JPS61224355A

JPS61224355A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPS61224355A
Application number: JP60063425A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Okabe; 岡部　隆博; Kikuo Watanabe; 渡辺　喜久雄
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-06

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】〔発明の利用分野〕本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特にバイ
ポーラトランジスタを有する半導体装置及びその製造方
法に関するものである。

〔発明の背景〕

第１図は従来の半導体装置の一例を示す断面図である。

この図に示した半導体装置は、デバイスエレクトロニク
ス　フォーインテグレーティッドサーキッツアール・ニ
ス・ミューラー及び、ティー・アイ・カミンス（ジョン
ライレイ　アンドソンズ）第２３０頁（Ｄｅｖｉｃｅ　
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｆｏｒＩ　ｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ　Ｒ、Ｓ　、　Ｍｕｌｌｅｒ　＆
　Ｔ　、　Ｉ　。

Ｋａｍｉｎｓ　（ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ
）　ｐｐ−２３０）にも記載されている。第１図におい
て、１１は高濃度ｎ形シリコン層、１２はｎ形エピタキ
シャル層、１３はシリコン酸化膜、１４は多結晶シリコ
ン層、１５は電極である。

また、第２図は従来の別の半導体装置の一例を示す断面
図である。この図に示した半導体装置は、上述の文献第
２８９頁にも記載されている。第２図において、２１は
ｎ形シリコン基板、２２は高濃度ｎ形エピタキシャル層
、２３はｎ形エピタキシャル層、２４は高濃度Ｐ形分離
領域、２５は高濃度Ｐ影領域、２６は高濃度ｎ影領域、
２７はシリコン酸化膜、２８は電極である。

上記シリコン酸化膜１３．２７は、トランジスタを形成
する以前に、ｎ形エピタキシャル層１２゜２３の表面を
熱酸化法により厚く酸化することにより形成されている
。このような従来の半導体装置に電離性放射線を照射す
ると、トランジスタの電流増幅率の低下が生じることが
問題となっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の半導体装置の問題点を改善
し、電離性放射線耐量を増した半導体装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

前述のごとく、一般にバイポーラトランジスタに電離性
放射線を照射すると、電流増幅率の低下が生じることが
知られている。この原因は、電離性放射線照射により半
導体基板と酸化膜との間に界面準位が形成されると共に
、酸化膜中に正の固定電荷が多く形成、蓄積され、この
界面準位及び正の固定電荷を通して、正孔・電子の再結
合が生じ表面再結合電流が増加することによると考えら
れている。しかし、これらの界面準位及び正の固定電荷
は、酸化膜厚が薄いほど蓄積されにくいため、電離性放
射線耐量を増すために薄い酸化膜を形成することが必要
となる。

しかし、酸化膜厚を単に薄くシチだけでは、製造工程中
で生ずる各種のイオン性電荷等のため、初期特性が著し
く低下したり、低電流域の電流利得が低下したり、また
Ｂ−Ｔ処理等によるドリフトや信頼性の低下を招く。

そこで、本発明では、酸化膜とその上に形成した絶縁膜
の組み合わせにより、薄い酸化膜に対するイオン性電荷
の影響を防止するものである。また、酸化膜形成後、熱
処理、イオン拡散、イオン打込みなど各種の工程を経る
ことによる該酸化膜中及び該酸化膜と基板との間で、結
晶欠陥が生じたり、トラップ準位が増加したりするのを
防止するため、トランジスタ形成後に上記の複合膜すな
わち酸化膜及び絶縁膜を形成することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

第３図は本発明の半導体装置の実施例を示す断面構造図
である。

本実施例の半導体装置は、素子の形成された表面に、膜
厚の薄い、例えば５０〜２００人のシリコン酸化膜３３
を有し、このシリコン酸化膜３３の表面に、膜厚の厚い
例えば５００〜３０００人のリンけい酸ガラス膜（ＰＳ
Ｇ膜）３６が形成されている。

この複合膜により、電離性放射線照射による固定電荷の
蓄積が減少し、界面の影響が抑えられ。

バイポーラトランジスタの電流増幅率の低下を抑えるこ
とができる。具体的にこの効果の一例を示すと、現状の
バイポーラトランジスタに約１×１０５ｒａｄ相当の電
離性放射線を照射したところ、電流増幅率が照射前の５
０％にまで低下していたが、本実施例の半導体装置では
約６Ｘ１０５ｒａｄ相当の電離性放射線を照射して、電
流増幅率が照射前の５０％に低下することが確認され、
放射線耐量の増加が示された。

なお１、本実施例ではバイポーラトランジスタとして縦
型ｎｐｎ　トランジスタが例示されているが。

縦型ｐｎｐ、横型ｎｐｎ、横型ｐｎｐ、ダイオード。

抵抗等のすべてのバイポーラトランジスタに有効である
ことはいうまでもない。また酸化膜としてシリコン酸化
膜、絶縁膜としてＰＳＧ膜を例示したがこれに限定され
ないことはいうまでもない。

第４図（ａ）、（ｈ）は、第３図に示した本発明の半導
体装置の製造方法の実施例を示す断面図である。

まず、第４図（ａ）に示すように、高濃度ｎ形シリコン
層４１上に公知の方法によりｎ形エピタキシャル層４２
を形成する。

次に、ｎ形エピタキシャル層４２表面全面に熱酸化によ
り膜厚２０００λ以上のシリコン酸化膜４３を形成し、
所定の領域に１例えば、シリコン酸化膜４３のウェット
エツチング、不純物拡散及びアニールを繰り返すことに
より、Ｐ形不純物領域４８、高濃度ｎ影領域４９を順次
形成する。シリコン酸化膜４３を公知の方法によりエツ
チングしてすべて除去する。その後、第４図（ｂ）に示
すように１例えば９５０〜１１００℃の高温酸素中で表
面を酸化し、膜厚５０〜２００人のシリコン酸化膜４６
を形成する。次に、リンけい酸ガラス（ＰＳＧ）を例え
ば低温ＣＶＤ法で堆積し、膜厚５００〜３０００人のリ
ンけい酸ガラス膜４７を形成する。

最後に、各々の所定の位置について、リンけい酸ガラス
膜４７及びシリコン酸化膜４６をエツチングし、電極４
５を設ける０本発明を用いた半導体装置は、平坦な表面
を有するので１段差による配線の切断を防止することも
できる。

第５図は本発明の半導体装置の別の実施例を示す断面構
造図である。

本実施例の半導体装置は、ｎ形エピタキシャル層５３の
表面に高濃度ｐ影領域５５を有し、横形ｐｎｐ　トラン
ジスタを形成し、ｎ形エピタキシャル層５３の表面領域
の高濃度ｐ影領域５５を除いた全面に高濃度ｎ影領域８
０を有している。また、素子の形成された表面に、薄く
平坦な熱膜厚の薄い１例えば５０〜２００人の表面が平
坦なシリコン酸化膜５６を有し、このシリコン酸化膜５
６の表面に、膜厚の厚い、例えば５００〜３０００人の
リンけい酸ガラス膜（ＰＳＧ膜）５７が形成されている
。このような構造のため、電離性放射線照射による固定
電荷の蓄積が減少し、界面の影響が抑えられると共に、
ｎ形エピタキシャル層５３の表面近傍における少数キャ
リア密度が、高濃度ｎ影領域８０によって低下し１表面
領域劣化の影響を抑えることができる。具体的にこの効
果の一例を示すと、現状の横形ｐｎｐ　トランジスタで
は。

電離性放射線照射前に対する照射後の電流増幅率の比が
、約３　Ｘ　Ｉ　Ｏ’　ｒａｄ相当の吸収線量で約８０
％であったものが１本実施例の半導体装置では、約３　
Ｘ　１０５ｒａｄ相当の吸収Ｍｃ盆で約８０％となり、
電離性放射線耐量が約１桁向上することが確認された。

なお、本実施例ではバイポーラトランジスタとして横型
ｎｐｎトランジスタが例示されているが、横型ｐｎｐ、
°縦型ｎｐｎ、縦型ｐｎｐ、ダイオード、抵抗等のすべ
てのバイポーラトランジスタに有効であることはいうま
でもない。まだ酸化膜としてシリコン酸化膜、絶縁膜と
してＰＳＧ膜を例示したがこれに限定されないことはい
うまでもない。

第６図（ａ）、（ｂ）は、第５図に示した氷見゛明の半
導体装置の製造方法の実施例を示す断面図である。

まず、第６図（ａ）に示すように、公知の方法により、
ｎ形基板６１上の所定の位置に、高濃度ｎ形埋込層６２
を形成し、次にｎ形エピタキシャルＭ６３を成長させ、
全面にシリコン酸化膜９３を形成する。その後、公知の
方法により、所定の位置にバタニニング、不純物拡散、
アニールを繰り返して、ｐ形分離領域６４．高濃度ｐ影
領域６５及び高濃度ｎ影領域９０を形成する。

次に、第６Ｓ　（ｂ）に示すように、公知の方法により
、シリコン酸化膜９３を全面除去し、約５０〜２００人
の厚さでシリコン酸化膜６６を熱酸化法により形成する
。その後、リンけい酸ガラス膜（ＰＳＧ膜）６７を５０
０〜３０００λの厚さで例えば低温ＣＶＤ法を用いて形
成する。続いて、各々の所定の位置について、リンけい
酸ガラス膜６７、シリコン酸化膜６６をエツチングし、
電極６８を形成する。

第７図は本発明の半導体装置のさらに別の実施例を示す
断面構造図である。

本実施例の半導体装置は、ｎｐｎトランジスタのコレク
タを形成するｎ形エピタキシャル層７３内にベースを形
成する高濃度ｐ影領域７５を有し。

高濃度Ｐ影領域７５内にエミッタを形成する高濃度ｎ影
領域９４を有し、高濃度ｐ影領域７５の表面近傍に高濃
度ｐ影領域１００を有している。また、素子の形成され
た表面全面に、膜厚の薄い例えば５０〜２００人のほぼ
平坦なシリコン酸化膜７６を有し、このシリコン酸化膜
７６の表面に、。

低温ＣＶＤ法で形成された膜厚の厚い例えば５００〜３
０００人のほぼ平坦なリンけい酸ガラス膜（ＰＳＧ膜）
７７が形成されている。

本実施例の半導体装置においても上記の実施例と同様の
効果を得ることができた。′ なお、上記実施例ではシリコン酸化膜３３゜４６．５６
，６６．７６の膜厚は５０〜２００人であったが、より
好ましい範囲としては５０〜１００人である。またリン
けい酸ガラス膜３６゜４７．５７，６７．７７の膜厚は
５００〜３０００人であったが、より好ましい範囲とし
ては１０００〜３０００人である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電離性放射線照
射による正の固定電荷の蓄積、界面準位の増加を防止し
、トランジスタの電流増幅率の低下を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体装置の一例を示す断面図。第２図は従来の別の半導体装置の一例を示す断面図、第
３図は本発明の半導体装置の実施例を示す断面図、第４
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第３図に示した本発明の半
導体装置の製造方法の実施例を示す工程断面図、第５図
は本発明の半導体装置の別の実施例を示す断面図、第６
図（ａ）、（ｂ）はそ九ぞれ第５図に示した本発明の半
導体装置の製造方法の実施例を示す工程断面図、第７図
は本発明の半導体装置のさらに別の実施例を示す断面図
である。１１．３１．４１・・・高濃度ｎ形シリコン層。１２．２３，３２，４２，５３，６３，７３・・・ｎ形
エピタキシャル層、１３，２７，３３，４３゜４６．５
６，６６．７６．９３・・・シリコン酸化膜、１４．２
９，３４，４４，５９，６９．７９・・・多結晶シリコ
ン膜、１５，２８，３５，４５，５８゜６８．７８−・
・電極、２１，５１，６１．７１−ｎ形シリコン基板、
２２，５２，６２，７２・・・高濃度ｎ形埋込層、２４
，５４．６４，７４．７５・・・高濃度ｐ形分離領域、
２５，５５，６５，１００・・・高濃度ｐ影領域、２６
，４９，８０，９０゜９４・・・高濃度ｎ影領域、３６
，４７，５７，６７゜７７・・・リンけい酸ガラス膜。

Claims

【特許請求の範囲】１、半導体基板と、該基板上に設けられたエピタキシャ
ル成長層と、該エピタキシャル成長層に設けられたベー
ス領域と、該ベース領域内に設けられたエミッタ領域と
を有するバイポーラトランジスタにおいて、上記エピタキシャル成長層の上部全面に設けられた厚さ
約１００Åのシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜の上
部全面に設けられた厚さ約２０００ÅのＰＳＧ膜とを有し、上記ベース領域の表面全面には該ベース領域と同一導電
型で該ベース領域より濃度の高い領域が設けられてなり
、上記エミッタ領域及び上記エピタキシャル成長層夫々と
配線の接触部分には多結晶シリコンを介在して成ること
を特徴とする半導体装置。２、半導体素子の形成された基板表面において、少なく
とも該半導体素子形成領域表面を覆う酸化膜を全面除去
し、９５０℃以上の高温条件下で膜厚５００Å以下の第
１の酸化膜を形成し、上記第１の酸化膜上に、５００℃
以下の低温条件下で膜厚２０００Å以上の第２の酸化膜
を形成する工程と、電極取り出し領域について上記第２
の酸化膜と第１の酸化膜をエッチングにより除去し、導
体配線用導電体を上記第２の酸化膜上及び電極取り出し
領域となる該基板表面に蒸着し、配線のパターニングを
行う工程と、上記導電体をマスクとして、エッチングに
より上記第２の酸化膜を除去する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。