JPH04152531A - 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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JPH04152531A
JPH04152531A JP2276782A JP27678290A JPH04152531A JP H04152531 A JPH04152531 A JP H04152531A JP 2276782 A JP2276782 A JP 2276782A JP 27678290 A JP27678290 A JP 27678290A JP H04152531 A JPH04152531 A JP H04152531A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
film
metal wiring
silicon film
emitter
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JP2276782A
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English (en)
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Toshihiro Sugii
寿博 杉井
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 C概 要) 不純物を含む多結晶シリコンより形成したトランジスタ
の電極に金属配線をコンタクトさせる工程を含む半導体
装置の製造方法に関し、トランジスタのエミッタ等の電
極を構成する多結晶シリコン膜とこれに接続される金属
配線とのコンタクト抵抗を低減することを目的とし、ト
ランジスタの′I:18il材料となる多結晶シリコン
膜に2種以上の不純物をそれぞれ固溶度まで含有させる
工程と、前記多結晶シリコン膜の上に金属性配線層を形
成する工程とを含み構成する。
〔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、より詳しくは
、不純物を含む多結晶シリコンより形成したトランジス
タの電極に金属配線をコンタクトさせる工程を含む半導
体装置の製造方法に関する。
[従来の技術] シリコン基板にバイポーラトランジスタを形成する工程
を例示すると次のようになる。
即ち、第2図に見られるように、p型シリコン基板aの
上にn′″型埋込層す及びn型コレクタ層Cを積層した
後に、エミッタ形成領域周囲のコレクタ層Cと選択酸化
膜dの上に、絶縁膜rに覆われたベース引出電極eを形
成する。
この後に、ベース引出電極eの中の窓gを通してコレク
タ層Cに硼素等のp型不純物を注入する(第2図(a)
)。
次に、全体に多結晶シリコン膜りを積層し、その中に砒
素イオン(As・)を注入した後に、この多結晶シリコ
ン)Ihをパターニングして窓gの内部とその周辺にそ
の膜りを残存させてエミッタ上山電極iを形成する(第
2図(b))。
さらに、第2図(c)に示すように、コレクタ層Cに注
入されたp型不純物を拡散して内部ベース層jを形成し
、また、エミッタ引出電極iの砒素を活性化するととも
に、その砒素をエミッタ形成領域に拡散させることによ
り、内部ベース層jの上にエミツタ層kを形成する。同
時に、ベース引出電極e内部の不純物をコレクタ層Cの
上部に拡散して外部ベース層1を形成する。
この後に、エミッタ引出電極1は、眉間絶縁膜mの窓を
通してアルミニウム配線層nに接続されることになる。
ところで、エミッタ引出電極iとなる多結晶シリコンl
hO中の砒素は、一般に固溶度まで注入される。これは
、多結晶シリコン膜りとアルミニウム電極層nとのコン
タクト抵抗が多結晶シリコン膜り中のキャリア濃度の平
方根に反比例して低減するからである。
また、砒素を用いるのは、シリコンに対してドナー不純
物となる元素の中で最も固溶度が大きいからである。
一方、エミッタ・ベース間の寄生容量を低減するために
エミツタ層にの寸法を縮小すると、エミッタ引出電極i
とアルミニウム電極層nとのコンタクト面積が小さくな
ってコンタクト抵抗が増大するので、可能な限り不純物
濃度を大きくする必要がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、砒素を固溶度以上に注入すると、不純物が析出
するだけであって、コンタクト抵抗が低減することには
ならない。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、エミッタ等の電極を構成する多結晶シリコン膜とこれ
に接続される金属配線層とのコンタクト抵抗を低減する
ことができる半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記した課題は、第1図に例示するように、npnバイ
ポーラトランジスタのエミッタ材料となる多結晶シリコ
ン膜に、砒素を固溶度まで含ませるとともに、燐を含有
させる工程と、前記多結晶シリコン膜の上に金属配線層
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、または、npnバイポーラトランジスタの
エミッタ材料となる多結晶シリコン膜に、砒素を固溶度
まで含ませるとともに、燐及びアンチモンを含有させる
工程と、前記多結晶シリコン膜の上に金属配線層を形成
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、 または、トランジスタの電極材料となる多結晶シリコン
膜に2種以上の不純物をそれぞれ固溶度まで含有させる
工程と、前記多結晶シリコン膜の上に金属配線層を形成
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
方法によって達成する。
〔作 用〕
本発明によれば、トランジスタの電極に用いられる多結
晶シリコン膜に注入する不純物を2種以上にしている0
例えば、npn )ランジスタのエミッタ材料となる多
結晶シリコン膜に砒素イオンを固溶度まで注入するとと
もに、燐イオン、アンチモンイオン等を注入するように
している。
この場合、シリコンに対する各元素の固溶度は独立であ
るため、複数の元素、例えば砒素と燐、あるいは砒素、
燐及びアンチモンを多結晶シリコン膜に含ませてキャリ
ア数を増加させることは可能であり、キャリア数を増加
させることにより金属配線とのコンタクト抵抗が低減す
ることになる。
〔実施例〕
そこで、以下に本発明の詳細を図面に基づいて説明する
第1図は、本発明の一実施例の工程を示す断面図であっ
て、図中符号1は、p型のシリコン基板で、このシリコ
ン基板1の上層にはn゛型埋込層2が不純物拡散によっ
て形成され、また、埋込層2の上にはシリコンよりなる
n型コレクタ層3がエピタキシャル成長されている。
さらに、コレクタ層3の表面のうち、ベース形成領域B
及びコレクタコンタクト領域Cの周囲には選択酸化膜4
が形成され、また、コレクタコンタクト領域Cには選択
酸化膜4をマスクにしてn型不純物イオンが注入されて
おり、これにより埋込層2に到達するコレクタコンタク
ト層5が形成されている(第1図(a))。
この後に、CVD法によって第一の多結晶シリコンM6
を30On−の厚さに成長し、この中に硼素イオンをド
ーズ量I X 10 ”/cdの条件で注入してから、
さらに、膜厚400nmの5t(h膜7をCVD法によ
り積層する(第1図(b))。
次に、フォトリソグラフィー法により多結晶シリコン膜
6及び5i02膜7をパターニングしてベース形成領域
Bの中央にあるエミッタ形成領域Eの上に開口部8を形
成するとともに、エミッタ形成領域Eから選択酸化膜4
の上に至る領域のみに多結晶シリコン膜6を残存させる
。このようにしてパターニングされた多結晶シリコン膜
6はベース引出電極9となる(第1図(C))。
ついで、エミッタ形成領域Eにあるコレクタ層3の上面
に薄い熱酸化rl!1.10形成した後に、開口部8を
通して硼素イオンをドーズ量5X10”/cjの条件で
コレクタ層3の上層に注入する。
次に、CVD法により全体にs + OzHf! (図
示せず)を形成した後にこの膜をRIE法によって異方
性エツチングし、ベース引出電極9の側部にそのSiO
□膜を残すことにより絶縁性サイドウオール12を形成
する。なお、熱酸化膜10は異方性エツチングの際に除
去される。
この後に、基板温度を600℃に加熱してCVD法によ
り膜厚200nmの第二の多結晶シリコンM 13 ヲ
1iitル(第1 図(d))。
これに続いて、イオン注入法により砒素イオン(As”
 )を多結晶シリコンW!X13中にドーピングする。
この場合のイオン注入の加速エネルギーは80keV、
ドーズ量は2X10′&/cjであり、これにより多結
晶シリコンW413中の砒素濃度を2XIO”/cdと
する。この濃度は、シリコンにおける燐の固溶度である
そして、窒素雰囲気中で温度1000 ’C115秒の
熱処理を行って、多結晶シリコン膜13中の砒素を活性
化するとともに一様に分布させる一方、その砒素を開口
部8を通してコレクタN3中に拡散してn型エミツタ層
14を形成する(第1図(e))、この場合、開口部8
がら注入した硼素が拡散し、エミツタ層14の下にp型
内部ベースN15が形成される。さらに、ベース引出電
極9内の硼素が活性化して導電性を有することになる一
方、その硼素が下方に拡散してコレクタ層3の上層まで
達し、この拡散層がp型外部ベース層11となる。
この後に、注入エネルギー25 keν、ドーズ量5 
X 10 ”/c−の条件で、多結晶シリコンW913
の表面から1100nの深さまで燐イオン(P゛)を注
入した後、これを活性化するために温度8゜0℃で10
分間の熱処理を行う(第1図(f))、これにより、多
結晶シリコン膜13の上層部に燐が5 X 10 ”/
cdの濃度で含まれることになる。この濃度は、燐の固
溶度である。
次に、フォトリソグラフィー法によって多結晶シリコン
膜13をパターニングし、これをエミッ夕形成領域E、
コレクタコンタクト領域C及びそれらの周辺に残存させ
、エミッタ引出電極16とコレクタ引出電極17を形成
する(第1図(g))。
このような処理を終えた後に、PSGよりなる層間絶縁
膜18をCVD法によって全体に形成するとともに、こ
れをバターニングしてエミッタ上山電極16、コレクタ
引出電極I7の上にコンタクトホール19.20を形成
する。さらに、へ−ス引出電極9の上のSing膜7及
び層間絶縁膜18をバターニングして第3のコンタクト
ホール21を形成する(第1図(h))。
この後に、スパッタ法等によって全体にアルミニうム膜
22を形成しく第1図(i))、これをフォトリソグラ
フィー法によってバターニングして、コンタクトホール
19〜21内を通る金属配線層23〜25を形成する(
第1図(j))。
このようにして形成された半導体装置において、エミッ
タ引出電極16を構成する多結晶シリコン膜13に砒素
を含有させるだけでなく、砒素と同様にドナー不純物と
なる燐をドーピングしている。
この場合、シリコンに対する各元素の固溶度は独立であ
るために、燐を加えた分だけ多結晶シリコンIQ!13
中のキャリア数が増加し、この結果、金属配線層23と
のコンタクト抵抗が低減することになる。
上記した実施例では、エミッタ引出電極16に砒素と燐
を固溶度まで含有させており、しかも、コンタクト抵抗
はキャリア濃度の平方根に反比例するので、砒素を固溶
度まで含ませた場合に比べてコンタクト抵抗は89%低
減する。
また、上記した実施例ではコレクタ引出電極17と金属
配線層24のコレクタ抵抗も低減することになる。
なお、上記した実施例は、npn型トランジスタについ
て説明したが、Pnp型トランジスタのエミッタ引出電
極となる多結晶シリコン膜にP型不純物を2種以上ドー
プしてコンタクト抵抗を小さくすることができる。
また、上記した実施例はイオン注入法によって多結晶シ
リコン膜中に不純物を含ませたものであるが、膜の形成
と同時に不純物を含有させるようにしてもよい。
〔発明の効果] 本発明によれば、エミッタ等の電極材料となる多結晶シ
リコン膜に含ませる不純物を2種以上にしたので、シリ
コンに対する固溶度が独立となる各元素によって膜中の
キャリア数を増加させることができ、多結晶シリコン膜
の上に形成される金属配線とのコンタクト抵抗を低減す
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す断面図、第2図は、
従来方法の一例を示す断面図である。 (符号の説明) l・・・シリコン基板、 2・・・埋込層、 3・・・コレクタ層、 4・・・選択酸化膜、 5・・・コンタクト層 6.13・・・多結晶シリコン膜、 7・・・sIozM、 9・・・ベース引出電極、 10・・・熱酸化膜、 11・・・外部ベース層、 12・・・サイドウオール、 14・・・エミツタ層、 15・・・内部ベース層、 I6・・・エミッタ引出電極、 17・・・コレクタ引出電極、 24〜26・・・金属配線層。 出 願 人  富士通株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)npnバイポーラトランジスタのエミッタ材料と
    なる多結晶シリコン膜に、砒素を固溶度まで含ませると
    ともに、燐を含有させる工程と、前記多結晶シリコン膜
    の上に金属配線層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)npnバイポーラトランジスタのエミッタ材料と
    なる多結晶シリコン膜に、砒素を固溶度まで含ませると
    ともに、燐及びアンチモンを含有させる工程と、 前記多結晶シリコン膜の上に金属配線層を形成する工程
    とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. (3)トランジスタの電極材料となる多結晶シリコン膜
    に2種以上の不純物をそれぞれ固溶度まで含有させる工
    程と、 前記多結晶シリコン膜の上に金属配線層を形成する工程
    とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP2276782A 1990-10-16 1990-10-16 半導体装置の製造方法 Pending JPH04152531A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5471085A (en) * 1993-10-04 1995-11-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with polycrystalline silicon emitter conductive layer
US6433366B1 (en) 1999-07-27 2002-08-13 Sharp Kabushiki Kaisha Circuit-incorporating light receiving device and method of fabricating the same

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