JPH02114521A - バイポーラ半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 以Ｆの順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ１発明の概要 Ｃ９従来技ｖＲ［第２図］ Ｄ９発明が解決しようとする問題点 Ｅ３問題点を解決するための手段 Ｆ１作用 Ｇ、実施例［第１図］ Ｈ０発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明はバイポーラ半導体装置の製造方法、特にエミッ
タを多結晶シリコンにより形成した動作速度の速いバイ
ポーラ半導体装置の製造方法に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記のバイポーラ半導体装置の製造方法にお
いて、 エミッタを成す多結晶シリコン中の不純物の活性化をベ
ースに悪影習を及ぼすことなく行うことができるように
するため、 エミッタを成す多結晶シリコンに対して短波長アークラ
ンプあるいはエキシマレーザによる加熱処理を施すもの
である。

（Ｃ，従来技術）［第２図］ 特開昭６０−２４０５９号公報、特開昭６３−１１６４
６３号公報に記載されているようにバイポーラトランジ
スタの動作速度を速めるための技術開発が盛んに行われ
ている。ところで、バイポーラトランジスタの動作速度
を速めるにはベース幅を狭くすること、エミッタの不純
物濃度を充分に高めてキャリアを多くすると共にエミッ
タ（史にはエミッタに連なる配線）の低抵抗化を図るこ
とが必要である。そこで、その要請に応えようとして最
近多結晶シリコンによりエミッタを形成して高速バイポ
ーラトランジスタを得る技術が開発された。第２図（Ａ
）乃至（Ｄ）はそのようなバイポーラトランジスタの製
造方法の一例を工程順に示す断面図である。

（Ａ）ｎ型半導体基板１の表面部を選択酸化することに
よる分離用絶縁膜２を形成してベースを形成すべき領域
３とコレクタ電極の取り出しをすべき領域４との間等の
分離を行い、その後ベースの形成に寄与するＰ型多結晶
シリコン膜５を形成する。該多結晶シリコン膜５はベー
スを形成すべき上記領域３の中央部６を除く部分上から
分離用絶縁膜２上に拡がるように形成されている。尚、
上記中央部６はエミッタを形成すべき領域である。

この多結晶シリコンｌＩ！２５の形成は、例えば多結晶
シリコン膜をＣＶＤによりデポジションし、Ｐ型不純物
をイオン打込みし、多結晶シリコン膜を選択的にエツチ
ングすることにより行う。第２図（Ａ）は多結晶シリコ
ンｌｌ５ｔ５の形成後の状態を示している。

（Ｂ）次に、多結晶シリコン膜５内のＰ型不純物を゛詐
導体基板１内に拡散させる処理を行い、同図（Ｂ）に示
すようにベースを形成する。７はこの拡散によって形成
されたベース領域、８はイントリンシックなベース領域
である。また、９は多結晶シリコン膜５の表面に生じた
酸化膜である。

（Ｃ）次に、同図（Ｃ）に示すように００型多結晶シリ
コン１漠１０をエミッタを形成すべき領域６とコレクタ
電極を取り出すべき領域４に形成する。そして、エミッ
タを形成すべき領域６に形成された多結晶シリコン膜１
０ｅがそのままエミッタとなり、コレクタ電極を取り出
すべき領域４に形成された多結晶シリコンＩＩＱ　１０
　ｅがコレクタ電極となる。１１は多結晶シリコン膜１
０ｃ中の不純物かイントリンシックなベース８の表面部
に入り込むことにより生じたｎ型領域で、エミッタの部
を成し、このｎ型領域１１の発生によってベース幅がよ
り一層狭くなることになる。

（Ｄ）その後、上記酸化膜９を選択的にエツチングして
Ｐ＋型多結晶シリコン膜５を露出させ、その後、電極１
３ｂ、１３ｃ、１３ｅを形成する。

このようにエミ・Ｉりを多結晶シリコンにより形成する
バイポーラトランジスタの製造方法において、エミッタ
を成す多結晶シリコン膜１０ｅ、コレクや電極を成す多
結晶シリコン膜１０ｃ、ベース配線を成す多結晶シリコ
ン膜５の活性化は従来加熱炉内に半導体ウェハを入れて
抵抗体からなるヒーターにより高温アニールするという
方法で行われていた。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところで、加熱
炉を用いての加熱処理によれば、半導体基板ｌの表面部
も高い温度になり半導体基板１表面部内のベース領域を
構成する不純物が拡散して不純物濃度分布に変化が生じ
る。従って、ベース幅をより薄く制御してより高速のバ
イポーラトランジスタを得ることが難しいという問題が
あった。

そのため、ハロゲンランプを用いて多結晶シリコンに赤
外線を照射することにより加熱時間を短くして目的とす
る多結晶シリコン以外の部分の温度上昇を極力抑制する
ことが考えらえる。というのは、加熱炉により加熱する
場合は加熱時間が数分乃信十数分程度の長さになるが、
ハロゲンランブによればシリコンに吸収さねない波長成
分が半分より稍多い程度で比較的少なく多結晶シリコン
のみをあるいは多結晶シリコン及びその直下の半導体基
板表面部分のみを加熱するということがある程度でき、
それに伴って加熱時間を数秒乃至士数秒と短くすること
ができるから多結晶シリコン及びその直下以外の部分の
温度上昇を従来の場合、即ち加熱炉により高温アニール
する場合に比較して少なくすることができるからである
。

しかし、ハロゲンランプにより生じる光線はピークが波
長が１．１μｍであり、その波長はシリコンには吸収さ
れない。シリコンに吸収されるのはハロゲンランプの光
線のうちピークになる１、１μｍの波長よりも短波長の
光線であり、ハロゲンランプから出射される光線のｔ仕
返くはシリコンの加熱に寄与しない。従って、加熱目的
とする多結晶シリコン以外の部分が温度上昇することは
避は得ない。また、多結晶シリコンをハロゲンランプで
アニールする場合、１１００℃、１０秒間の加熱が必要
であるが、この場合でも不純物の拡散が生じ、ベース幅
が広くなることは避は得ない。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、エミッタを成す多結晶シリコン中の不純物の活性
化をベースに悪影響を及ぼすことなく行うことができる
ようにすることを目的とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明バイポーラ半導体装置の製造方法は上記問題点を
解決するため、エミッタを成す多結晶シリコンに対して
短波長アークランプあるいはエキシマレーザによる加熱
処理を施すことを特徴とする。

（Ｆ、作用） 本発明バイポーラ半導体装置の製造方法によれば、短波
長アークランプあるいはエキシマレーザから出射される
光線がシリコンに有効に吸収される短い波長の光である
ので、多結晶シリコンのみを効果的に加熱することがで
きる。従って、ベースに悪影響を及ぼすことなくエミッ
タを成す多結晶シリコンの活性化を図ることができる。

（Ｇ、実施例）［第１図］ 以ド、本発明バイポーラ半導体装置の製造方法を図示実
施例に従って詳細に説明する。

第１図（Ａ）乃至（Ｅ）は本発明バイポーラ半導体装置
の製造方法の一つの実施例を工程順に示す断面図である
。

（Ａ）第１図（Ａ）に示すように選択酸化により半導体
基板１の表面部に絶縁膜２を形成し、Ｐ型多結晶シリコ
ン膜５を形成し多結晶シリコン膜５内のＰ型不純物を半
導体基板１により拡散させてベース７．８を形成する。

これにより第２図（Ｂ）に示したと同じ状態になる。

（Ｂ）次に、ＬＰ−ＣＶＤにより第１図（Ｂ）＆：示す
ように多結晶シリコン膜（膜厚例えば５００人）１０を
形成する。

（Ｃ）次に、同図（Ｃ）に示すように不純物（ＮＰＮト
ランジスタを形成する場合にはｎ型不純物例えばリンＰ
）をイオン打込み（打込みエネルギーか例えば２５ｅＶ
、線量が例えば５×１０１′）する。この不純物のイオ
ン打込みは勿論多結晶シリコン膜１０にエミッタとして
の機能を果させるために例えばｎ型化（ＰＮＰトランジ
スタの場合にはＰ型化）すべく行うものであるが、多結
晶シリコン膜１０を非晶質化するという意義もある。と
いうのは、不純物がイオン打込みされると多結晶シリコ
ン１摸１０は非晶質化し、非晶質化すると後のアニール
処理で膜質の良好な多結晶シリコン膜になり、良好な多
結晶シリコンのエミッタが得られるからである。

（Ｄ）次に、半導体基板１の表面部の拡散層７．８の不
純物濃度分布に影習を及ぼさないような低い温度、例え
ば６００℃で窒素雰囲中で同図（Ｄ）に示すようにブリ
アニールする。このブリアニールは必ずしも不可欠であ
るとはいえないが、このブリアニールによってイオン注
入の持つ不純物濃度あるいは濃度分布に対する制御性の
良さを活かすことができ１次に行う本来のアニール後に
おいてもベース層が浅いままに維持されるようにするこ
とに少なからず寄与する。このブリアニールは、次に行
なう本来のアニール後における多結晶シリコン膜１０を
マイクロポリシリコンにする場合にはアニール時間を数
時間以内にする。

また、多結晶シリコン膜１０を樹脂状ポリシリコンにす
る場合にはアニール時間を数十時間（例えば８０時間）
にする。

（Ｅ）次に、短波長アークランプ、例えばＸｅ（キャノ
ン）アークランプによりあるいはエキシマレーザ（例え
ば、にｒＦあるいはＸｅＣ１，エネルギー２００ｍＪ／
ｃｍ２）により第１図（Ｅ）に示すように高温短時間ア
ニールを行い、多結晶シリコン膜１０を活性化する。

その後は、多結晶シリコン＠１０を選択的にエツチング
して多結晶シリコン膜１０ｅ、１０ｃをつくり、酸化膜
９を選択的にエツチングしてスルーホール１２をつくり
、電極１３ｂ、１３ｅ、１３ｃをつくる。これについて
は既に説明清なので詳細な説明は省略する。

ところで、短波長アークランプであるＸｅ（キセノン）
アークランプから投射される光線は０゜６μｍをピーク
とする波長分布を有し投射される光線の略全帯域（長波
長側の帯域は真性半導体には吸収されないが、しかし不
純物を含んだ多結晶シリコンには吸収される）が多結晶
シリコン膜１０の加熱に寄与する。従って、多結晶シリ
コン膜１０以外の部分の温度上昇を伴うことなく、そし
てベース７．８の不純物濃度プロファイルを変化させる
ことなく、多結晶シリコン１漠１０の活性化を図り、低
抵抗化することができる。依って、非常に狭いベース幅
で、ベース抵抗Ｒｂが小さく、且つエミッタ抵抗Ｒｅが
小さな高性能高速バイポーラトランジスタをつくること
が６丁能になるのである。

また、エキシマレーザ（にｒＦあるいはＸｅＣｌ等）の
場合は波長が数百ｎｍのＵＶレーザ光を発生するので、
また、短波長アークランプの場合には光線が波長０．６
μｍなので多結晶シリコン膜１０によって略完全に吸収
される。具体的には例えば２００　ｍ　Ｊ　／　ｃ　ｍ
　”のエネルギーのパルスＵｖレーザビームを照射する
とヘテロトランジスタの場合には多結晶シリコン膜のみ
を、エミッタが半導体基板中にあるものの場合にはその
エミッタ及び多結晶シリコン膜のみを活性化して抵抗を
小さくすることができる。

尚、而にブリアニールのアニール時間を数時間以内にす
ると多結晶シリコン膜１０をマイクロポリシリコンにす
ることができることを述べたが、多結晶シリコン＠１０
をマイクロポリシリコンにした場合にはトランジスタを
ヘテロジャンクショントランジスタにすることができ、
延いてはベース電荷量あるいはガンメルナンバーを増加
させ、ベース抵抗Ｒｂをより一層低くすることができる
。

波長アークランプあるいはエキシマレーザから出射され
る光線かシリコンに有効に吸収される短い波長の光であ
るので、多結晶シリコンのみを効果的に加熱することが
できる。従って、ベースに悪影響を及ぼすことなくエミ
ッタを成す多結晶シリコンの活性化を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）乃至（Ｅ）は本発明バイポーラ′ｈ導体装
置の製造方法の一つの実施例を工程順に示す断面図、第
２図は（Ａ）乃至（Ｄ）は背景技術を工程順に示す断面
図である。 符号の説明 ｌＯ・・・エミッタとなる多結晶シリコン。 （Ｈ，発明の効果） 以上に述べたところから明らかなように、本発明バイポ
ーラ半導体装置の製造方法によれば、短背景抜術を工苗
１帽；示す断面図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エミッタを多結晶シリコンにより形成したバイポ
   ーラ半導体装置の製造方法において、上記多結晶シリコ
   ンに対して短波長アークランプの光線照射による加熱処
   理を施すことを特徴とするバイポーラ半導体装置の製造
   方法
2. （２）エミッタを多結晶シリコンにより形成したバイポ
   ーラ半導体装置の製造方法において、上記多結晶シリコ
   ンに対してエキシマレーザのレーザ光線照射による加熱
   処理を施すことを特徴とするバイポーラ半導体装置の製
   造方法