JPH0416938B2 - - Google Patents

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JPH0416938B2
JPH0416938B2 JP57232953A JP23295382A JPH0416938B2 JP H0416938 B2 JPH0416938 B2 JP H0416938B2 JP 57232953 A JP57232953 A JP 57232953A JP 23295382 A JP23295382 A JP 23295382A JP H0416938 B2 JPH0416938 B2 JP H0416938B2
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕 この発明は、高信頼性のパツシベーシヨン膜を
有する半導体装置に関するもので、特に高耐圧の
パワーデバイス等に適用されるものである。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 半導体素子の信頼性は、半導体表面の安定化に
大きく依存しているため、素子表面の安定化を目
的として、種々のパツシベーシヨン膜が半導体装
置表面に形成される。特にプレーナ素子において
は、パツシベーシヨン膜として、シリコン基板に
クリーンな（主としてアルカリイオンを含まな
い）酸化膜やこの酸化膜がリンガラス層
（PSG）、窒化膜（SiN）、アルミナ膜（Al2O3）
等を積層被覆したものが使用されている。 上記のようなリンガラス膜、窒化膜或いはアル
ミナ膜等の無機絶縁膜においてはイオン汚染種の
拡散阻止能は大きいが、CVD（Chemical
Vapour Deposision）法やスパツタリング法等
の形成法を用いるため、無欠陥厚膜形成が困難
であり、素子耐圧が劣化しやすい、膜中電化密
度が高く、素子耐圧の劣化、コレクタ漏れ電流
ICBOの増加、電流増幅率hFEの劣化等を招き易い、
等の欠点を有している。 また、高耐圧素子ではイオン汚染や外部電解の
影響による分極を極力避ける必要があり、パツシ
ベーシヨン膜中の電荷密度が高いことによる素子
耐圧の劣化等の問題は特に顕著な問題となるた
め、上記のような無機絶縁膜は用いられない。 現在、高耐圧素子用のパツシベーシヨン膜とし
ては、厚膜形成が可能なポリイミド膜や低融点ガ
ラス膜或いは外部電界の遮蔽効果の高い半絶縁性
多結晶シリコン膜等が用いられている。 しかし、これらの膜はいずれも次のような欠点
を有している。すなわち、ポリイミド膜では、無
欠陥厚膜形成が可能であるが、有機樹脂特有の分
極現象が大きいため外部電界の影響を強く受け易
く、且つ吸湿性が高いという欠点がある。 低融点ガラスでは、アルミニウム配線上への膜
形成が困難であると共にシリコンとの熱膨張係数
の差が大きいため、クラツクの発生を引き起こし
易く歩留が低いという問題がある。 また、半絶縁性ポリシリコン膜では、基板シリ
コンと直接接触させて用いることにより高い電界
遮蔽効果を得られるが、膜中の結晶欠陥（トラツ
プ）密度が高いため基板から大きな逆電流が流れ
込むおそれがあると共に、形成温度が約600℃以
上と高いためアルミニウム電極配線形成以前にし
か膜形成を行なえないという制約がある。 〔発明の目的〕 本発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、汚染イオン種の高い拡散阻止能と、高い電界
遮蔽効果を有し、高信頼性、高耐圧の半導体装置
を提供しようとするものである。 〔発明の概要〕 すなわち、この発明に係る半導体装置では、所
定の方法によつて半導体基板に素子を形成し、電
極・配線を行つた後、少なくともハロゲン元素を
不純物として含んだアモルフアスまたは多結晶の
シリコンカーバイドを素子の保護膜として被着す
るものである。上記のような膜を使用すると、上
記膜が半絶縁性のため高い電界遮蔽効果を得られ
ると共に、膜中トラツプ密度が極めて小さいため
に汚染イオン種に対しては高い拡散阻止能を持た
せることができる。 〔発明の実施例〕 以下図面を参照してこの発明の一実施例につき
説明する。第１図の断面図にはプレーナ型トラン
ジスタの場合を示す。まずN-オンN+シリコン基
板１１上に所定の方法によつてベース領域１２と
およびガードリング領域１３を同時に形成した
後、エミツタ領域１４およびチヤネルカツト領域
１５を形成する。 その後、シリコン基板１１上のシリコン酸化膜
１６におけるコンタクトホールを介し所定の各領
域と接続するアルミニウム電極・配線１７を形成
する。 次に放電周波数13.56MHz、真空度0.5torr、温
度350℃、出力400Wの条件のプラズマCVD法に
よつて、SiXnYo（Ｘ＝Ｈ：水素、Ｙ＝ハロゲン元
素、ｍ＋ｎ＝４）とC3H8（プロパン）と微量の
N2O（一酸化窒素）ガスとを反応させ、窒素、酸
素、水素およびハロゲンとを含むアモルフアスシ
リコンカーバイト層１８を保護膜として約1.0μの
膜厚で形成する。 尚、下図にアモルフアスシリコンカーバイド
層、多結晶シリコンカーバイド層を形成する場合
のソースガスと添加不純物源の一例を示してお
く。
〔発明の効果〕
第３図には、従来のPSG膜、SiN膜或いはポリ
イミド膜をパツシベーシヨン膜として有する
NPN型トランジスタと、この発明によるアモル
フアスシリコンカーバイド膜をパツシベーシヨン
膜として有するNPN型トランジスタとに、ベー
ス・コレクタ電圧VCB＝600V、温度150℃に設定
するBT（Bias Temperature）試験を500時間に
渡つて行つた後のコレクタ漏れ電流ICBOを示す。
この図で明らかなように、本発明によるパツシベ
ーシヨン膜を有するものではBT試験によつても
殆んどICBOの増加が認められない。このような効
果は、アモルフアスシリコンカーバイド膜がNa、
H2Oに対する高い不純物拡散阻止能を有するた
めと推定できる。 第４図にはNaとH2O（水）およびD2O（重水）
をチツプ表面に故意に導入する処理した後におけ
るチツプ表面に形成された膜厚約2500Åの保護膜
中のNa（ナトリウム）およびＤ（重水素）の深さ
方向の分布をIMA（Ion Micro Analyzer）によ
つて分布した結果を示したものである。 すなわち、順に曲線Ａ，A′，Ｂ，Ｃは、それ
ぞれアモルフアスシリコンカーバイド膜中のナト
リウム分布、アモルフアスシリコン膜中の重水素
分布、PSG膜中の重水分布、シリコン酸化膜中
のナトリウム分布であり、この図から明らかなよ
うに例えばシリコン酸化膜では、シリコン結晶と
の界面付近にナトリウムが集中して分布するのに
対し、アモルフアスシリコンカーバイド膜では表
面付近の約300Å付近までにしか拡散していない
ことがわかる。 尚、多結晶シリコンカーバイド膜でも上記と殆
んど同一の試験結果が得られる。 また、勿論、アモルフアスシリコンカーバイド
および多結晶シリコンカーバイドは、半絶縁性で
あるため高い電界遮蔽効果を有している。 さらに、アモルフアスシリコンカーバイド膜は
低温（およそ350℃）で形成できるため、アルミ
ニウム等による電極、配線層を形成した後の形成
が可能である。 以上のようにこの発明によれば、汚染イオン種
に対する高い拡散阻止能と高い電界遮蔽効果を有
する高信頼性、高耐性の半導体装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置
を示す図、第２図はこの発明の他の実施例を示す
図、第３図はBT試験後のコレクタ漏れ電流を示
す図、第４図は保護膜中のNaおよびＤ（重水素）
の分布を示す図である。 １１……N+オンN-シリコン基板、１６……シ
リコン酸化膜、１７……電極・配線層、１８……
アモルフアスシリコンカーバイド層、２１……メ
サ溝、２２……アモルフアスシリコンカーバイド
層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の素子領域が形成された半導体基板と、
    この半導体基板上に形成された絶縁膜および電
    極・配線層および保護膜とを備えた半導体装置に
    おいて、上記保護膜は不純物組成としてハロゲン
    元素を含んだアモルフアスまたは多結晶のシリコ
    ンカーバイドより構成され、上記保護膜に含まれ
    る不純物のシリコンに対する組成比がこの不純物
    とシリコンとが形成する化合物の化学量論組成の
    約1/10以下であることを特徴とする半導体装置。 ２ 上記保護膜に含まれる不純物はハロゲン元素
    の他にさらに水素、酸素、窒素いずれかが含まれ
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の半導体装置。 ３ 上記保護膜が半導体基板に直接被着されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
    ２項いずれか記載の半導体装置。 ４ 上記保護膜が絶縁膜、電極・配線層を介して
    半導体基板上に形成されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項乃至第２項いずれか記載の
    半導体装置。 ５ 上記保護膜上に絶縁層が積層被着されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４
    項いずれか記載の半導体装置。
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