JPS6233468A - 耐放射線性の強化された半導体装置 - Google Patents
耐放射線性の強化された半導体装置Info
- Publication number
- JPS6233468A JPS6233468A JP60173414A JP17341485A JPS6233468A JP S6233468 A JPS6233468 A JP S6233468A JP 60173414 A JP60173414 A JP 60173414A JP 17341485 A JP17341485 A JP 17341485A JP S6233468 A JPS6233468 A JP S6233468A
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- JP
- Japan
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- silicon oxide
- oxide film
- silicon
- film
- single crystal
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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】
〔産業上の利用分野〕
関するものである。
従来、ダイヤモンド型構造及び閃亜鉛鉱型構造を鳴する
半導体単結晶を基板として用いた耐放射線性半導体装置
には、面指数(100)、あるいは、これに類似した表
面構造を有する面指数の単結晶基板が用いられている。
半導体単結晶を基板として用いた耐放射線性半導体装置
には、面指数(100)、あるいは、これに類似した表
面構造を有する面指数の単結晶基板が用いられている。
また、耐放射線性半導体装置の製造にあたシその半導体
単結晶基板上に絶縁膜として形成される熱酸化膜の形成
条件(膜厚、酸化温度、酸化雰囲気等)や、熱処理条件
の最適化、あるいは絶縁膜形成法(熱酸化、気相成長法
等)の選択等によシ、電離放射線によって絶縁膜中に発
生する電子正孔対の再結合を促進し、絶縁膜中の固定正
電荷増加を抑制、及び半導体単結晶基板/絶縁膜界面で
の界面準位の増加を抑制する技術が適用されていた。
単結晶基板上に絶縁膜として形成される熱酸化膜の形成
条件(膜厚、酸化温度、酸化雰囲気等)や、熱処理条件
の最適化、あるいは絶縁膜形成法(熱酸化、気相成長法
等)の選択等によシ、電離放射線によって絶縁膜中に発
生する電子正孔対の再結合を促進し、絶縁膜中の固定正
電荷増加を抑制、及び半導体単結晶基板/絶縁膜界面で
の界面準位の増加を抑制する技術が適用されていた。
上述したように、面指数(100)あるいは、これに類
似した表面構造を有する面指数の半嗜体蛍枯黒其物゛
ト1fl隅一式れ斧単這億誌着〒ワ寸−場Ii側原子と
基板上に形成された絶縁膜中の原子との結合が、半導体
単結晶基板/絶縁膜界面に対して鋭角的にこれを横断す
るため、その製造過程において、半導体単結晶基板上に
種々の絶縁膜、電極あるいは配線用伝導体薄膜が堆積さ
れる事によって生じる応力の影響を受けやすく、K!放
射線の被ばくによって、半導体単結晶基板/絶縁膜界面
における界面準位が増加しやすいという欠点があった0 また、上述したような半導体装置の製造条件の最適化の
みでは、電離放射線被ばくによって発生した電子−正孔
対の全てを再結合させる事は不可能であυ、このため長
期間にわたり厳しい放射線環境下で使用される半導体装
置では、絶縁膜中の固定正電荷増加、半導体単結晶基板
/絶縁頃界面での界面準位増加が原因で、特性劣化、寄
生トラ゛ンジスタ、リーク電流が発生し、長期信頼性の
確保には困難が多いという問題があった。
似した表面構造を有する面指数の半嗜体蛍枯黒其物゛
ト1fl隅一式れ斧単這億誌着〒ワ寸−場Ii側原子と
基板上に形成された絶縁膜中の原子との結合が、半導体
単結晶基板/絶縁膜界面に対して鋭角的にこれを横断す
るため、その製造過程において、半導体単結晶基板上に
種々の絶縁膜、電極あるいは配線用伝導体薄膜が堆積さ
れる事によって生じる応力の影響を受けやすく、K!放
射線の被ばくによって、半導体単結晶基板/絶縁膜界面
における界面準位が増加しやすいという欠点があった0 また、上述したような半導体装置の製造条件の最適化の
みでは、電離放射線被ばくによって発生した電子−正孔
対の全てを再結合させる事は不可能であυ、このため長
期間にわたり厳しい放射線環境下で使用される半導体装
置では、絶縁膜中の固定正電荷増加、半導体単結晶基板
/絶縁頃界面での界面準位増加が原因で、特性劣化、寄
生トラ゛ンジスタ、リーク電流が発生し、長期信頼性の
確保には困難が多いという問題があった。
本発明は上述した従来の欠点を除去し、製造過程で種々
の堆積された薄膜によって発生する応力の半導体単結晶
基板/絶縁晋界面への影響を緩和し、電離放射線被ばく
Kよる界面準位増加が抑制される耐放射線性の強化され
た半導体装tを提供することを目的とする。
の堆積された薄膜によって発生する応力の半導体単結晶
基板/絶縁晋界面への影響を緩和し、電離放射線被ばく
Kよる界面準位増加が抑制される耐放射線性の強化され
た半導体装tを提供することを目的とする。
本発明の耐放射線性の強化された半導体装置は、一主面
上の少なくとも一部に絶縁物との結合を有するダイヤモ
ンド型構造あるいは閃亜鉛鉱型構造の面指数(111)
の半導体単結晶基板表面に絶縁ゲート電界効果トランジ
スタが搭載されて構成される。
上の少なくとも一部に絶縁物との結合を有するダイヤモ
ンド型構造あるいは閃亜鉛鉱型構造の面指数(111)
の半導体単結晶基板表面に絶縁ゲート電界効果トランジ
スタが搭載されて構成される。
また上記半導体単結晶基板としては面指数(111)に
対し±5°の傾斜をなす面指数の半導体単結晶基板を用
いても同様効果を得ることができる。
対し±5°の傾斜をなす面指数の半導体単結晶基板を用
いても同様効果を得ることができる。
次に、本発明の基本概念を図面を用いて説明する。ここ
では便宜上、シリコン単結晶上に絶縁膜としてシリコン
酸化膜を形成した場合を例としてとシあげるが、ダイヤ
モンド型構造あるいは閃亜鉛鉱型構造を有する半導体単
結晶と絶縁膜の系について全てについて同様の事が言え
る。
では便宜上、シリコン単結晶上に絶縁膜としてシリコン
酸化膜を形成した場合を例としてとシあげるが、ダイヤ
モンド型構造あるいは閃亜鉛鉱型構造を有する半導体単
結晶と絶縁膜の系について全てについて同様の事が言え
る。
第1図(al 、 (b)は本発明の基本概念を説明す
るだめのシリコン単結晶/シリコン酸化膜界面構造の概
略図である。
るだめのシリコン単結晶/シリコン酸化膜界面構造の概
略図である。
第1図(a)は、面指数(100)のシリコン単結晶に
おけるシリコン単結晶基板101/シリコン酸化膜10
2の界面構造を示したものである。界面103に対し、
シリコン104−酸素原子105の結合106は約18
°あるいは28°の鋭角であり、この結合106はシリ
コン酸化膜102自体から生ずる応力、あるいは他の薄
膜がシリコン酸化膜102上に形成された場合に生ずる
応力の影響を受けやすいため、シリコン原子104−酸
素原子105の結合角及び結合距離に歪みを生じやすい
この事は電離放射線を被ばくした際にシリコン原子−酸
素原子結合106が容易に切断される事を意味し、この
切断された結合が界面準位増加の原因となる。
おけるシリコン単結晶基板101/シリコン酸化膜10
2の界面構造を示したものである。界面103に対し、
シリコン104−酸素原子105の結合106は約18
°あるいは28°の鋭角であり、この結合106はシリ
コン酸化膜102自体から生ずる応力、あるいは他の薄
膜がシリコン酸化膜102上に形成された場合に生ずる
応力の影響を受けやすいため、シリコン原子104−酸
素原子105の結合角及び結合距離に歪みを生じやすい
この事は電離放射線を被ばくした際にシリコン原子−酸
素原子結合106が容易に切断される事を意味し、この
切断された結合が界面準位増加の原因となる。
第1図(b)は面指数(Ill)のシリコン単結晶にお
けるシリコン単結晶基板107/シリコン酸イヒl[+
08の界面m浩を示1、今もの〒あスーシIJコン原子
109−酸素原子110の結合111は界面112に対
し垂直であり、この結合111はンリコン酸化膜108
自体から発生する応力あるいは、他の薄膜がシリコン酸
化膜108上に形成された際に発生する応力の影響を受
けても、シリコン109−酸素110の結合角及び結合
距離の歪みを生じにくい。これは、電離放射線を被ばく
゛しても界面準位の増加は抑制される事を意味する。
けるシリコン単結晶基板107/シリコン酸イヒl[+
08の界面m浩を示1、今もの〒あスーシIJコン原子
109−酸素原子110の結合111は界面112に対
し垂直であり、この結合111はンリコン酸化膜108
自体から発生する応力あるいは、他の薄膜がシリコン酸
化膜108上に形成された際に発生する応力の影響を受
けても、シリコン109−酸素110の結合角及び結合
距離の歪みを生じにくい。これは、電離放射線を被ばく
゛しても界面準位の増加は抑制される事を意味する。
次に、本発明について図面を用いて説明する。
第2図(a)〜(e)は本発明の一実施例及びその製造
方法を説明するために工程順に示した断面図である。
方法を説明するために工程順に示した断面図である。
本実施例では、面指数(Ill)のP型シリコン基板を
用いてMO8電界効果トランジスタを製造する場合につ
いて説明する。
用いてMO8電界効果トランジスタを製造する場合につ
いて説明する。
まず、第2図(a) K示すように1面指数(Ill)
のP型シリコン基板201上にシリコン酸化膜202、
シリコン窒化膜203を設け、所望の部位を除去して、
素子分離用P+領域204を形成する。次に、第2図(
b)に示すように1シリコン窒化膜203をマスクとし
て選択酸化を行ない、素子分離用シリコン酸化膜205
を設けた後、シリコン窒化膜203及びシリコン酸化膜
202を除去する。続いて、第2図[C)に示すように
ゲートシリコン酸化g206を設け、多結晶シリコンゲ
ート電極207を形成し、シリコン酸化膜208で覆っ
た後、ソースまたはドレイン部209を設ける。さらに
第2図(dlに示すように層間絶縁膜210を形成した
後、開口部211を設ける。次に、第2図fe) K示
すように、配&!212.カバー絶縁膜213を施して
耐放射線性の強化されたMO8電界効果トランジスタが
完成する。
のP型シリコン基板201上にシリコン酸化膜202、
シリコン窒化膜203を設け、所望の部位を除去して、
素子分離用P+領域204を形成する。次に、第2図(
b)に示すように1シリコン窒化膜203をマスクとし
て選択酸化を行ない、素子分離用シリコン酸化膜205
を設けた後、シリコン窒化膜203及びシリコン酸化膜
202を除去する。続いて、第2図[C)に示すように
ゲートシリコン酸化g206を設け、多結晶シリコンゲ
ート電極207を形成し、シリコン酸化膜208で覆っ
た後、ソースまたはドレイン部209を設ける。さらに
第2図(dlに示すように層間絶縁膜210を形成した
後、開口部211を設ける。次に、第2図fe) K示
すように、配&!212.カバー絶縁膜213を施して
耐放射線性の強化されたMO8電界効果トランジスタが
完成する。
第3図(al〜(d)は本発明の他の実施例及びその製
造方法を説明するために工程順に示した断面図である。
造方法を説明するために工程順に示した断面図である。
本実施例では面指数(111)のP型シリコン基板を用
いてMO8容量を製造する場合について説明する。
いてMO8容量を製造する場合について説明する。
まず、第3図(alに示すように面指数(111)のP
型シリコン基板301上にシリコン酸化膜302、シリ
コン窒化膜303を設け、所望の部位を除去して、素子
分離用P+領域304を形成する。次に、第3図(b)
に示すようにシリコン窒化膜303をマスクとして選択
酸化を行ない、素子分離用シリコン酸化膜305を設け
る。続いて、第3図(C1に示すようにゲートシリコン
酸化膜306゜多結晶シリコンゲート電極307を設け
、シリコン酸化膜308を形成する。さらに、第3図(
dlに示すように層間絶縁膜309.配線310.カバ
ー絶縁膜311を施して、耐放射線性の強化されたMO
8容量が完成する。
型シリコン基板301上にシリコン酸化膜302、シリ
コン窒化膜303を設け、所望の部位を除去して、素子
分離用P+領域304を形成する。次に、第3図(b)
に示すようにシリコン窒化膜303をマスクとして選択
酸化を行ない、素子分離用シリコン酸化膜305を設け
る。続いて、第3図(C1に示すようにゲートシリコン
酸化膜306゜多結晶シリコンゲート電極307を設け
、シリコン酸化膜308を形成する。さらに、第3図(
dlに示すように層間絶縁膜309.配線310.カバ
ー絶縁膜311を施して、耐放射線性の強化されたMO
8容量が完成する。
以上2つの実施例は面指数(111)のP型シリコン基
板を用いた場合の例であったが、ダイヤモンド型あるい
は閃亜鉛鉱型構造を有する半導体で、面指数(111)
あるいは面指数(111)の面に対し±5°の傾きをな
す面指数を有する単結晶基板であれば全てに適用可能で
あシ、半導体装置の稠造、製造条件、及び絶縁膜や電極
あるいは配線用伝導体材料の材質による制限は受けない
。
板を用いた場合の例であったが、ダイヤモンド型あるい
は閃亜鉛鉱型構造を有する半導体で、面指数(111)
あるいは面指数(111)の面に対し±5°の傾きをな
す面指数を有する単結晶基板であれば全てに適用可能で
あシ、半導体装置の稠造、製造条件、及び絶縁膜や電極
あるいは配線用伝導体材料の材質による制限は受けない
。
次に、従来のMO8構造の半導体装置と本実施例の半導
体装置に実際に放射線を照射し特性変動を測定した。
体装置に実際に放射線を照射し特性変動を測定した。
すなわち、第1として従来例と実施例のMO8構造のゲ
ートに5vの電圧を印加しI X IQ’ rad(S
i)のドーズ量の電離放射線を照射し照射前後における
フラットバンド電圧の変動(ΔVpn(V))を測定し
たところ従来例は−2,01であったが本実施例では−
1.82で変動が小さくなっている。
ートに5vの電圧を印加しI X IQ’ rad(S
i)のドーズ量の電離放射線を照射し照射前後における
フラットバンド電圧の変動(ΔVpn(V))を測定し
たところ従来例は−2,01であったが本実施例では−
1.82で変動が小さくなっている。
また、同様に試料に5vの電圧印加、lXl0’rad
(Si)のドーズ量の電離放射線照射前後での8iのバ
ンドギャップ中心の界面トラ、プ密度Ditの増加i(
ΔDit (eV−’acrn−りは2.4 X 10
11と1.9XIO11となシ本実施例の(111)基
板でのソフト量が従来の(100)基板のそれより小さ
くなっていることが判る。
(Si)のドーズ量の電離放射線照射前後での8iのバ
ンドギャップ中心の界面トラ、プ密度Ditの増加i(
ΔDit (eV−’acrn−りは2.4 X 10
11と1.9XIO11となシ本実施例の(111)基
板でのソフト量が従来の(100)基板のそれより小さ
くなっていることが判る。
以上説明したように、本発明は、ダイヤモンド型構造及
び閃亜鉛鉱型構造を有する半導体単結晶を用いて半導体
装置を製造するにあたシ、面指数(111)あるいは面
指数(111)の面に対し−1−ζ0の春画6はか壇ね
〆)面匙勅め半電酋R−jJh蜘4球m斗ト1事によシ
、電離放射線の被ばくによる、半導体基板/絶縁膜界面
での界面準位の増加を抑制する効果がある。なお、特に
、素子分離用絶縁膜に代表されるような厚い絶縁膜との
界面において著しい効果を示す。
び閃亜鉛鉱型構造を有する半導体単結晶を用いて半導体
装置を製造するにあたシ、面指数(111)あるいは面
指数(111)の面に対し−1−ζ0の春画6はか壇ね
〆)面匙勅め半電酋R−jJh蜘4球m斗ト1事によシ
、電離放射線の被ばくによる、半導体基板/絶縁膜界面
での界面準位の増加を抑制する効果がある。なお、特に
、素子分離用絶縁膜に代表されるような厚い絶縁膜との
界面において著しい効果を示す。
第1図ta+ 、 (blは本発明の基本概念を説明す
るだめのソリコン単結晶/シリコン酸化膜界面構造の概
略図、第2図(a)〜(e)及び第3図(al〜(d)
は各々本発明の実施例の面指数(111)のP型シリコ
ン基板を用いたMO8電界効果トランジスタ及びMO8
容量の構造及びその製造方法を説明するために工程ノー
に示した断面図である。 101・・・・・・面指数(100)のシリコン単結晶
基板、102・−・・・・シリコン酸化膜、103・・
・・・・界面、104・・・・・・シリコン原子、10
5・・・・・・酸素原子、106・・・・・・シリコン
−酸素の結合、107・・・・・・面指数(ill)の
シリコン単結晶基板、lO8・・・・・・シリコン酸化
膜、109・・・・・・シリコン原子、110・・・・
・・酸素原子、111・・・・・・シリコン−酸素の結
合、112・・・・・・界面、201・・・・・・面指
数(111)のPfiシリコン基&、202・・・・・
・シリコン酸化膜、203・・・・・・シリコン窒化膜
、204・・・・・・菓子分離用P 領域、205・・
・・・・素子分離用ンリコン酸化g、206・・・・・
・ゲートシリコン酸化膜、207・・・・・・多結晶シ
リコンゲート電極、208・・・・・・シリコン酸化膜
、209・・・・・・ソースまたはドレイン部、210
・・・・・・層間絶縁膜、211・・・・・・開口部、
212・・・・・・配線、213・・・・・・カバー絶
縁膜、301・・・・・・面指数(111)のP型シリ
コン基板、302・・・・・シリコン酸化膜、303・
・・・・・シリコン窒化膜、304・・・・・・素子分
離用P+領域、305・・・・・・素子分離用ンリコン
酸化[,306・・・・・・ゲートシリコン酸化膜、3
07・・・・・・多結晶シリコンゲート電極、308・
・・・・・シリコン酸化膜、309・・・・・・層間絶
縁膜、310・・・・・・配線、311・・・・・・カ
バー絶縁膜。 第 7 区 第2区 〃バー始刹m 葛2 区
るだめのソリコン単結晶/シリコン酸化膜界面構造の概
略図、第2図(a)〜(e)及び第3図(al〜(d)
は各々本発明の実施例の面指数(111)のP型シリコ
ン基板を用いたMO8電界効果トランジスタ及びMO8
容量の構造及びその製造方法を説明するために工程ノー
に示した断面図である。 101・・・・・・面指数(100)のシリコン単結晶
基板、102・−・・・・シリコン酸化膜、103・・
・・・・界面、104・・・・・・シリコン原子、10
5・・・・・・酸素原子、106・・・・・・シリコン
−酸素の結合、107・・・・・・面指数(ill)の
シリコン単結晶基板、lO8・・・・・・シリコン酸化
膜、109・・・・・・シリコン原子、110・・・・
・・酸素原子、111・・・・・・シリコン−酸素の結
合、112・・・・・・界面、201・・・・・・面指
数(111)のPfiシリコン基&、202・・・・・
・シリコン酸化膜、203・・・・・・シリコン窒化膜
、204・・・・・・菓子分離用P 領域、205・・
・・・・素子分離用ンリコン酸化g、206・・・・・
・ゲートシリコン酸化膜、207・・・・・・多結晶シ
リコンゲート電極、208・・・・・・シリコン酸化膜
、209・・・・・・ソースまたはドレイン部、210
・・・・・・層間絶縁膜、211・・・・・・開口部、
212・・・・・・配線、213・・・・・・カバー絶
縁膜、301・・・・・・面指数(111)のP型シリ
コン基板、302・・・・・シリコン酸化膜、303・
・・・・・シリコン窒化膜、304・・・・・・素子分
離用P+領域、305・・・・・・素子分離用ンリコン
酸化[,306・・・・・・ゲートシリコン酸化膜、3
07・・・・・・多結晶シリコンゲート電極、308・
・・・・・シリコン酸化膜、309・・・・・・層間絶
縁膜、310・・・・・・配線、311・・・・・・カ
バー絶縁膜。 第 7 区 第2区 〃バー始刹m 葛2 区
Claims (2)
- (1)一主面上の少なくとも一部に絶縁物との結合を有
するダイヤモンド型構造あるいは閃亜鉛鉱型構造の面指
数(111)の半導体単結晶基板表面に絶縁ゲート電界
効果トランジスタが搭載されている事を特徴とする耐放
射線性の強化された半導体装置。 - (2)半導体単結晶基板が面指数(111)に対し±5
°の傾斜をなす面指数の半導体単結晶基板である特許請
求の範囲第(1)項記載の耐放射線性の強化された半導
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60173414A JPS6233468A (ja) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | 耐放射線性の強化された半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60173414A JPS6233468A (ja) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | 耐放射線性の強化された半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233468A true JPS6233468A (ja) | 1987-02-13 |
Family
ID=15959992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60173414A Pending JPS6233468A (ja) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | 耐放射線性の強化された半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6233468A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990007796A1 (en) * | 1989-01-03 | 1990-07-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Insulator films on diamond |
| US5173761A (en) * | 1991-01-28 | 1992-12-22 | Kobe Steel Usa Inc., Electronic Materials Center | Semiconducting polycrystalline diamond electronic devices employing an insulating diamond layer |
| KR100490924B1 (ko) * | 2001-09-10 | 2005-05-24 | 샤프 가부시키가이샤 | 박막트랜지스터 및 매트릭스표시장치 |
-
1985
- 1985-08-06 JP JP60173414A patent/JPS6233468A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990007796A1 (en) * | 1989-01-03 | 1990-07-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Insulator films on diamond |
| US5173761A (en) * | 1991-01-28 | 1992-12-22 | Kobe Steel Usa Inc., Electronic Materials Center | Semiconducting polycrystalline diamond electronic devices employing an insulating diamond layer |
| KR100490924B1 (ko) * | 2001-09-10 | 2005-05-24 | 샤프 가부시키가이샤 | 박막트랜지스터 및 매트릭스표시장치 |
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