JPS63307757A - 耐放射線型半導体装置 - Google Patents
耐放射線型半導体装置Info
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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
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Landscapes
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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）。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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
。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144439A JPS63307757A (ja) | 1987-06-09 | 1987-06-09 | 耐放射線型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144439A JPS63307757A (ja) | 1987-06-09 | 1987-06-09 | 耐放射線型半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63307757A true JPS63307757A (ja) | 1988-12-15 |
Family
ID=15362238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62144439A Pending JPS63307757A (ja) | 1987-06-09 | 1987-06-09 | 耐放射線型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63307757A (ja) |
Cited By (5)
| 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 |
-
1987
- 1987-06-09 JP JP62144439A patent/JPS63307757A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| 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 |
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