JPS62114233A - 耐放射線性が強化された半導体装置 - Google Patents
耐放射線性が強化された半導体装置Info
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- JPS62114233A JPS62114233A JP25525285A JP25525285A JPS62114233A JP S62114233 A JPS62114233 A JP S62114233A JP 25525285 A JP25525285 A JP 25525285A JP 25525285 A JP25525285 A JP 25525285A JP S62114233 A JPS62114233 A JP S62114233A
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Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置にかかシ、とくに半導体集積回路素
子特性の耐放射線性同上に関するものである。
子特性の耐放射線性同上に関するものである。
近年、半導体集積回路全宇宙空間、原子炉周辺などで使
用する機会が増加しつつある。そのような厳しい環境中
におかれた半導体集積回路は種々の放射線損傷上受け１
回路の誤動作および破壊を生じ、システムの機能低下を
受けやすい。したがって放射線に強い半導体集積回路の
開発が望まれる。高集積回路の基本素子である絶縁ゲー
ト電界効果トランジスタ（以後、ＭＯＳ）ランジスタと
略す）およびバイポーラトランジスタの放射線損傷の主
な原因はシリコン酸化膜中への正電荷の蓄積とシリコン
酸化膜−シリコン界面における界面準位密度の増加であ
る。その結果、しきい値電圧の変動とリーク電流の増加
、あるいは電流増幅率の低下金もたらす。すなわち電離
放射線がシリコン酸化膜に入射すると多量の電子−正孔
対が生成する。その後、その一部は再結合して消滅する
が、一部はシリコン酸化膜に捕獲さｎる。を子の移動度
は大きく、正のゲート電圧のもとでは短時間で酸化膜外
に拡散するが、正孔は移動度が小さくその一部はシリコ
ン酸化膜内に捕獲さ詐、正の固定電荷が形成さｎる。ま
たシリコン酸化膜−シリコン界面に捕獲された正孔は界
面準位上形成すると言わ牡でいる。
用する機会が増加しつつある。そのような厳しい環境中
におかれた半導体集積回路は種々の放射線損傷上受け１
回路の誤動作および破壊を生じ、システムの機能低下を
受けやすい。したがって放射線に強い半導体集積回路の
開発が望まれる。高集積回路の基本素子である絶縁ゲー
ト電界効果トランジスタ（以後、ＭＯＳ）ランジスタと
略す）およびバイポーラトランジスタの放射線損傷の主
な原因はシリコン酸化膜中への正電荷の蓄積とシリコン
酸化膜−シリコン界面における界面準位密度の増加であ
る。その結果、しきい値電圧の変動とリーク電流の増加
、あるいは電流増幅率の低下金もたらす。すなわち電離
放射線がシリコン酸化膜に入射すると多量の電子−正孔
対が生成する。その後、その一部は再結合して消滅する
が、一部はシリコン酸化膜に捕獲さｎる。を子の移動度
は大きく、正のゲート電圧のもとでは短時間で酸化膜外
に拡散するが、正孔は移動度が小さくその一部はシリコ
ン酸化膜内に捕獲さ詐、正の固定電荷が形成さｎる。ま
たシリコン酸化膜−シリコン界面に捕獲された正孔は界
面準位上形成すると言わ牡でいる。
ま友、上述し次シリコン酸化膜中への正電荷の蓄積によ
る固定電荷の発生量と界面準位の発生量とは、シリコン
酸化膜−シリコン基板界面にかかる歪に大きく依頼して
いる。さらにシリコン酸化膜中に存在する水素は正孔と
相互依用し、プロトンとナシやすく、このグロントンが
正電荷の担体となり固定正電荷、界面準位発生に寄与す
る可能性が大きい。
る固定電荷の発生量と界面準位の発生量とは、シリコン
酸化膜−シリコン基板界面にかかる歪に大きく依頼して
いる。さらにシリコン酸化膜中に存在する水素は正孔と
相互依用し、プロトンとナシやすく、このグロントンが
正電荷の担体となり固定正電荷、界面準位発生に寄与す
る可能性が大きい。
従来の半導体装置では、配＃層間膜あるいは保護膜とし
てプラズマ中で化学気相成長したシリコン窒化膜が多く
用いら１ており、この膜は段差被覆性、および耐水性に
優れている。しかしながらこのシリコン窒化膜の歪は大
きく、かつ膜内に多くの容易に拡散しやすい水素を含ん
でいる。したがって通常の環境下において光分な信頼性
を持つ製造条件で炸裂しても、放射線環境下においては
半導体装置のシリコン酸化膜−シリコン界面領域に多大
な損傷を引き起こすという欠点がりシ、一方、化学気相
成長したシリコン酸化膜は歪が小さいが耐水性、稠密性
はシリコン窒化膜に劣るという欠点がめる。
てプラズマ中で化学気相成長したシリコン窒化膜が多く
用いら１ており、この膜は段差被覆性、および耐水性に
優れている。しかしながらこのシリコン窒化膜の歪は大
きく、かつ膜内に多くの容易に拡散しやすい水素を含ん
でいる。したがって通常の環境下において光分な信頼性
を持つ製造条件で炸裂しても、放射線環境下においては
半導体装置のシリコン酸化膜−シリコン界面領域に多大
な損傷を引き起こすという欠点がりシ、一方、化学気相
成長したシリコン酸化膜は歪が小さいが耐水性、稠密性
はシリコン窒化膜に劣るという欠点がめる。
本発明の目的は、上記の問題点を解決する九め新規の層
間膜あるいは保護膜の構造を有する半導体装置を提供す
る′ものである。
間膜あるいは保護膜の構造を有する半導体装置を提供す
る′ものである。
本発明の耐放射線性が強化された半導体装置は、半導体
集積回路の配線層間膜あるいは保護膜の少なくとも一方
を化学気相成長したシリコン窒化膜と化学気相成長した
シリコン酸化膜あるいはリンガラスとの２層構造として
、シリコン基板界面に１Ｑ ｄｙｎｅｓ Ｃｍ
から零までの圧縮応力が加わるようにしたこと、また、
この２Ｎ構造の少くとも一方の膜中に含′ｔｆ′Ｌる水
素の一部がハロゲン元素で置換されていること全特徴と
している。
集積回路の配線層間膜あるいは保護膜の少なくとも一方
を化学気相成長したシリコン窒化膜と化学気相成長した
シリコン酸化膜あるいはリンガラスとの２層構造として
、シリコン基板界面に１Ｑ ｄｙｎｅｓ Ｃｍ
から零までの圧縮応力が加わるようにしたこと、また、
この２Ｎ構造の少くとも一方の膜中に含′ｔｆ′Ｌる水
素の一部がハロゲン元素で置換されていること全特徴と
している。
すなわち、化学気相成長したシリコン窒化膜による歪音
化学気相成長したシリコン酸化膜（あるいはリンガラス
）により緩和し、シリコン基板界面に歪がかからない状
態あるいは弱い圧縮応力が加わる状態にする。すると放
射線照射による損傷は緩和さｎ、高い耐放射線性を有す
るようになる。
化学気相成長したシリコン酸化膜（あるいはリンガラス
）により緩和し、シリコン基板界面に歪がかからない状
態あるいは弱い圧縮応力が加わる状態にする。すると放
射線照射による損傷は緩和さｎ、高い耐放射線性を有す
るようになる。
耐水性、稠密性はシリコン窒化膜によシ確保さｎる。
さらに、化学気相成長したシリコン窒化膜あるいは化学
気相成長したシリコン酸化膜（またはりンガラス）中に
含まｎる水素がトランジスタの活性領域に徐々に拡散し
、放射線損傷を増大させる可能性全抑制するため、少な
くともいずれかの膜中の水素の一部を塩素わるいは弗素
等のハロゲン元素で置換し、拡散する水素量を減少させ
る。こｎは化学気相ｒＪＶ、長で用いる反応ガス全ハロ
ゲン化物にすることにより達成できる。
気相成長したシリコン酸化膜（またはりンガラス）中に
含まｎる水素がトランジスタの活性領域に徐々に拡散し
、放射線損傷を増大させる可能性全抑制するため、少な
くともいずれかの膜中の水素の一部を塩素わるいは弗素
等のハロゲン元素で置換し、拡散する水素量を減少させ
る。こｎは化学気相ｒＪＶ、長で用いる反応ガス全ハロ
ゲン化物にすることにより達成できる。
次に実施例により本発明の詳細な説明を行う。
以下Ｐ型シリコン基板上にポリシリコンゲート鵬Ｓトラ
ンジスタを形成し％ ２層のアルミニウム配線によシ各
素子間を接続する場合について述べるが。
ンジスタを形成し％ ２層のアルミニウム配線によシ各
素子間を接続する場合について述べるが。
他の半導体集積回路についても同様の構造音用いること
ができる。添附図第１ｉ’Ｎ（ａ＋から第１図（ｄｉは
本発明の一笑施例全各段階ごとに示したものであるＯ 第１図（ａ）はシリコン手導体基板１０１にトランジス
タ領域および素子分離領域を高い耐放射線性を示す製造
工程によシ形成した後、化学気相成長したシリコンｌｌ
ｌ化膜（あるいはリンガラス）からなる保護絶縁膜ｉ０
８’（ｒ堆積し、さらに第１層のアルミ配線１０９が終
了した姿態を示している。
ができる。添附図第１ｉ’Ｎ（ａ＋から第１図（ｄｉは
本発明の一笑施例全各段階ごとに示したものであるＯ 第１図（ａ）はシリコン手導体基板１０１にトランジス
タ領域および素子分離領域を高い耐放射線性を示す製造
工程によシ形成した後、化学気相成長したシリコンｌｌ
ｌ化膜（あるいはリンガラス）からなる保護絶縁膜ｉ０
８’（ｒ堆積し、さらに第１層のアルミ配線１０９が終
了した姿態を示している。
次に第１図ｆｂｌに示すごとく、化学気相成長したシリ
コン酸化膜（またはリンガラス）１１０’に堆積し、さ
らに化学気相成長したシリコン窒化膜１１１をシリコン
基板界面に歪がかからないか、弱い圧縮応力（１０ｄｙ
ｎｅｓ−ｃｍ 以下）が加わる膜厚条件で堆積する。
コン酸化膜（またはリンガラス）１１０’に堆積し、さ
らに化学気相成長したシリコン窒化膜１１１をシリコン
基板界面に歪がかからないか、弱い圧縮応力（１０ｄｙ
ｎｅｓ−ｃｍ 以下）が加わる膜厚条件で堆積する。
圧縮応力があまシ大きいと、素子の初期特性が劣化する
。膜厚および膜厚比は後工程も考慮して求めておく。ま
たこｔらの腹の化学気相成長の際に、例えば７ランのハ
ロゲノ化物を用いることによって膜中の水素をハロゲン
元素に置換す１ばさらに耐放射線性は同上する。
。膜厚および膜厚比は後工程も考慮して求めておく。ま
たこｔらの腹の化学気相成長の際に、例えば７ランのハ
ロゲノ化物を用いることによって膜中の水素をハロゲン
元素に置換す１ばさらに耐放射線性は同上する。
第１図（Ｃ１は配線層間膜にコンタクト孔を開は第２Ｎ
のアルミ配線１１２を行なった後の姿態を示す。
のアルミ配線１１２を行なった後の姿態を示す。
最後に第１図（ｄｌに示すように、保護膜として化学気
相成長したシリコン酸化膜（またはリンガラス）１１３
ｉ堆槓し、さらに化学気相成長したシリコン窒化膜１１
４ｔ−１層間膜の場合と同様、シリコン基板界面に歪が
かからないか、弱い圧縮応力が加わるように膜厚を調整
して堆積する。この際も膜中に含まｎる水素含有量全ノ
・ロゲン元素とｔｉｉ換することによシ減少させてもよ
い。
相成長したシリコン酸化膜（またはリンガラス）１１３
ｉ堆槓し、さらに化学気相成長したシリコン窒化膜１１
４ｔ−１層間膜の場合と同様、シリコン基板界面に歪が
かからないか、弱い圧縮応力が加わるように膜厚を調整
して堆積する。この際も膜中に含まｎる水素含有量全ノ
・ロゲン元素とｔｉｉ換することによシ減少させてもよ
い。
また、上記層間膜および保護膜の形成において初めにシ
リコン窒化膜全化学気相成長しｔ後、シリコン酸化膜（
またはリンガラス）を化学気相成長してもよい。
リコン窒化膜全化学気相成長しｔ後、シリコン酸化膜（
またはリンガラス）を化学気相成長してもよい。
以上説明したように、本発明を半導体集積回路の配線層
間膜あるいは保護膜に適用すると、シリコン酸化膜中に
捕獲さｎる正電荷量およびシリコン基板−シリコン酸化
膜界面で発生する界面準位量は減少し、耐放射線性は大
幅に同上する。
間膜あるいは保護膜に適用すると、シリコン酸化膜中に
捕獲さｎる正電荷量およびシリコン基板−シリコン酸化
膜界面で発生する界面準位量は減少し、耐放射線性は大
幅に同上する。
第１図ｆａｔ乃至第１図（ｄ）は本発明の一実施例の製
造を工程順に示した断面図である。 １０１・・・・・・シリコン半導体基板、１０２・・・
・・・チャンネルストッパー領域、１０３・・・・・・
フィールド酸化膜、１０４・・・・・・ゲート酸化膜、
１０５・・・・・・ポリシリコンゲート電極、１０６・
・・・・・側面酸化膜、１０７−・・・・・ソースまた
はドレイン領域、１０８・・・・・・保護絶縁膜、１０
９・・・・・・第１層のアルミニウム配線、１１０，１
１３・・・・・・化学気相成長し友シリコ／酸化膜（ま
几はり／ガラス）、１１２・・・・−・第２Ｎ１１のア
ルミニウム配線、１１１，１１４・・・・・・化学気相
成長したシリコン窒化膜。 第 １ｒ５Ａ（ｂ） 第 ｆ 図（Ｃ）
造を工程順に示した断面図である。 １０１・・・・・・シリコン半導体基板、１０２・・・
・・・チャンネルストッパー領域、１０３・・・・・・
フィールド酸化膜、１０４・・・・・・ゲート酸化膜、
１０５・・・・・・ポリシリコンゲート電極、１０６・
・・・・・側面酸化膜、１０７−・・・・・ソースまた
はドレイン領域、１０８・・・・・・保護絶縁膜、１０
９・・・・・・第１層のアルミニウム配線、１１０，１
１３・・・・・・化学気相成長し友シリコ／酸化膜（ま
几はり／ガラス）、１１２・・・・−・第２Ｎ１１のア
ルミニウム配線、１１１，１１４・・・・・・化学気相
成長したシリコン窒化膜。 第 １ｒ５Ａ（ｂ） 第 ｆ 図（Ｃ）
Claims (2)
- （１）半導体集積回路の配線層間模あるいは保護模の少
なくとも一方を化学気相成長したシリコン窒化膜と化学
気相成長したシリコン酸化膜あるいはリンガラスとの２
層構造として、シリコン基板界面に１０＾８ｄｙｎｅｓ
ｃｍ＾−＾２から零までの圧縮応力が加わるようにした
ことを特徴とする耐放射線性が強化された半導体装置。 - （２）前記２層構造の少なくとも一方の模中に含まれる
水素の一部が塩素あるいは弗素等のハロゲン元素で置換
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の耐放射線性が強化された半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25525285A JPS62114233A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 耐放射線性が強化された半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25525285A JPS62114233A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 耐放射線性が強化された半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62114233A true JPS62114233A (ja) | 1987-05-26 |
Family
ID=17276154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25525285A Pending JPS62114233A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 耐放射線性が強化された半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62114233A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108573857A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-25 | 重庆平伟实业股份有限公司 | 高可靠性gpp芯片制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913333A (ja) * | 1982-07-13 | 1984-01-24 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JPS5996736A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS60193342A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-01 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS60223132A (ja) * | 1984-04-19 | 1985-11-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-11-13 JP JP25525285A patent/JPS62114233A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913333A (ja) * | 1982-07-13 | 1984-01-24 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JPS5996736A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS60193342A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-01 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS60223132A (ja) * | 1984-04-19 | 1985-11-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置およびその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108573857A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-25 | 重庆平伟实业股份有限公司 | 高可靠性gpp芯片制备方法 |
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