JPH0350823A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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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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JP
Japan
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silicon
emitter
polycrystalline silicon
amorphous silicon
amorphous
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JP18775689A
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English (en)
Inventor
Koji Hamada
耕治 濱田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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】 〔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。
〔従来の技術〕
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。
〔発明が解決しようとする課題〕
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。
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。
〔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。
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。
〔実施例〕
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。
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。
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。
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。
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。
〔発明の効果〕
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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。
JP18775689A 1989-07-19 1989-07-19 半導体装置の製造方法 Pending JPH0350823A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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
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