JPH0350823A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0350823A JPH0350823A JP18775689A JP18775689A JPH0350823A JP H0350823 A JPH0350823 A JP H0350823A JP 18775689 A JP18775689 A JP 18775689A JP 18775689 A JP18775689 A JP 18775689A JP H0350823 A JPH0350823 A JP H0350823A
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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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〕
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に電極材料
として広く使われている多結晶シリコンの形成方法に関
する。
として広く使われている多結晶シリコンの形成方法に関
する。
従来、この種の半導体装置では、エミッタ。
ベース、コレクタ引き出し電極は減圧化学気相成長装置
などを用いて、多結晶シリコンをシリコン基板上、シリ
コン・エピタキシャル膜、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜上に成長させていた。
などを用いて、多結晶シリコンをシリコン基板上、シリ
コン・エピタキシャル膜、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜上に成長させていた。
上述した従来の半導体装置では、シリコン基板上又はシ
リコン酸化膜、シリコン窒化膜上に減圧化学気相成長装
置などを用いて、約600℃〜680℃の成長温度で多
結晶シリコンを成長させ、さらにこの多結晶シリコンに
イオン注入法又は拡散法又は多結晶シリコン成長時に不
純物をドーフする方法などのいずれかを用いて不純物を
導入し、熱処理を行ってエミッタ、ベース、コレクタ引
キ出し電極を形成しているので、エミッタ、ベース、コ
レクタ引き出し電極用多結晶シリコン中の不純物の活性
化及びエミッタ形成のための熱処理は、抵抗や、エミッ
タ、ベース深さとも関係あり、かなり制約をうけた条件
となっている。
リコン酸化膜、シリコン窒化膜上に減圧化学気相成長装
置などを用いて、約600℃〜680℃の成長温度で多
結晶シリコンを成長させ、さらにこの多結晶シリコンに
イオン注入法又は拡散法又は多結晶シリコン成長時に不
純物をドーフする方法などのいずれかを用いて不純物を
導入し、熱処理を行ってエミッタ、ベース、コレクタ引
キ出し電極を形成しているので、エミッタ、ベース、コ
レクタ引き出し電極用多結晶シリコン中の不純物の活性
化及びエミッタ形成のための熱処理は、抵抗や、エミッ
タ、ベース深さとも関係あり、かなり制約をうけた条件
となっている。
たとえば、従来のエミッタ引き出し電極用多結晶シリコ
ンの一例をあげると、不純物としてヒ素を加速電圧70
K e V 、 ドース1. OX 10 ”cm
−2の条件でイオン注入し、窒素雰囲気中で900℃、
20分の熱処理を行った場合のエミッタ電極用多結晶シ
リコンの比抵抗は、約7.0〜9.5×10−3Ω−国
程度と高く、また、ベースの深さは約0.35μm、エ
ミッタ深さは0.15μm程度となっており、従来の多
結晶シリコンを用いる限り、エミッタ、ベース、コレク
タ引き出し電極用多結晶シリコンの抵抗を下げるために
は、さらに長時間又は高温熱処理などを行う必要がある
。このたメ、エミッタ、ベース、コレクタ引き出しtt
ffi用多結晶シリコンの低抵抗化と、エミッタ深さや
ベース深さを浅く制御することとはデバイス特性上、ト
レード・オフの関係にあり、上記要素を両立させるには
困難な状況にあった。
ンの一例をあげると、不純物としてヒ素を加速電圧70
K e V 、 ドース1. OX 10 ”cm
−2の条件でイオン注入し、窒素雰囲気中で900℃、
20分の熱処理を行った場合のエミッタ電極用多結晶シ
リコンの比抵抗は、約7.0〜9.5×10−3Ω−国
程度と高く、また、ベースの深さは約0.35μm、エ
ミッタ深さは0.15μm程度となっており、従来の多
結晶シリコンを用いる限り、エミッタ、ベース、コレク
タ引き出し電極用多結晶シリコンの抵抗を下げるために
は、さらに長時間又は高温熱処理などを行う必要がある
。このたメ、エミッタ、ベース、コレクタ引き出しtt
ffi用多結晶シリコンの低抵抗化と、エミッタ深さや
ベース深さを浅く制御することとはデバイス特性上、ト
レード・オフの関係にあり、上記要素を両立させるには
困難な状況にあった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、シリコン基板上又は
シリコン酸化膜上に減圧化学気相成長装置又はプラズマ
化学気相成長装置又はスパッタ薄膜成長装置又は超高真
空電子線加熱蒸着装置又は分子線エピタキシャル成長装
置等を用いて、エミッタ及びベース引き出し電極用とし
て、ノン・ドープのアモルファス・シリコンを成長させ
る工程と、次にこのアモルファス・シリコンにシリコン
のイオン注入を行い、比較的低温(700℃以下)で熱
処理(例えば、窒素雰囲気又はそれに準する不活性ガス
雰囲気又は水素雰囲気又は真空雰囲気中で熱処理)シ、
アモルファス・シリコンの結晶化を行う工程とを有して
いる。
シリコン酸化膜上に減圧化学気相成長装置又はプラズマ
化学気相成長装置又はスパッタ薄膜成長装置又は超高真
空電子線加熱蒸着装置又は分子線エピタキシャル成長装
置等を用いて、エミッタ及びベース引き出し電極用とし
て、ノン・ドープのアモルファス・シリコンを成長させ
る工程と、次にこのアモルファス・シリコンにシリコン
のイオン注入を行い、比較的低温(700℃以下)で熱
処理(例えば、窒素雰囲気又はそれに準する不活性ガス
雰囲気又は水素雰囲気又は真空雰囲気中で熱処理)シ、
アモルファス・シリコンの結晶化を行う工程とを有して
いる。
上述した従来の半導体装置の製造方法では、シリコン基
板上又はシリコン酸化膜上、シリコン窒化膜上に多結晶
シリコンを成長させ、不純物をドープし、ベース、エミ
ッタ、コレクタ引き出し電極を形成していたのに対し、
本発明では、シリコン基板又はシリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜上にアモルファス・シリコンを成長させ、シリ
コンのイオン注入を行い、比較的低温(700℃以下)
で熱処理し、従来の多結晶シリコンよりも結晶粒の大き
い又は局部的に単結晶化しているアモルファス・シリコ
ン結晶化多結晶シリコンを形成し、こhをエミッタ、ベ
ース、コレクタの引き出し電極として用いる。
板上又はシリコン酸化膜上、シリコン窒化膜上に多結晶
シリコンを成長させ、不純物をドープし、ベース、エミ
ッタ、コレクタ引き出し電極を形成していたのに対し、
本発明では、シリコン基板又はシリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜上にアモルファス・シリコンを成長させ、シリ
コンのイオン注入を行い、比較的低温(700℃以下)
で熱処理し、従来の多結晶シリコンよりも結晶粒の大き
い又は局部的に単結晶化しているアモルファス・シリコ
ン結晶化多結晶シリコンを形成し、こhをエミッタ、ベ
ース、コレクタの引き出し電極として用いる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明のアモルファス・シリコンから形成した
ベース及びエミッタの引き出し電極用多結晶シリコンを
用いたバイポーラICの一実施例である。101はP型
シリコン基板102はP型シリコン基板101の表面に
形成された埋め込み層、103は埋め込み層102の上
に形成されたNエピタキシャル層である。104は素子
分離のためのシリコン酸化膜、105はシリコン窒化膜
、106はベースのP+層、107はアモルファス・シ
リコンから形成したベースの引き出し電極用P+多結晶
シリコン、108はN+エミッタ1、to9はアモルフ
ァス・シリコンかう形成したエミッタ引き出し電極用N
+多結晶シリコン。
ベース及びエミッタの引き出し電極用多結晶シリコンを
用いたバイポーラICの一実施例である。101はP型
シリコン基板102はP型シリコン基板101の表面に
形成された埋め込み層、103は埋め込み層102の上
に形成されたNエピタキシャル層である。104は素子
分離のためのシリコン酸化膜、105はシリコン窒化膜
、106はベースのP+層、107はアモルファス・シ
リコンから形成したベースの引き出し電極用P+多結晶
シリコン、108はN+エミッタ1、to9はアモルフ
ァス・シリコンかう形成したエミッタ引き出し電極用N
+多結晶シリコン。
110はシリコン酸化膜、111にはメタルが表示され
ている。多結晶シリコン107,109&!ノンドープ
のアモルファス・シリコンを減圧化学気相成長装置でS
iH4を原料ガスに用いて、570℃で膜厚2000人
成長させた後、シリコンのイオン注入を加速電圧80K
eV、−ドース1.OX 10 ”Cm−”の条件で、
イオン注入し、多結晶シリコン7の場合はさらにポロン
を加速電圧70K e V 、 ドース1.0X10
”cm−2の条件で、多結晶シリコン9の場合はシリコ
ンイオン注入の他にさらにヒ素を加速電圧70KeV、
ドース2,0×10 ”cm−2の条件でそれぞれ
イオン注入した後、600℃の窒素雰囲気中で12時間
の熱処理を行い、アモルファス・シリコンから結晶化さ
せた多結晶シリコンを形成している。以上の方法を用い
て形成した多結晶シリコンの抵抗は、エミッタ電極部、
ベース引き出し電極部とも約50Ω/口以下である。
ている。多結晶シリコン107,109&!ノンドープ
のアモルファス・シリコンを減圧化学気相成長装置でS
iH4を原料ガスに用いて、570℃で膜厚2000人
成長させた後、シリコンのイオン注入を加速電圧80K
eV、−ドース1.OX 10 ”Cm−”の条件で、
イオン注入し、多結晶シリコン7の場合はさらにポロン
を加速電圧70K e V 、 ドース1.0X10
”cm−2の条件で、多結晶シリコン9の場合はシリコ
ンイオン注入の他にさらにヒ素を加速電圧70KeV、
ドース2,0×10 ”cm−2の条件でそれぞれ
イオン注入した後、600℃の窒素雰囲気中で12時間
の熱処理を行い、アモルファス・シリコンから結晶化さ
せた多結晶シリコンを形成している。以上の方法を用い
て形成した多結晶シリコンの抵抗は、エミッタ電極部、
ベース引き出し電極部とも約50Ω/口以下である。
第2図は本発明の他の実施例を説明するための縦断面図
である。第2図は本発明をパイ−CMOSICに適用し
た例である。201はP型シリコン基板、202はN+
埋込層、203はP+埋込層。
である。第2図は本発明をパイ−CMOSICに適用し
た例である。201はP型シリコン基板、202はN+
埋込層、203はP+埋込層。
204はN−エピタキシャル層、205はPfft(ベ
ース)、206はN+層(エミッタ)、207はNウェ
ル、208はN+層、209はN−エピタキシャル層、
210はNウェル、211はP+層。
ース)、206はN+層(エミッタ)、207はNウェ
ル、208はN+層、209はN−エピタキシャル層、
210はNウェル、211はP+層。
212は5iCh、213はBPSG、214はアモル
ファス・シリコンから形成したエミッタの引き出し電極
用多結晶シリコン、215はアモルファス・シリコンか
ら形成したコレクタの引き出し電極用多結晶シリコン、
216はアモルファス・シリコンから形成したゲート電
極用多結晶シリコン、217はアルミニウムを示してい
る。この実施例では、バイポーラトランジスタ部のエミ
ッタ及びコレクタの引き出し電極用多結晶シリコンの低
抵抗化やエミッタ接合深さを従来よりも浅くすることが
できる利点がある。例えば、従来のエミッタ形成条件と
してエミッタの引き出し電極用多結晶シリコンを減圧化
学気相成長装置で成長温度650℃、SiH4を原料ガ
スとして膜厚0,25μm堆積し、不純物としてヒ素の
イオン注入を加速電圧70I(eV、 ドース1.
OX 10 ”cm”−2で行い、不純物活性化の熱処
理を窒素雰囲気中で950℃、30分の条件で行うと、
エミッタ引き出し電極用多結晶シリコンの層抵抗は約3
00Ω/口で、エミッタ結合深さは、0.2μmである
のに対し、エミッタの引き出し電極用多結晶シリコンの
形成方法を初めにノン・ドープのアモルファス・シリコ
ンを減圧化学気相成長装置でS iH4を原料ガスとし
て成長温度570℃で膜厚0.25μm堆積し、次にシ
リコンのイオン注入を加速電圧80K e V 、
ドース1. OX 10 ”cm−2の条件で行い、さ
らに窒素雰囲気中で600℃、12時間の熱処理をした
後、上°述した従来方法と同一の不純物ドープ及び活性
化の熱処理を行うことにより、エミッタの引き出し電極
用多結晶シリコンの層抵抗は、約50Ω/口、エミッタ
接合深さも0.1〜0415μmと大幅に改善できる利
点がある。
ファス・シリコンから形成したエミッタの引き出し電極
用多結晶シリコン、215はアモルファス・シリコンか
ら形成したコレクタの引き出し電極用多結晶シリコン、
216はアモルファス・シリコンから形成したゲート電
極用多結晶シリコン、217はアルミニウムを示してい
る。この実施例では、バイポーラトランジスタ部のエミ
ッタ及びコレクタの引き出し電極用多結晶シリコンの低
抵抗化やエミッタ接合深さを従来よりも浅くすることが
できる利点がある。例えば、従来のエミッタ形成条件と
してエミッタの引き出し電極用多結晶シリコンを減圧化
学気相成長装置で成長温度650℃、SiH4を原料ガ
スとして膜厚0,25μm堆積し、不純物としてヒ素の
イオン注入を加速電圧70I(eV、 ドース1.
OX 10 ”cm”−2で行い、不純物活性化の熱処
理を窒素雰囲気中で950℃、30分の条件で行うと、
エミッタ引き出し電極用多結晶シリコンの層抵抗は約3
00Ω/口で、エミッタ結合深さは、0.2μmである
のに対し、エミッタの引き出し電極用多結晶シリコンの
形成方法を初めにノン・ドープのアモルファス・シリコ
ンを減圧化学気相成長装置でS iH4を原料ガスとし
て成長温度570℃で膜厚0.25μm堆積し、次にシ
リコンのイオン注入を加速電圧80K e V 、
ドース1. OX 10 ”cm−2の条件で行い、さ
らに窒素雰囲気中で600℃、12時間の熱処理をした
後、上°述した従来方法と同一の不純物ドープ及び活性
化の熱処理を行うことにより、エミッタの引き出し電極
用多結晶シリコンの層抵抗は、約50Ω/口、エミッタ
接合深さも0.1〜0415μmと大幅に改善できる利
点がある。
以上、説明した様に本発明は従来の半導体朶五で用いら
れているエミッタやベースやコレクタの引き出し電極用
の多結晶シリコンを、薄膜形成時にアモルファス・シリ
コンを成長させ、この後、シリコンのイオン注入と低温
熱処理(700℃以下)を行うことにより、従来の多結
晶シリコンよりも巨大な結晶粒をもつ、又は局所的に単
結晶化した多結晶シリコンが形成されるため、エミッタ
、ベース、コレクターの引き出し電極用多結晶シリコン
の抵抗が、従来よりも低抵抗化できる。
れているエミッタやベースやコレクタの引き出し電極用
の多結晶シリコンを、薄膜形成時にアモルファス・シリ
コンを成長させ、この後、シリコンのイオン注入と低温
熱処理(700℃以下)を行うことにより、従来の多結
晶シリコンよりも巨大な結晶粒をもつ、又は局所的に単
結晶化した多結晶シリコンが形成されるため、エミッタ
、ベース、コレクターの引き出し電極用多結晶シリコン
の抵抗が、従来よりも低抵抗化できる。
また、エミッタ電極用多結晶シリコン膜を介しての不純
物拡散によるエミッタ接合形成方法を行う場合、従来の
多結晶シリコンでは結晶粒が小さいため多くの結晶粒界
が存在し、エミッタ結合形成のための熱処理により、不
純物がシリコン・単結晶側へ深く拡散し、浅いエミッタ
結合を形成するのに不利であった。これに対し、上述し
た方法縛 による多結晶シリコンを用いて、エミッタの引き出し電
極を形成することにより、エミッタの引き出し電極部は
欠陥は含むものの、はぼ単結晶化するため、結晶粒界を
通しての速い不純物の拡散という現象は抑制され、従来
の多結晶シリコンに比べて、シリコン単結晶側への不純
物の拡散が遅くなり、デバイス性能を高めるために必要
な浅いニミッタ接合形成ができる、などの効果がある。
物拡散によるエミッタ接合形成方法を行う場合、従来の
多結晶シリコンでは結晶粒が小さいため多くの結晶粒界
が存在し、エミッタ結合形成のための熱処理により、不
純物がシリコン・単結晶側へ深く拡散し、浅いエミッタ
結合を形成するのに不利であった。これに対し、上述し
た方法縛 による多結晶シリコンを用いて、エミッタの引き出し電
極を形成することにより、エミッタの引き出し電極部は
欠陥は含むものの、はぼ単結晶化するため、結晶粒界を
通しての速い不純物の拡散という現象は抑制され、従来
の多結晶シリコンに比べて、シリコン単結晶側への不純
物の拡散が遅くなり、デバイス性能を高めるために必要
な浅いニミッタ接合形成ができる、などの効果がある。
第1区は、本発明の一実施例の断面図である。
101・・・・・・P型シリコン基板、102・・印:
P型シリコン基板101のシリコン基板上に形成された
N+層、103・・・・・・N+層102の上に形成し
たNエピタキシャル層、104・・・・・・シリコン酸
化膜、105・・・・・・シリコン窒化膜、106・・
団・Nエピタキシャル層103の中に形成したP“層(
ベース)、107・・・・・・アモルファス・シリコン
がう形成したベースの引き出し電極用P+多結晶シリコ
ン、108・・・・・・P+層106の中に形成したN
+層(エミッタ)、109・・印・アモルファス・シリ
コンから形成したエミッタの引き出し電極用N+多結晶
シリコン、110・・・・・・シリコン酸化膜、111
・・・・・メ タル 第2図は本発明の他の実施例の断面図である。 201・・・・・・P型シリコン、202・・・・・・
N+埋込層、203・・・・・・P+埋込層、204・
・・・・・N−エピタキシャル啜、205・・・・・・
P層(ベース)、206・・・・・・N”Pfi (エ
ミッタ)、207・・・・・・Nウェル、208N+層
、209・・・・・・N−エピタキシャル層、21□O
・・・・・・Nウェル、211・・・・・・P+層、2
12・・・・・SiO□、213・・・・・・BPSG
、214・・・・・・アモルファス・シリコンから形成
したエミッタの引き出し電極用多結晶シリコン、215
・・・・・・アモルファス・シリコンから形成したコレ
クタの引キ出し電極用多結晶シリコン、216・・・・
・・アモルファス・シリコンから形成したゲート電極用
多結晶シリコン、217・・・・・・アルミニウム。
P型シリコン基板101のシリコン基板上に形成された
N+層、103・・・・・・N+層102の上に形成し
たNエピタキシャル層、104・・・・・・シリコン酸
化膜、105・・・・・・シリコン窒化膜、106・・
団・Nエピタキシャル層103の中に形成したP“層(
ベース)、107・・・・・・アモルファス・シリコン
がう形成したベースの引き出し電極用P+多結晶シリコ
ン、108・・・・・・P+層106の中に形成したN
+層(エミッタ)、109・・印・アモルファス・シリ
コンから形成したエミッタの引き出し電極用N+多結晶
シリコン、110・・・・・・シリコン酸化膜、111
・・・・・メ タル 第2図は本発明の他の実施例の断面図である。 201・・・・・・P型シリコン、202・・・・・・
N+埋込層、203・・・・・・P+埋込層、204・
・・・・・N−エピタキシャル啜、205・・・・・・
P層(ベース)、206・・・・・・N”Pfi (エ
ミッタ)、207・・・・・・Nウェル、208N+層
、209・・・・・・N−エピタキシャル層、21□O
・・・・・・Nウェル、211・・・・・・P+層、2
12・・・・・SiO□、213・・・・・・BPSG
、214・・・・・・アモルファス・シリコンから形成
したエミッタの引き出し電極用多結晶シリコン、215
・・・・・・アモルファス・シリコンから形成したコレ
クタの引キ出し電極用多結晶シリコン、216・・・・
・・アモルファス・シリコンから形成したゲート電極用
多結晶シリコン、217・・・・・・アルミニウム。
Claims (2)
- (1)アモルファス・シリコンを形成する工程と、該ア
モルファス・シリコンにシリコンのイオン注入を行う工
程と、その後熱処理して前記アモルファス・シリコンを
結晶化させ、電極用多結晶シリコンを形成する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - (2)前記アモルファス・シリコンの結晶化は700℃
以下の熱処理により行うことを特徴とする請求項1記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18775689A JPH0350823A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18775689A JPH0350823A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350823A true JPH0350823A (ja) | 1991-03-05 |
Family
ID=16211652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18775689A Pending JPH0350823A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0350823A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08306642A (ja) * | 1995-05-04 | 1996-11-22 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体素子のポリシリコン層形成方法 |
| JP2016058500A (ja) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 国立大学法人東北大学 | 半導体素子の形成方法 |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP18775689A patent/JPH0350823A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08306642A (ja) * | 1995-05-04 | 1996-11-22 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体素子のポリシリコン層形成方法 |
| JP2016058500A (ja) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 国立大学法人東北大学 | 半導体素子の形成方法 |
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