JPH0354830A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH0354830A JPH0354830A JP1190754A JP19075489A JPH0354830A JP H0354830 A JPH0354830 A JP H0354830A JP 1190754 A JP1190754 A JP 1190754A JP 19075489 A JP19075489 A JP 19075489A JP H0354830 A JPH0354830 A JP H0354830A
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Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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。
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、半導体装置及びその製造方法に関する.
[従来の技術]
パイボーラトランジスタの微細化、高速化の要求にとも
ない、ベース層を薄膜化してキャリアの走行時間を低減
させ、素子の高性能化を図る試みが盛んになってきた。
ない、ベース層を薄膜化してキャリアの走行時間を低減
させ、素子の高性能化を図る試みが盛んになってきた。
例えば、 「電子情報通信学会技術研究報告J SDM
88−90、p4 7(1988)等に示すようにベー
ス層を光CVDエビタキシーで作製する方法、同報告p
.19等に示すようにエキシマレーザードーピングによ
り浅いベース接合を実現させる方法、 Journa
l ofElectrochemical Soci
ety vo1.132(4),p.914(1985
)、IEEE Electron Device Le
tters, EDL−6,(8), p.397(1
985)、Applied Physics Lett
ers vol.45(1).P.77(1984)、
等に示すようにBF2’のイオン注入による浅い接合を
形成する方法、 JapaneSeJournal
of Applied Physics vo1
.24,p.56B(1985)等に示すように半導体
表面をイオン注入法により非晶貿化した後、不純物をイ
オン注入する方法等、様々な方法が試みられている。
88−90、p4 7(1988)等に示すようにベー
ス層を光CVDエビタキシーで作製する方法、同報告p
.19等に示すようにエキシマレーザードーピングによ
り浅いベース接合を実現させる方法、 Journa
l ofElectrochemical Soci
ety vo1.132(4),p.914(1985
)、IEEE Electron Device Le
tters, EDL−6,(8), p.397(1
985)、Applied Physics Lett
ers vol.45(1).P.77(1984)、
等に示すようにBF2’のイオン注入による浅い接合を
形成する方法、 JapaneSeJournal
of Applied Physics vo1
.24,p.56B(1985)等に示すように半導体
表面をイオン注入法により非晶貿化した後、不純物をイ
オン注入する方法等、様々な方法が試みられている。
[発明が解決しようとする課M]
しかし、光CVDは光化学反応を用いているため大面積
に成膜することが難しく、また成膜ガスのジシランが分
解して光照射窓にSiが付着するという問題がある.ま
たエキシマレーザードーピング法は、予め不純物を半導
体表面に堆積させ、次にレーザー光を2次元平面上に走
査させて照射するという工程が必要で、スルーブットが
上がらず、不純物温度の制御も難しいという問題がある
。
に成膜することが難しく、また成膜ガスのジシランが分
解して光照射窓にSiが付着するという問題がある.ま
たエキシマレーザードーピング法は、予め不純物を半導
体表面に堆積させ、次にレーザー光を2次元平面上に走
査させて照射するという工程が必要で、スルーブットが
上がらず、不純物温度の制御も難しいという問題がある
。
更にイオン注入法は浅い不純物拡散層厚を正確に制御す
ることが難しいという問題点を有する。
ることが難しいという問題点を有する。
一方、 IEEE Transaction on
Electron DeviceLetters,
Vol.EDL−8, No,10., p.492
(1987) 等に示すように、Si単結晶基板上に
Si薄膜をエビタキシャル成長させた構造で、寄生容量
の低減を図り、バイボーラトランジスタの高性能化を図
る試みもある。しかし本公知例の場合、アニール温度が
950℃と比較的高温なので、低融点のガラス基板上等
に形成する薄膜トランジスタには適用できないという問
題点があった.本発明は以上の問題点を解決するもので
、その目的は浅くかつ低抵抗のドーピング層を持ったバ
イボーラトランジスタと、そのベース幅を簡単な方法で
正確に制御する薄膜パイボーラトランジスタの製造方法
を提供することにある。
Electron DeviceLetters,
Vol.EDL−8, No,10., p.492
(1987) 等に示すように、Si単結晶基板上に
Si薄膜をエビタキシャル成長させた構造で、寄生容量
の低減を図り、バイボーラトランジスタの高性能化を図
る試みもある。しかし本公知例の場合、アニール温度が
950℃と比較的高温なので、低融点のガラス基板上等
に形成する薄膜トランジスタには適用できないという問
題点があった.本発明は以上の問題点を解決するもので
、その目的は浅くかつ低抵抗のドーピング層を持ったバ
イボーラトランジスタと、そのベース幅を簡単な方法で
正確に制御する薄膜パイボーラトランジスタの製造方法
を提供することにある。
[課題を解決するための手段コ
本発明の半導体装置は、絶縁基板上にエミツタ領域、ベ
ース領域、コレクタ領域を有する半導体装置において、
前記ベース領域は、非晶質半導体薄膜をアニールによる
固相成長で再結晶化させて作製したことを特徴とする. また前記非晶貿半導体薄膜は成膜時に不純物が膜中に導
入されていることを特徴とする。
ース領域、コレクタ領域を有する半導体装置において、
前記ベース領域は、非晶質半導体薄膜をアニールによる
固相成長で再結晶化させて作製したことを特徴とする. また前記非晶貿半導体薄膜は成膜時に不純物が膜中に導
入されていることを特徴とする。
更に本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に
非晶質半導体薄膜を成膜する工程と、前記非晶質半導体
薄膜をアニールして固相成長させる工程とを少なくとも
有することを特徴とする.また、前記非晶質半導体薄膜
はプラズマ化学気相或長法または減圧化学気相成長法七
成膜することを特徴とする。
非晶質半導体薄膜を成膜する工程と、前記非晶質半導体
薄膜をアニールして固相成長させる工程とを少なくとも
有することを特徴とする.また、前記非晶質半導体薄膜
はプラズマ化学気相或長法または減圧化学気相成長法七
成膜することを特徴とする。
[実施例]
以下、第1図に基づき本発明の半導体装置の製造方法を
説明する.本実施例ではnpn型バイボーラトランジス
タの製造方法を例にとり説明する.まず絶縁基板100
上にプラズマ化学気相成長法(PCVD)でn″型非晶
質シリコン(a−Si)101を約1μm成膜する(第
1図一(a)).a−Si薄膜は一様で徴少な結晶核は
まったく存在しないことが望ましい。絶縁基板は本実施
例で′は石英基板を用いているが、低融点ガラス基板で
も良く、またアルミナ、マグネシアスビネル等の基板で
も良い.原料ガスにはS i H aとPH3を用いた
.Pのドーピング酒度はI X 1 0”cm−’であ
る.このa−Si膜をN2中で450℃、30min.
ブリアニールして膜中の水素を脱離させると同時に膜の
緻密化を図る。プリアニール後、5OO〜600℃のN
2中で8〜72時間アニールしてa−Si膜を固相成長
させて再結晶化Sil02を作る(第1図−(b))。
説明する.本実施例ではnpn型バイボーラトランジス
タの製造方法を例にとり説明する.まず絶縁基板100
上にプラズマ化学気相成長法(PCVD)でn″型非晶
質シリコン(a−Si)101を約1μm成膜する(第
1図一(a)).a−Si薄膜は一様で徴少な結晶核は
まったく存在しないことが望ましい。絶縁基板は本実施
例で′は石英基板を用いているが、低融点ガラス基板で
も良く、またアルミナ、マグネシアスビネル等の基板で
も良い.原料ガスにはS i H aとPH3を用いた
.Pのドーピング酒度はI X 1 0”cm−’であ
る.このa−Si膜をN2中で450℃、30min.
ブリアニールして膜中の水素を脱離させると同時に膜の
緻密化を図る。プリアニール後、5OO〜600℃のN
2中で8〜72時間アニールしてa−Si膜を固相成長
させて再結晶化Sil02を作る(第1図−(b))。
装置は、石英管による炉アニールがよい。アニール雰囲
気は、N2以外にはH2、Ar,Heガス等がよい。1
×106〜I X 1 0−”To rrO高真空雰囲
気でアニルを行ってもよい。固相成長させたn型Si表
面を熱酸化法、またはLPCVD法等でS i O 2
膜103を500〜1500人成膜する。続いてベース
領域に対応する場所の酸化膜をフォトエッチングで除き
開口部を作る(第1図一(C))。この上にp゛型非晶
質シリコン(a−Si)104を約500〜700A成
膜する(第1図一(d)).原料ガスにはSiH一とB
2H6を用いた.Bのドーピング壇度は1 x 1 0
”am−”の濃度領域で行った。n型、p型両層とも成
膜条件は等しく、周波数13.56MHzの高周波を印
加し、高周波電力は30mW/cm2、基板温度は18
0〜250℃である。PCVDの場合はp型a−Si成
膜直前にH2プラズマまたはArプラズマ処理を行えば
、n型Si表面の清浄化と成膜とを連続的に行うことが
できる。a−Siの成膜には減圧化学気相成長法(LP
CVD)を用いることも可能である.LPGVDの場合
は基板温度がなるべく低く成膜速度が速い条件が適して
いる.原料ガスにSiHdを用イル場合は500〜56
0℃、Si2Hr+を片いる場合は300〜5 0 0
”Cの基板温度が望ましい。基板温度がこれ以上高く
なると、堆積した膜が多結晶になり、固相成長を妨げる
ので好ましくない。ドーピングガスにはPCVDと同様
B 2 H eを用いる. 次にこの様にして作製したp型a−Si膜をn型層と同
様にN2中で450℃、3 0 m i n. ブリ
アニールして膜中の水素を脱離させると同時に膜の緻密
化を図る。LPGVDで成膜した場合はプリアニールの
必要はない.ブリアニール後、5oO〜600℃のN2
中で8〜72時間アニールしてp型a−Si膜をn型層
と同様に固相成長させて再結晶化Sil05を作る〈第
1図一(e))。
気は、N2以外にはH2、Ar,Heガス等がよい。1
×106〜I X 1 0−”To rrO高真空雰囲
気でアニルを行ってもよい。固相成長させたn型Si表
面を熱酸化法、またはLPCVD法等でS i O 2
膜103を500〜1500人成膜する。続いてベース
領域に対応する場所の酸化膜をフォトエッチングで除き
開口部を作る(第1図一(C))。この上にp゛型非晶
質シリコン(a−Si)104を約500〜700A成
膜する(第1図一(d)).原料ガスにはSiH一とB
2H6を用いた.Bのドーピング壇度は1 x 1 0
”am−”の濃度領域で行った。n型、p型両層とも成
膜条件は等しく、周波数13.56MHzの高周波を印
加し、高周波電力は30mW/cm2、基板温度は18
0〜250℃である。PCVDの場合はp型a−Si成
膜直前にH2プラズマまたはArプラズマ処理を行えば
、n型Si表面の清浄化と成膜とを連続的に行うことが
できる。a−Siの成膜には減圧化学気相成長法(LP
CVD)を用いることも可能である.LPGVDの場合
は基板温度がなるべく低く成膜速度が速い条件が適して
いる.原料ガスにSiHdを用イル場合は500〜56
0℃、Si2Hr+を片いる場合は300〜5 0 0
”Cの基板温度が望ましい。基板温度がこれ以上高く
なると、堆積した膜が多結晶になり、固相成長を妨げる
ので好ましくない。ドーピングガスにはPCVDと同様
B 2 H eを用いる. 次にこの様にして作製したp型a−Si膜をn型層と同
様にN2中で450℃、3 0 m i n. ブリ
アニールして膜中の水素を脱離させると同時に膜の緻密
化を図る。LPGVDで成膜した場合はプリアニールの
必要はない.ブリアニール後、5oO〜600℃のN2
中で8〜72時間アニールしてp型a−Si膜をn型層
と同様に固相成長させて再結晶化Sil05を作る〈第
1図一(e))。
固相成長の初期はSi基板をシードとして、ベース領域
開口部上のa−Si薄膜の垂直方向に進むが、再結晶化
領域がSiO2膜上に到達すると横方向の固相成長が進
む。固相成長が完了した段階でp゛再結晶Siをベース
領域のバタンにエッチングし、コ(D 上ニL P C
V D テS i O 2膜106を成膜し、次いで
エミッタ領域の開口部をエッチングして作る。エミッタ
のn0多結晶Sil07をLPCVD法で成膜しエミッ
タのバタニングをし、エミッタドライブを1000℃2
0 s e c. で行う(第1図−(f)).
最後にベース電極のコンタクトホールを開け、取り出
し電極108、109、110を形成し、バタニングし
て完成となる(第1図−(g)). 取り出し電極に
はA1、AI−Si−Cu, Au, Ti、等の
金属材料を用いる。
開口部上のa−Si薄膜の垂直方向に進むが、再結晶化
領域がSiO2膜上に到達すると横方向の固相成長が進
む。固相成長が完了した段階でp゛再結晶Siをベース
領域のバタンにエッチングし、コ(D 上ニL P C
V D テS i O 2膜106を成膜し、次いで
エミッタ領域の開口部をエッチングして作る。エミッタ
のn0多結晶Sil07をLPCVD法で成膜しエミッ
タのバタニングをし、エミッタドライブを1000℃2
0 s e c. で行う(第1図−(f)).
最後にベース電極のコンタクトホールを開け、取り出
し電極108、109、110を形成し、バタニングし
て完成となる(第1図−(g)). 取り出し電極に
はA1、AI−Si−Cu, Au, Ti、等の
金属材料を用いる。
以上述べたように本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、ドープトa−Siを6 0 0 ”Cという低温で
固相成長させるので、700人程度という薄いベース幅
ながらきわめて急峻な不純物漬度分布を持つたベースー
コレクタ接合を実現することが可能になる.不純物原子
の活性化率は同相或長が完了している場合はほぼ100
%になる.しかも、ベース中の不純物漬度はPCVD法
によるa−Si成膜時のドーピングガス流量で決まるの
で、不純物濃度の制御も容易である.またベース幅はa
−Siの膜厚で決まるので、イオン打ち込み法と比較す
ると、はるかに簡単かつ精密なベース幅制御が可能であ
る.さらに、PCVD法は大面積に均一にa−Si膜を
成膜することが可能なので、スルーブットも飛躍的に増
大する。更に本実施例の場合コレクタ、ベース両層をS
iO2膜で分離する構造をとっているので寄生容量も著
しく低減でき高性能化に寄与する.またエミッタ材料の
禁制帯幅をベース材料の禁制帯幅よりも大きい材料(本
実施例の場合はSiC、ダイアモンド、微結晶Si等)
で作製し、ヘテロ接合バイボーラトランジスタ(HBT
)の構造とすることもできる.HBTにした場合はホモ
接合バイボーラトランジスタよりもさらに高濡度のベー
ス不純物漬度を保ったままリーク電流を低く抑えられる
ので、ベース厚を薄くする効果とあいまって、きわめて
高速、高h『。の薄膜バイボーラトランジスタを実現で
きる. 本実施例ではnpnl−ランジスタを例にとって説明し
たが、pnp hランジスタも同様に作製できるのはも
ちろんである。また本プロセスは、Si系半導体に限ら
ずGe.SiGeや、GaAs、InAs等の化合物半
導体プロセスにも適用可能である. [発明の効果コ 本発明によれば、浅いベース厚ながらきわめて急峻なベ
ースーコレクタ接合を容易に実現できる。
ば、ドープトa−Siを6 0 0 ”Cという低温で
固相成長させるので、700人程度という薄いベース幅
ながらきわめて急峻な不純物漬度分布を持つたベースー
コレクタ接合を実現することが可能になる.不純物原子
の活性化率は同相或長が完了している場合はほぼ100
%になる.しかも、ベース中の不純物漬度はPCVD法
によるa−Si成膜時のドーピングガス流量で決まるの
で、不純物濃度の制御も容易である.またベース幅はa
−Siの膜厚で決まるので、イオン打ち込み法と比較す
ると、はるかに簡単かつ精密なベース幅制御が可能であ
る.さらに、PCVD法は大面積に均一にa−Si膜を
成膜することが可能なので、スルーブットも飛躍的に増
大する。更に本実施例の場合コレクタ、ベース両層をS
iO2膜で分離する構造をとっているので寄生容量も著
しく低減でき高性能化に寄与する.またエミッタ材料の
禁制帯幅をベース材料の禁制帯幅よりも大きい材料(本
実施例の場合はSiC、ダイアモンド、微結晶Si等)
で作製し、ヘテロ接合バイボーラトランジスタ(HBT
)の構造とすることもできる.HBTにした場合はホモ
接合バイボーラトランジスタよりもさらに高濡度のベー
ス不純物漬度を保ったままリーク電流を低く抑えられる
ので、ベース厚を薄くする効果とあいまって、きわめて
高速、高h『。の薄膜バイボーラトランジスタを実現で
きる. 本実施例ではnpnl−ランジスタを例にとって説明し
たが、pnp hランジスタも同様に作製できるのはも
ちろんである。また本プロセスは、Si系半導体に限ら
ずGe.SiGeや、GaAs、InAs等の化合物半
導体プロセスにも適用可能である. [発明の効果コ 本発明によれば、浅いベース厚ながらきわめて急峻なベ
ースーコレクタ接合を容易に実現できる。
このため、薄膜バイボーラトランジスタの低コスト化、
高性能化に絶大な寄与を果たす。また本発明はバイボー
ラトランジスタだけではなく、MOS型トランジスタ、
Bi−CMOSIC、フォトトランジスタ、サイリスタ
等半導体素子全般に応用が可能である。
高性能化に絶大な寄与を果たす。また本発明はバイボー
ラトランジスタだけではなく、MOS型トランジスタ、
Bi−CMOSIC、フォトトランジスタ、サイリスタ
等半導体素子全般に応用が可能である。
第1図は本発明の半導体装置の製造工程を示す図.10
0・・・・・・・・・絶縁基板 101・・・・・・・・・n”a−Si膜102・・・
・・・・・・n゜ 再結晶化Si1 03、 106・
・・・・・・・・SiO2膜104・・・・・・・・・
p”a−Si膜105・・・・・・・・・p゛ 再結晶
Si1 07・−・−・−−−−n1 poly−S
i108・・・・・・・・・ベース電極 109・・・・・・・・・エミッタ電極110・・・・
・・・・・コレクタ電極以上
0・・・・・・・・・絶縁基板 101・・・・・・・・・n”a−Si膜102・・・
・・・・・・n゜ 再結晶化Si1 03、 106・
・・・・・・・・SiO2膜104・・・・・・・・・
p”a−Si膜105・・・・・・・・・p゛ 再結晶
Si1 07・−・−・−−−−n1 poly−S
i108・・・・・・・・・ベース電極 109・・・・・・・・・エミッタ電極110・・・・
・・・・・コレクタ電極以上
Claims (4)
- (1)絶縁基板上にエミッタ領域、ベース領域、コレク
タ領域を有する半導体装置において、非晶質半導体薄膜
をアニールによる固相成長で再結晶化させて作製したこ
とを特徴とする半導体装置。 - (2)前記ベース領域は、成膜時に不純物が膜中に導入
されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置
。 - (3)半導体基板上に非晶質半導体薄膜を成膜する工程
と、前記非晶質半導体薄膜をアニールして固相成長させ
る工程とを、少なくとも有する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。 - (4)前記非晶質半導体薄膜はプラズマ化学気相成長法
または減圧化学気相成長法で成膜することを特徴とする
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 |
|---|---|---|---|
| JP1190754A JPH0354830A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1190754A JPH0354830A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0354830A true JPH0354830A (ja) | 1991-03-08 |
Family
ID=16263178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1190754A Pending JPH0354830A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0354830A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08162408A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-21 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR200448525Y1 (ko) * | 2009-03-14 | 2010-04-21 | 김상순 | 지팡이 |
-
1989
- 1989-07-24 JP JP1190754A patent/JPH0354830A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08162408A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-21 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR200448525Y1 (ko) * | 2009-03-14 | 2010-04-21 | 김상순 | 지팡이 |
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