JPH01146361A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01146361A
JPH01146361A JP62305302A JP30530287A JPH01146361A JP H01146361 A JPH01146361 A JP H01146361A JP 62305302 A JP62305302 A JP 62305302A JP 30530287 A JP30530287 A JP 30530287A JP H01146361 A JPH01146361 A JP H01146361A
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JP
Japan
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layer
insulating substrate
crystal
silicide layer
silicide
Prior art date
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Pending
Application number
JP62305302A
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English (en)
Inventor
Masaru Ihara
賢 井原
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は5oI(Silicon On In5ula
tor)構造の半導体装置に関し。
絶縁基体とSi活性層との格子不整合に起因する結晶欠
陥の発生を抑止し、デバイスの高集積化。
高速化を目的とし、。
素子形成層と絶縁基体と、それらの間に挿入されたシリ
サイド層とを有する構成、あるいは素子形成層と絶縁基
体と、それらの間に交互に積層された。各1層以上のシ
リサイド層とシリコン層からなる多層構造とを有する構
成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明はsor構造の半導体装置に関する。
SO5(Silicon On 5apphire)や
、 Si基板上に形成されたマグネシャスピネル(Mg
O・AlzO+)に代表される絶縁物上のSi構造(S
OT)の半導体装置は次のような多くの優れた特徴があ
り、注目されている。
■ 基板容量が小さく、高速化がはかれる。
■ 高耐圧化がはかれる。
■ 耐放射線強化がはかれる。
■ ランチアンプがなく、誤動作しない。
〔従来の技術〕
SOS構造は最も古くから開発され、技術的に一番進歩
したSOI構造であり、 MO3型トランジスタとして
一部実用化されている。
し−かしながらサファイア結晶とSi結晶との格子不整
合は約5.6%あり、このために発生する多数の結晶欠
陥によりバイポーラトランジスタへの適用は未だなされ
ていない。
特に、縦型バイポーラトランジスタに応用する場合、 
Si活性層のサファイア基板との界面側にコレクタ抵抗
を減らすために高濃度不純物SiNを最低数μmの膜厚
で導入しなければならない。
しかしながら、 Si層の膜厚を厚くすると微細な素子
間分離が困難となり、デバイスの高集積化。
高速化をはかる上で問題となる。
上記のように、サファイア結晶とSi結晶との格子不整
合は約5.6%であるが、さらに、格子不整合の緩和を
はかったスピネル結晶を用いたSO■構造でMgO・A
l2O3結晶とSi結晶との格子不整合はSiの3格子
とMgO・AhOzの2格子との間で約0.8%である
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような、絶縁体とSi結晶との格子不整合に起因す
る結晶欠陥は素子性能に悪影響を与えるため、集積回路
用の材料としてさらに薄膜で、高品位の結晶を得る技術
が望まれている。
本発明は、薄膜で、高品位のSO■結晶を得て。
これを用いてバイポーラトランジスタの低コレクタ抵抗
化、高集積化、高速化を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点の解決は、素子形成層と絶縁基体と5それら
の間に挿入されたシリサイド層とを有する半導体装置、
あるいは素子形成層と絶縁基体と。
それらの間に交互に積層された。各1層以上のシリサイ
ド層とシリコン層からなる多層構造とを有する半導体装
置により達成される。
前記の絶縁基体にサファイア基板、もしくは半導体基板
上に形成されたマグネシャスピネル結晶を、前記シリサ
イド層はN15Iz +  もしくはCo51zを用い
ると結晶欠陥の少ない高品質のSOT構造が得られる。
また、バイポーラトランジスタにおいては前記シリサイ
ド層、あるいは多層構造をコレクタ引き出し層に使用す
れば、薄膜で低コレクタ抵抗が実現でき、素子の微細化
が可能となる。
〔作用〕
本発明者により最近開発されたシリサイド気相成長法に
より、絶縁体上にNiSi、やCo51z等のシリサイ
ド結晶をエピタキシャル成長できるようになった。
本発明はこの技術を用いて、絶縁体上にシリサイド結晶
、あるいはシリサイド結晶/Si結晶の多層構造を形成
し、この上にSi活性層を成長したものである。
次に、これらの中間バッファ層の機能を説明する。
(1)  シリサイド結晶 (al  SOS構造: 格子定数はCoS i 2が5.36人、 N15iz
が5.41人でいずれもSiに比し小さく9例えばCo
S i zはサファイアとの格子不整合は4.1%で、
 Si/サファイア□間の5.6%に比し約30%整合
性が向上する。第5↓ 図のX線回折パターンより分かように、 Co51z/
サファイア結晶の方がSi/サファイア結晶より半値幅
が小さく、結晶性が改善されている。
(blスピネル結晶を用いたSol構造:Si結晶/M
gO・Al2O3結晶の格子不整合はSiの3 格子ト
MgO・Al2O,(7) 2格子トノ間で約+0.8
%であるが、 Co51z結晶/ MgO・Alz(h
結晶の格子不整合は約−0,5%であり、約40%整合
性が向上する。
(2)  シリサイド結晶/Si結晶の多層構造さらに
、格子不整合による結晶欠陥を抑止する方法として、相
似する構造を持つ結晶を交互に成長して超格子構造とす
ることは知られている。
本発明は前記成長技術を用いて、絶縁体上に各層の厚さ
が数10〜数100人のシリサイド結晶とSi結晶を交
互に成長し、厚さ0.1〜1μmの多層構造を形成し、
この上にSi素子形成層を成長することにより、それぞ
れの界面で結晶欠陥を横方向に発散させるか、ループ状
に閉じ込めるようにしたものである。
この場合、 NiSi、とSi、およびCo51zとS
tの格子不整合はそれぞれ約0.4%と1.3%である
〔実施例〕
第1図は第1の発明の一実施例を説明するバイポーラト
ランジスタの模式断面図である。
図において、lはサファイア基板、2′はN15iz、
Co51z等のシリサイド層、3はSi活性層でコレク
タ領域、4はベース領域、5はエミッタ領域、6はコレ
クタコンタクト領域、7は5i02素子分離領域である
製造工程の概略は次のようである。
前記のシリサイド成長法を用いて。
面指数(1012)のサファイア基板上に厚さ約0.7
μmで面指数(100)のCoSi2結晶をエピタキシ
ャル成長する。
Co51zのエピタキシャル成長条件は次のようである
■ 基板:  (fo12)のサファイア基板■ 原料
ガス: 5iC1a、 Heバブル流量(20℃)10
cc /分。
■ 固体原料: CoC1z、保持温度700℃。
キャリア(He)流量51/分。
■ 成長温度:880℃。
■ 反応ガス:  Hz/He、混合比20%。
■ 成長速度:500人/分。
この後は通常の工程によりSi活性層3を成長しく成長
温度900〜1000℃)、素子形成を行う。
第2図は第1の発明の他の実施例を説明するバイポーラ
トランジスタの模式断面図である。
図において、11はSi基板、11′はN15iz、C
o51z等の基板側シリサイド層、12は5i02層、
13はMg0−Al2O3層、2′はN15iz、C0
5iz等の活性層側シリサイド層でコレクタ引き出し層
、3はSi活性層でコレクタ領域、4はベース領域、5
はエミッタ領域、6はコレクタコンタクj−領域、7は
5iO1素子分離領域である。
製造工程の概略は次のようである。
■ Si基板上にCo51z fill ’をエピタキ
シャル成長。(反応ガスはSiCl2−CoCIz−H
z/lle系、成長温度800〜1000℃) ■ 本発明者が既、に開発した絶縁物気相エピタキシャ
ル成長法を用いて、厚さ0.2μmのMgO・AlzO
:+ 7113のエピタキシャル成長。
(反応ガスはMgCl z−AICh−C(h−Hz系
、成長温度900〜1000℃) ■ ウェット酸化(酸化温度1000℃)。
MgO・Al2O3層13を通して、下層のCoC1,
層11′の一部を酸化することにより厚さ約1μmのS
iO□層12全12する。
この層は、ウェハの反りを緩和し、高耐圧化がはかれる
役目を持つ。
■ 活性層側シリサイド層(コレクタ引き出し層)とし
て厚さ0.7μmのCo51z層2′を成長。
(成長温度8OO〜1000℃) この後は通常の工程によりSi活性層3を成長し。
素子形成を行う、。
第3図は第2の発明の一実施例を説明するバイポーラト
ランジスタの模式断面図である。
図において、1はサファイア基板、2は多層構造でコレ
クタ引き出し層、 2AはのN15iz、Co51z等
のシリサイド層、 2BはSi層、3はSi活性層でコ
レクタ領域、4はベース領域、5はエミッタ領域。
6はコレクタコンタクト領域、7は5in2素子分離領
域である。
第4図は第2の発明の他の実施例を説明するバ・イポー
ラトランジスタの模式断面図である。
図において、11はSi基板、12はSiO□層、13
はMg0−Al2O3層、2は多層構造でコレクタ引き
出し層、 2AはN15iz、Co51z等のシリサイ
ド層、 2BはSi層、3はSi活性層でコレクタ領域
、4はベース領域、5はエミッタ領域、6はコレクタコ
ンタクト領域、7は5i02素子分離領域である。
第3図、第4図のシリサイド/Si多層構造は作用の欄
で説明した諸元を用いる。
第1図〜第4図のシリサイド層、またはシリサイド/S
i多層構造は低抵抗(抵抗率ρ= 2X10−5Ωcm
)であり、厚さ0.1〜1μmの薄膜で十分コレクタ抵
抗を下げることができる。
このように、基板と活性層間にシリサイド層。
またはシリサイド/Si多層構造の導入により、その上
のSi活性層は薄膜で高品位の結晶を得ることができる
ため、微小な素子間分離が可能となり。
素子寸法を大幅に小さくでき、高集積化、高速化が達成
できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、 SOI構造にお
いて、絶縁基体とSi活性層との格子不整合に起因する
結晶欠陥の発生を抑止し、 Si活性層は薄膜で高品位
の結晶を得ることができ、デバイスの高集積化、高速化
が達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明の一実施例を説明するバイポーラト
ランジスタの模式断面図。 第2図は第1の発明の他の実施例を説明するバイポーラ
トランジスタの模式断面図。 第3図は第2の発明の一実施例を説明するバイポーラト
ランジスタの模式断面図。 第4図は第2の発明の他の実施例を説明するバイポーラ
トランジスタの模式断面図。 第5図(11,(21はSi/サファイア結晶とCo5
1z/サフアイア結晶のX線回折パターンである。 図において。 1はサファイア基板。 2は多層構造でコレクタ引き出し層。 2八はN15iz、Co51z等のシリサイド層。 2BはSil’i1 2′はN15iz、Co51z等のシリサイド層。 3はSi活性層でコレクタ領域。 4はベース令頁域。 5はエミッタ領域。 6はコレクタコンタクト領域。 7はSiO□素子分離領域。 11はSi基)反。 11’はN15iz、CoSi2等の基板側シリサイド
層。 12はSiO□層。 ’     13は?IgO・へ1203層である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)素子形成層と絶縁基体と、それらの間に挿入され
    たシリサイド層とを有することを特徴とする半導体装置
  2. (2)素子形成層と絶縁基体と、それらの間に交互に積
    層された、各1層以上のシリサイド層とシリコン層から
    なる多層構造とを有することを特徴とする半導体装置。
  3. (3)前記の絶縁基体はサファイア基板、もしくは半導
    体基板上に形成されたマグネシャスピネル(MgO・A
    l_2O_3)結晶であり、前記シリサイド層はNiS
    i_2、もしくはCoSi_2であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
  4. (4)前記シリサイド層がコレクタ引き出し層であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
  5. (5)前記の絶縁基体はサファイア基板、もしくは半導
    体基板上に形成されたマグネシャスピネル(MgO・A
    l_2O_3)結晶であり、前記シリサイド層はNiS
    i_2、もしくはCoSi_2であることを特徴とする
    特許請求の範囲第2項記載の半導体装置。
  6. (6)前記多層構造がコレクタ引き出し層であることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体装置。
JP62305302A 1987-12-02 1987-12-02 半導体装置 Pending JPH01146361A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1794806A4 (en) * 2004-09-21 2011-06-29 Ibm METHOD OF COLLECTOR EDUCATION IN BICMOS TECHNOLOGY
US8169749B2 (en) 2007-05-22 2012-05-01 Hitachi Global Storage Technologies, Netherlands B.V. Post-assembly head/disk offset adjuster

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1794806A4 (en) * 2004-09-21 2011-06-29 Ibm METHOD OF COLLECTOR EDUCATION IN BICMOS TECHNOLOGY
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