JPH0669096B2 - 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ - Google Patents
絶縁ゲート型電界効果トランジスタInfo
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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Description
ものである。
半導体層を保護する目的から有機樹脂等の保護膜で覆わ
れている。
縁ゲート型電界効果トランジスタについて説明する。
成されている。そして、ゲート電極の上面を被うように
シリコン窒化膜からなるゲート絶縁膜が形成されてい
る。さらに、ゲート絶縁膜の上面には、アモルファスシ
リコン層が形成されている。そして、上記アモルファス
シリコン層の上面には、ソース電極およびドレイン電極
が前記ゲート電極を挟むように対向して配設されてい
る。
記アモルファスシリコン層、ソース電極、およびドレイ
ン電極がシリコン窒化膜、およびポリイミド樹脂からな
る絶縁保護膜によって被われている。
型電界効果トランジスタは、それ自体からの水(湿度)
の侵入、またはクラックの発生による水の侵入等による
特性の劣化を防止している。また、前記ソース電極ある
いはドレイン電極を形成しているP型またはN型のアモ
ルファスシリコン層上にアルミニウム電極が真空蒸着方
法によって形成される。上記真空蒸着方法は、アモルフ
ァスシリコン層とアルミニウム電極とを100℃ないし150
℃で、加熱処理を50時間程度行なっている。
常拡散して、電気的劣化をおこしてしまう。このため、
アルミニウムは、PI接合またはNI接合において、深く侵
入して接合特性を変質させてしまっていた。
は、アルミニウムのような金属を真空蒸着させるのでは
なく、酸化物導電膜を形成することが試みられている。
すなわち、P型アモルファスシリコンに対しては、酸化
スズからなる透光性導電酸化膜を、またN型アモルファ
スシリコンに対しては、酸化インジウムを主成分とする
透光性導電酸化膜(酸化スズを10重量%以下添加した酸
化インジウム)を密接させるということが試みられてい
る。
金属であるアルミニウム、または銀を形成させる方法が
知られている。
のごとき構造とすると、150℃で作製しても500時間まで
は、電気特性の劣化を10%以内に防ぐことができた。
じ条件で、500時間ないし2000時間経つと、初期の効率
が8.3%(1.05cm2)であったのが、その5%(500時
間)ないし25%(2000時間)に劣化(低下)する。
のアモルファス半導体と透光性導電酸化膜との界面に
は、透光性導電酸化膜からの酸素がアモルファス半導体
のシリコンと結びつき、酸化珪素膜を形成する。特に、
N型アモルファスシリコンは、リンガラスに、P型アモ
ルファスシリコンは、ホウ素ガラスになる。
縁ゲート型電界効果トランジスタの特性劣化の原因とな
ることが判明した。
体に比べて不安定でありかつ反応し易いため、絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタにおける劣化がアモルファス
シリコン中のシリコンにあることが判明した。
結晶または多結晶の結晶性を有する半導体を用いた場
合、その成分中のアモルファスシリコン分は、約50%と
なっているため、酸化スズ・インジウムや透光性導電酸
化膜との反応をアモルファスシリコンのみの場合に比べ
て約1/2とすることができる。
用いた場合においても、本質的に劣化特性を有すること
には変わりがなく、さらに抜本的な解決法が求められて
いた。
特性や信頼性を向上させることができる絶縁ゲート型電
界効果トランジスタを提供することを目的とする。
異常拡散を防ぐことができる絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタを提供することを目的とする。
効果トランジスタは、基板(1)と、当該基板(1)上
に、ゲート絶縁膜によって絶縁されるように形成された
ゲート電極(11)、(11′)と、前記基板(1)および
ゲート電極(11)、(11′)上に形成されたソース領域
(12)、(14)、ドレイン領域(14)、(20)、および
チャネル形成領域(13)、(13′)からなる非単結晶半
導体層(21)と、上記ソース領域(12)、(14)および
ドレイン領域(14)、(20)上に形成された炭化珪素半
導体層(22)と、当該炭化珪素半導体層(22)上に形成
された酸化物透光性導電膜(23)と、当該酸化物透光性
導電膜(23)および非単結晶半導体層(21)上に形成さ
れた窒化珪素膜(15)と、当該窒化珪素膜(15)上に形
成された有機樹脂保護絶縁膜(16)と、上記窒化珪素膜
(15)および有機樹脂保護絶縁膜(16)に開けられた開
口部を介して各領域と電気的に接続する電極(17)、
(18)、(19)とから構成される。
晶半導体層上には、たとえばSixC1−x(0<X<
1)からなる炭化珪素半導体層が形成されている。ま
た、炭化珪素半導体層上には、酸化物透光性導電膜が形
成されている。すなわち、酸化物透光性導電膜は、電極
と同じ導電性であり、オーム接触をしている。
炭化珪素半導体は、両接合界面における熱化学反応を防
止している。
ため、酸化物透光性導電膜から酸素が遊離しても炭化珪
素半導体の珪素と結合することがない。
らの酸素を阻止する働きをする。
ている非単結晶半導体層と電極が形成されている酸化物
透光性導電膜との間に炭化珪素半導体層を形成すること
によって、電極および酸化物透光性導電膜から非単結晶
半導体層へ反応し易い物質の異常拡散を防止できる。
とすることで、絶縁ゲート型電界効果トランジスタを劣
化させる原因を無くすことができた。
トランジスタにおける集積化構造の縦断面図である。
りなるゲート電極(11)、(11′)が厚さ0.2μm、幅
5μmとなるように第1のマスクを用いて作製される。
さらに、ゲート電極(11)、(11′)の上には、ゲート
絶縁膜がハロゲン元素雰囲気で1100℃の温度で酸化され
て30Åないし1200Åの厚さに形成される。
は、ホウ素を1PPMの濃度で注入したP型の真性の半導体
(I型珪素)が公知のプラズマ気相法または低温気相法
(LT CVD法)、光CVD法のごとき減圧気相法(LP CVD
法)により0.3μmの厚さに形成される。
た後、フォトレジストがコーティングされ、下側よりレ
ーザ光を照射して、ゲート電極(11)、(11′)の上方
以外のレジストが除去される。
ていたレジストは、除去されて酸化珪素のみを残存させ
る。
N型珪素半導体層(21)が500Åの厚さに形成される。
さらに、炭化珪素半導体層(22)、たとえばSixC
1−x(0<X<1ここではx=0.9)は、100Å以下の
厚さ、ここでは50Åの厚さに同一反応炉により連続して
形成される。
2)上に電子ビーム蒸着法により500Åの厚さで形成され
る。
電極(11)および(11′)の両端とその両端とを概略一
致させて、N型珪素半導体層(21)を形成させる。その
結果、ソース領域(12)とドレイン領域(14)とをゲー
ト電極(11)とセルファラインをして形成させる。
域(13)、N型ドレイン領域(14)、またはN型ソース
領域(14)、I型チャネル形成領域(13′)、N型ドレ
イン領域(20)のインバータ集積化構造を構成させる。
が作製される。この窒化珪素膜(15)は、透光性導電膜
(23)の表面、炭化珪素半導体層(SixC1−x)(2
2)の表面、N型珪素半導体層(21)の表面、真性の半
導体の表面、N型珪素半導体層(14)の表面、透光性導
電膜(23)の表面を覆って形成される。
ばかりでなく、領域(31)にも領域(30)と同様に形成
されている。
しくは、150℃ないし250℃の温度において、シランとア
ンモニアとを反応炉に導入し、そこに光エネルギーを供
給して水銀励起法による光CVD法により形成される。窒
化珪素膜(15)の厚さは、500Åないし1000Åの厚さに
形成させる。
護する絶縁物である有機樹脂保護絶縁膜(16)、たとえ
ばポリイミド樹脂は、約2μmの厚さに形成される。そ
し、窒化珪素膜(15)および有機樹脂保護絶縁膜(16)
には、電極用穴が開けられ、電源電極(VDD)(19)、
接地電極(Vss)(17)、出力電極(18)のアノードが
アルミニウムにより形成される。
の穴あけの時には、入力ゲート電極(11)、負荷のゲー
ト電極(11′)にも穴があけられ(図示せず)、インバ
ータ構造を有せしめた。
形成した絶縁物の樹脂からの水(湿度)、あるいは絶縁
物に生じたクラックなどからの水(湿度)が真性の半導
体、あるいはその他のN型の珪素半導体等に影響するこ
とを防ぐことに効果がある。
前記半導体層を保護する絶縁物を形成する際の不純物の
半導体層への影響を防ぐことができ、さらに前記電源電
極(19)、接地電極(17)、出力電極(18)のアノード
からの不純物拡散による半導体層への影響を防止するこ
とができる。特に、真性半導体のチャネル形成領域(1
3)に対する本発明の効果は大きいものがある。
たは多結晶構造のN型珪素半導体層(21)、炭化珪素半
導体層(22)SixC1−x(0<x<1)、透光性導電
膜(23)よりなり、かかるN−N−透光性導電膜接合と
した場合、この絶縁ゲート型電界効果トランジスタまた
は集積回路装置を150℃、1000時間の放置を行っても、
絶縁ゲート型電界効果トランジスタの特性の劣化による
変化がまったく見られず、従来の単にN型珪素半導体層
上に金属を積層した場合に比べてきわめて高信頼性を有
せしめることができた。
されている非単結晶半導体層と、電極が形成されている
酸化物透光性導電膜との間に炭化珪素半導体層を形成し
たため、絶縁ゲート型電界効果トランジスタの経年変化
による劣化を防止することができた。
トランジスタにおける集積化構造の縦断面図である。 1……石英基板 11、11′……ゲート電極 12……ソース領域 13……チャネル形成領域 14……ドレイン領域 15……窒化珪素膜 16……有機樹脂保護絶縁膜 17……接地電極 18……出力電極 19……電源電極 21……N型珪素半導体層 22……炭化珪素半導体層 23……透光性導電膜。
Claims (1)
- 【請求項1】基板と、 当該基板上に、ゲート絶縁膜によって絶縁されるように
形成されたゲート電極と、 前記基板およびゲート電極上に形成されたソース領域、
ドレイン領域、およびチャネル形成領域からなる非単結
晶半導体層と、 上記ソース領域およびドレイン領域上に形成された炭化
珪素半導体層と、 当該炭化珪素半導体層上に形成された酸化物透光性導電
膜と、 当該酸化物透光性導電膜および非単結晶半導体層上に形
成された窒化珪素膜と、 当該窒化珪素膜上に形成された有機樹脂保護絶縁膜と、 上記窒化珪素膜および有機樹脂保護絶縁膜に開けられた
開口部を介して各領域と電気的に接続する電極と、 から構成されることを特徴とする絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ。
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- 1989-10-20 JP JP1274697A patent/JPH0669096B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH02263474A (ja) | 1990-10-26 |
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