような半導体装置の作製は比較的容易であり
、次に、第3図(a)〜(e)に示す工程順断面図によ
って形成方法の概要を説明する。
第3図(a)参照;p型シリコン基板1のフィールド絶
縁膜形成部分を選択的に異方性エツチングして除去し、
凹部領域21を形成する。
第3図(bl参照;次いで、熱酸化して前記凹部領域2
1を含む表面に膜厚2000〜2500人程度のSiO
□度量2膜化2する。
第3図(C)参照;次いで、凹部領域21を除く表面に
レジスト膜23のマスクを形成して、硼素をイオン注入
する。これは、後工程の熱処理によって通常のp型チャ
ネルカット層を画定するためである。
第3図(d)参照;次いで、レジスト膜を除去し、CV
D法によって導電性多結晶シリコン膜7を被着して凹部
領域21を埋没させ、更に、研磨して多結晶シリコン膜
7を凹部領域21のみに残存させ、表面の多結晶シリコ
ン膜を除去する。
第3図(e)参照;次いで、凹部領域上の多結晶シリコ
ン膜を除く表面に窒化シリコン膜24を選択的に形成し
、これをマスクにして酸化処理する。そうすると、多結
晶シリコン膜7の表面から酸化が進んで、上面に5i0
2膜25が生成され、合計膜厚6000人程度0多結晶
シリコン膜7を埋没したフィールド絶縁膜が作製される
。且つ、その熱処理により底面にもp型チャネルカット
層26が形成される。
以降は公知の製法でMOS)ランジスタ素子が作製され
る。尚、多結晶シリコン膜7からの導出配線は他の導出
配線と同時に後工程で形成される。
以上が形成方法の概要であるが、上記実施例のように、
本発明ににかかる構造は多結晶シリコン膜のような導電
体をフィールド絶縁膜に埋没させて、積極的に正電荷を
吸い取る構造で、確実にフィールド絶縁膜下のチャネル
形成が防止される効果がある。
[発明の効果] 上記の説明から明らかなように、本発明にかかる半導体
装置は宇宙空間において放射線を浴びてもフィールド絶
縁膜の帯電が防止され、絶縁膜下にチャネルが形成され
ずに、常時正しく動作する超高信頼性のICが得られる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を示す図、 第2図は本発明にかかる半導体装置の断面図、第3図(
a)〜(elはその形成方法の工程順断面図、第4図は
MO3ICの断面図、 第5図はその従来の問題点を示す図である。 図において、 1はp型シリコン基板、2はゲート電極、3はゲート絶
縁膜、   4はソース領域、5はドレイン領域、  
 6はフィールド絶縁膜、7は導電体、又は、導電性多
結晶シリコン膜、8はカバー絶縁膜、  Voは負電位
、27はリーク電流 を示している。 voV−ヒイ1L オわだ朗の原理eネ7M 第1図 ■ ント・9950月1−かか3手4停)ζ110 謙51
−湧oW第 2 図 第3図 MO3ICら新面図 第4図 夜し隅n臭と、i:T口 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  フィールド絶縁膜の中に導電体を埋没して、該導電体
    に負電位を与えた構造を有することを特徴とする耐放射
    線型半導体装置。
JP62144439A 1987-06-09 1987-06-09 耐放射線型半導体装置 Pending JPS63307757A (ja)

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JP62144439A JPS63307757A (ja) 1987-06-09 1987-06-09 耐放射線型半導体装置

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JP62144439A JPS63307757A (ja) 1987-06-09 1987-06-09 耐放射線型半導体装置

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JPS63307757A true JPS63307757A (ja) 1988-12-15

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JP (1) JPS63307757A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07115125A (ja) * 1993-10-14 1995-05-02 Nec Corp 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2004228305A (ja) * 2003-01-22 2004-08-12 Asahi Kasei Microsystems Kk 半導体装置の製造方法
JP2010258396A (ja) * 2008-06-16 2010-11-11 Fuji Electric Systems Co Ltd Mos型半導体装置
JP2014236178A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 信越半導体株式会社 半導体基板の評価方法
JP2018206934A (ja) * 2017-06-02 2018-12-27 株式会社日立製作所 炭化ケイ素半導体装置およびその製造方法

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