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JPS61290753A - 相補形mis半導体集積回路装置 - Google Patents

相補形mis半導体集積回路装置

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Publication number
JPS61290753A
JPS61290753A JP60131920A JP13192085A JPS61290753A JP S61290753 A JPS61290753 A JP S61290753A JP 60131920 A JP60131920 A JP 60131920A JP 13192085 A JP13192085 A JP 13192085A JP S61290753 A JPS61290753 A JP S61290753A
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JP
Japan
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conductivity type
semiconductor element
element formation
electrode
formation region
Prior art date
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Application number
JP60131920A
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English (en)
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JPH0770686B2 (ja
Inventor
Toshiaki Tsuchiya
敏章 土屋
Ban Nakajima
中島 蕃
Susumu Muramoto
村本 進
Eisuke Arai
荒井 英輔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP60131920A priority Critical patent/JPH0770686B2/ja
Publication of JPS61290753A publication Critical patent/JPS61290753A/ja
Publication of JPH0770686B2 publication Critical patent/JPH0770686B2/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、放射線耐性の高い相補形MIS(Metal
 −In5ulator −Sem1conducto
r)半導体集積回路に関するものである。
〔従来技術及びその問題点〕
従来、この種の半導体集積回路においては、厚いフィー
ルド酸化膜を用い、て素子間分離を行なっていた。
ところが、このような装置に電子線などの放射線が照射
された場合には、放射線照射によって発生する酸化膜中
の電荷や酸化膜−半導体基板の界面準位によってフラッ
トバンド電圧が顕著に変動し、素子間分離の機能が著し
く損なわれ、そのためいわゆるトータル・ドーズ耐量が
低くなるという欠点があった。
さらに、宇宙環境下においては、高エネルギーの重粒子
が存在し、その重粒子が半導体集積回路に入射した際に
半導体領域内に多量の電子−正孔対を発生させるが、相
補形MIS半導体集積回路においては、この発生電荷が
トリガとなってラッチアップが生じ、そのため回路機能
が失われたり。
素子が破損したりするという問題がある。
上記のラッチアップを防止するには、拡散層とウェル間
隔を充分離す必要があり、そのため、ラッチアップ耐性
を高くすると集積密度を大きくすることが困難になり、
従ってラッチアップ耐性が高く、しかも高集積密度の半
導体集積回路を実現することは困難であった。
また、この解決策として低抵抗基板とその上に成長させ
たエピタキシャル層とを利用し、寄生抵抗を低くするこ
とによってラッチアップ耐性を向上させる方法も考えら
れるが、その効果は充分ではなく、またこの方法を用い
たとしても厚いフィールド酸化膜を用いている従来の素
子間分離技術では、トータル・ドーズ耐量は依然として
低いという問題があった。
本発明は、上記のごとき従来技術の問題点を解決するた
めになされたものであり、トータル・ドーズ耐量とラッ
チアップ耐性との両者を向上させた相補形MIS半導体
集積回路を提供することを目的とするものである。
〔問題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため本発明においては、相補形M
IS半導体集積回路において、第1の導電形の半導体素
子形成領域上に形成されたMIS構造の第2の導電形の
ゲート電極と、上記第1の導電形の半導体素子形成領域
上の素子分離領域に形成され、かつ第1の所定電圧が印
加されたMIS構造の第2の導電形のシールド・プレー
ト電極と、第2の導電形の半導体素子形成領域上に形成
されたMIS構造の第2の導電形のゲート電極と、上記
第2の導電形の半導体素子形成領域上の素子分離領域に
形成され、かつ第2の所定電圧が印加されたMIS構造
の第2の導電形のシールド・プレート電極と、上記半導
体素子形成領域内の素子分離領域の所定部分に形成され
た溝と、上記溝の内壁面に設けられた絶縁膜と、上記絶
縁膜の内部に配設され、かつ上記第2の導電形のシール
ド・プレート電極と電気的に接続されたMIS構造の第
2の導電形の溝電極と、上記s1の導電形及び第2の導
電形の半導体素子形成領域の少なくとも一方の領域内で
かつ上記溝の開口部周辺の所定領域に形成された第2の
導電形の拡散層とを備え、かつ第1の導電形及び第2の
導電形の半導体素子形成領域の少なくとも一方の領域内
に形成した上記拡散層のいずれか一方もしくは両方と上
記第2の導電形のシールド・プレート電極とを電気的に
接続した構造を有する。
〔作用〕
上記のように構成することにより、上記半導体素子形成
領域上の素子分離領域に形成されたMIS構造のシール
ド・プレート電極によってトータル・ドーズ耐量が向上
すると共に、各素子と素子間に形成される寄生トランジ
スタとの間が上記の溝で遮られ、寄生トランジスタ間の
正帰還作用が妨げられるため、ラッチアップ耐性を向上
させることができる。
また、上記の溝電極と拡散層とが同電位になるため、絶
縁膜の絶縁耐性に起因する問題が防止され、さらに、電
子線等の放射線照射によって絶縁膜内に正電荷が発生し
、この電荷によって溝周囲に反転層が形成された場合に
、この反転層と上記の拡散層とが同電位になるため9反
転層と溝電極とに挟まれた絶縁膜に電位差が生じること
がなく。
この部分の絶縁膜の絶縁耐性に起因する問題も防止され
るという効果が得られる。
以下に、図面を用いて詳細に説明する。
〔実施例〕
第1図は、本発明の第1の実施例の断面図であるや 第1図において、1はp形シリコンの半導体素子形成領
域、2はn形シリコンの半導体素子形成領域、3はゲー
ト酸化膜、4と5はn形ポリシリコンのシールド・プレ
ート電極、6と7はn形ポリシリコンのゲート電極、8
はシリコン酸化膜、9はn形ポリシリコンの導電極、 
10.11及び12はn+拡散層、13はp+拡散層で
あり、vl、■2及びV2′は各々所定の電圧である。
第1@に示すように、素子分離領域がn形ポリシリコン
で形成されたシールド・プレート電極4及び5を含むM
IS構造によって構成されており、該電極4には所定電
圧v2が印加され、該電極5には所定電圧V□が印加さ
れている。該MIS構造によりp形の半導体領域及びn
形の半導体領域が反転層6を形成するのを防止できるの
で、酸化膜3は数100Å以下にまで薄くすることが可
能であるため、放射線に対するトータル・ドーズ耐量を
向上させることができる。
また、第1図の構成においては、n形シリコンの半導体
素子形成領域2とp形シリコンの半導体素子形成領域1
の境界を含むように溝が形成され、該溝の内壁面に絶縁
膜としてシリコン酸化膜8が形成され、さらに、該シリ
コン酸化膜8の内部がn形ポリシリコン9で埋め込まれ
、n形ポリシリコンのシールド・プレート電極5と電気
的に接続され、所定電圧V□が印加されている。この場
合、高エネルギー重粒子照射によるラッチ・アップ問題
については、n+拡散層12、p形シリコンの半導体素
子形成領域1、n形シリコンの半導体素子形成領域2で
形成される寄生の横型npnトランジスタと、p+拡散
層13、n形シリコンの半導体素子形成領域2+ p形
シリコンの半導体素子形成領域1で形成される寄生の縦
型pnpトランジスタとの間が、上記溝で遮られるため
、両トランジスタの正帰還作用が妨げられ、ラッチ・ア
ップ耐性を向上させることができる。
さらに、第1図の構成では、n形シリコンの半導体素子
形成領域2内で溝の開口部周辺に形成されたn形の拡散
層11と、p形シリコンの半導体素子形成領域1内で溝
の開口部周辺に形成されたn形の拡散層10が、溝内面
のMIS構造の導電極9及びn形シリコンの半導体素子
形成領域2上の素子分離領域を構成しているMISp造
のn形ポリシリコンのシールド・プレート電極5と電気
的に接続され、所定電圧v1が印加されている。本実施
例では、n+拡散層10及び11はイオン注入など特別
なプロセスを追加することなく、n形ポリシリコンで構
成される。すなわち、シールド・プレート電極5を形成
する前に所定の領域のゲート酸化膜3の一部を除去して
おけば、シールド・プレート電極5の形成後、例えばソ
ース・ドレイン層の形成工程に含まれる熱処理工程によ
ってシールド・プレート電極5のn形ポリシリコンから
n形不純物が半導体素子形成領域1及び2に拡散されて
形成される。n+拡散層10及び11を有することによ
り、n1拡散層10及び11と、n形の半導体素子形成
領域2及び導電極9が同電位になるため、導電極9とn
+拡散層10に挟まれた酸化膜8及び導電極9とn形シ
リコン領域2及びn+拡散層11に挟まれた酸化膜8に
は電圧差が生じないため、この部分の酸化膜の絶縁耐性
に起因する問題が防止される。また、電子線などの放射
線照射によって酸化膜8内に正電荷が発生するが、この
電荷によって、p形の半導体素子形成領域1の溝周囲に
反転層が形成された場合には、この反転層とp形の半導
体素子形成領域1内のn+拡散層10は同電位になるた
め、反転層と導電極9に挟まれた酸化膜8には電位差が
生じないため、この部分の酸化膜の絶縁耐性に起因する
問題も防止される。
第2図は本発明の第2の実施例を示す断面図である。
第2図において、14はp形の低抵抗シリコン基板、1
5はp形のエピタキシ゛ヤル・シリコン層である。
本実施例は、本発明をp++形基板上に成長させたp形
エピタキシャル層を半導体素子形成領域として、適用し
た場合である。この場合には、低抵抗基板14の効果に
よって、寄生抵抗が減少するため、前記第1の実施例に
おいて説明した溝分離の効果とあいまって、ラッチ・ア
ップ耐性がさらに向上する。この向上効果は、溝の深さ
に依存し、プロセス中の熱処理による抵抗抗基板14か
らエピタキシャル成長層15への不純物拡散を考慮する
と、溝の深さは、エピタキシャル成長層の厚さの4割以
上深くすることが必要である。
第3図は本発明の第3の実施例を示す断面図であり1本
実施例の構成においては、第2図におけるn+拡散層1
0が省略されている。すなねち、溝内壁の酸化膜8の耐
圧上の問題がなければ、第2図におけるn+拡散層10
は第3図のように省略することが可能であり、これによ
り高密度の集積回路を形成することができる。
第4図は本発明の第4の実施例を示す断面図である。こ
れまで内壁に酸化膜8を有し、n形のポリシリコン9で
埋め込まれた溝が、p形シリコンの半導体素子形成領域
1とn形シリコンの半導体素子形成領域2の境界を含む
ように配置されていたが、第4図では、さらに、他のシ
ールド・プレート電極下に配置されており、溝内部のn
形ポリシリコン電極9は、n形ポリシリコンのシールド
・プレート電極4と電気的に接続され、所定電圧v2が
印加されている。このように、溝分離を多用することに
より、ラッチ・アップ耐性はより向上する。また、第4
図に示すように、本実施例においても、このような溝分
離がn形シリコンの半導体素子形成領域2内でシールド
・プレート電極5の下に設けてあり、導電極9をシール
ド・プレート電極5と電気的に接続し、所定電圧V工を
印加しであるので、これによってもラッチ・アップ耐性
が向上することはいうまでもない。
なお、これまでnウェルを用いた構造で、本発明の実施
例を示したが、pウェルを用いた構造、あるいは両ウェ
ルを用いた構造にも、本発明が実施できることはいうま
でもない。また、低抵抗の半導体領域14はn形でもp
形でも本発明は実施されうる。さらに、MOSFETの
ゲート電極及びシールド・プレート電極の、材料は低抵
抗化のため。
ポリシリコン上に金属材料をはり合わせた、いわゆるポ
リサイド構造にすることもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、シールド・プレー
ト電極を設けたことにより酸化膜を薄くすることができ
、放射線照射によるトータル・ドーズ耐量を向上させる
ことができ、かつ、素子分離領域に溝を設けることによ
りラッチ・アップ耐性を向上させることができる。
また、溝周囲の半導体素子形成領域表面上のゲート酸化
膜を一部除去しておき、シールド・プレート電極部材か
ら不純物を拡散させることにより半導体素子形成領域表
面と高不純物濃度層を設けることによって、溝内部の酸
化膜の耐性を向上させることができる。
さらに、シールド・プレート電極とゲート電極の導電形
が同一なので電極材料への不純物導入工程が簡略である
効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図から第4図はそれぞれ本発明の実施例を示す断面
図である。 1・・・p形シリコンの半導体素子形成領域2・・・n
形シリコンの半導体素子形成領域3・・・ゲート酸化膜 4.5・・・n形ポリシリコンのシールド・プレート電
極 6.7・・・n形ポリシリコンのゲート電極8・・・シ
リコン酸化膜 9・・・n形ポリシリコンの導電極 10.11.12− n+拡散層 13・・・P+拡散層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  相補形MIS半導体集積回路において、第1の導電形
    の半導体素子形成領域上に形成されたMIS構造の第2
    の導電形のゲート電極と、上記第1の導電形の半導体素
    子形成領域上の素子分離領域に形成され、かつ第1の所
    定電圧が印加されたMIS構造の第2の導電形のシール
    ド・プレート電極と、第2の導電形の半導体素子形成領
    域上に形成されたMIS構造の第2の導電形のゲート電
    極と、上記第2の導電形の半導体素子形成領域上の素子
    分離領域に形成され、かつ第2の所定電圧が印加された
    MIS構造の第2の導電形のシールド・プレート電極と
    、上記半導体素子形成領域内の素子分離領域の所定部分
    に形成された溝と、上記溝の内壁面に設けられた絶縁膜
    と、上記絶縁膜の内部に配設され、かつ上記第2の導電
    形のシールド・プレート電極と電気的に接続されたMI
    S構造の第2の導電形の溝電極と、上記第1の導電形及
    び第2の導電形の半導体素子形成領域の少なくとも一方
    の領域内でかつ上記溝の開口部周辺の所定領域に形成さ
    れた第2の導電形の拡散層とを備え、かつ第1の導電形
    及び第2の導電形の半導体素子形成領域内の少なくとも
    一方の領域に形成した上記拡散層のいずれか一方もしく
    は両方と上記第2の導電形のシールド・プレート電極と
    を電気的に接続した構造を有する相補形MIS半導体集
    積回路。
JP60131920A 1985-06-19 1985-06-19 相補形mis半導体集積回路装置 Expired - Lifetime JPH0770686B2 (ja)

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