JPH0822964A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0822964A
JPH0822964A JP17949494A JP17949494A JPH0822964A JP H0822964 A JPH0822964 A JP H0822964A JP 17949494 A JP17949494 A JP 17949494A JP 17949494 A JP17949494 A JP 17949494A JP H0822964 A JPH0822964 A JP H0822964A
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polycrystalline silicon
silicon layer
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amorphous
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春子 桝屋
Tadashi Kondo
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Tomotaka Fujisawa
知▲隆▼ 藤澤
Yasuyoshi Inota
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、イオン注入法による多結晶シリコ
ン膜の非晶質化、その後の熱処理による非晶質層の再結
晶化によって、所望の抵抗値を得る。 【構成】 第1工程で、基体11上に多結晶シリコン層12
を形成した後、イオン注入法によって多結晶シリコン層
12に選択的に不純物イオン61を注入する。その際にイオ
ン注入エネルギーを制御して不純物イオン61の注入深さ
を設定することで、多結晶シリコン層12の上層にイオン
注入深さに対応した非晶質層13を形成する。そして第2
工程で、熱処理による再結晶化によって、非晶質層13下
方の多結晶シリコン層12の厚さに対応した結晶粒径の多
結晶シリコン層14を形成する。上記イオン注入エネルギ
ーの制御は、不純物イオン61を透過するもので多結晶シ
リコン層12を選択的に覆う被覆層(図示省略)の厚さを
制御することによっても行える。
(57) [Summary] [Object] According to the present invention, a desired resistance value is obtained by amorphization of a polycrystalline silicon film by an ion implantation method and recrystallization of the amorphous layer by a subsequent heat treatment. [Structure] In the first step, the polycrystalline silicon layer 12 is formed on the substrate 11.
After forming, the polycrystalline silicon layer by ion implantation method
Impurity ions 61 are selectively implanted into 12. At this time, the ion implantation energy is controlled to set the implantation depth of the impurity ions 61, so that the amorphous layer 13 corresponding to the ion implantation depth is formed on the polycrystalline silicon layer 12. And the second
In the step, recrystallization by heat treatment forms a polycrystalline silicon layer 14 having a crystal grain size corresponding to the thickness of the polycrystalline silicon layer 12 below the amorphous layer 13. The ion implantation energy can also be controlled by controlling the thickness of a coating layer (not shown) that transmits the impurity ions 61 and selectively covers the polycrystalline silicon layer 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の抵抗、配
線、拡散層等に利用する半導体装置の製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device which is used as a resistance, a wiring, a diffusion layer, etc. of the semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置における多結晶シリコン膜
は、ゲート電極、拡散源、コンタクト開口部、配線、抵
抗、薄膜トランジスタ〔TFT(Thin Film Transist
or)〕等、多くに用いられている。そして用途に応じ
て、多結晶シリコン膜を成膜した後、イオン注入法、拡
散法等によって、多結晶シリコン膜に不純物をドーピン
グしていた。または不純物イオンを含む状態で多結晶シ
リコン膜を成膜していた。例えば、CVD法によって行
っていた。
2. Description of the Related Art A polycrystalline silicon film in a semiconductor device is a gate electrode, a diffusion source, a contact opening, a wiring, a resistor, a thin film transistor [TFT (Thin Film Transistor).
or)] and so on. Then, according to the use, after forming a polycrystalline silicon film, the polycrystalline silicon film is doped with impurities by an ion implantation method, a diffusion method, or the like. Alternatively, a polycrystalline silicon film is formed in a state containing impurity ions. For example, the CVD method was used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記多
結晶シリコン膜にイオン注入を行う場合、多結晶シリコ
ン膜の結晶粒径を精密に制御した状態にはなっていな
い。そのため、多結晶シリコン膜の抵抗値が設計値通り
にならない。例えば、拡散源としてDOPOS(ドープ
ト多結晶シリコン)を用いる代わりにイオン注入を行っ
た多結晶シリコンを用いるプロセスを開発しても、その
後の熱処理によって、イオン注入した不純物イオンの拡
散と多結晶シリコン膜の結晶化が同時に起こる。そのた
め、DOPOSを用いた場合と異なった特性(例えば抵
抗値)の多結晶シリコンが形成される。このような多結
晶シリコン膜を電極材料として用いた場合には、設計値
通りの特性が得られないことになる。さらに、結晶化に
よって形成される結晶の粒径によって、多結晶シリコン
膜の抵抗値が異なる。このため、所望の抵抗値を有する
多結晶シリコン膜を形成することができない。
However, when the polycrystalline silicon film is ion-implanted, the crystal grain size of the polycrystalline silicon film is not precisely controlled. Therefore, the resistance value of the polycrystalline silicon film does not meet the designed value. For example, even if a process that uses ion-implanted polycrystalline silicon instead of using DOPOS (doped polycrystalline silicon) as a diffusion source is developed, the subsequent heat treatment causes diffusion of ion-implanted impurity ions and a polycrystalline silicon film. Crystallization occurs simultaneously. Therefore, polycrystalline silicon having characteristics (for example, resistance value) different from the case of using DOPOS is formed. When such a polycrystalline silicon film is used as the electrode material, the characteristics as designed cannot be obtained. Further, the resistance value of the polycrystalline silicon film varies depending on the grain size of crystals formed by crystallization. Therefore, it is not possible to form a polycrystalline silicon film having a desired resistance value.

【0004】本発明は、部分的に多結晶シリコン膜の結
晶粒径を制御することによって部分的に所望の抵抗値を
有する多結晶シリコン膜が得られる半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a polycrystalline silicon film partially having a desired resistance value can be obtained by partially controlling the crystal grain size of the polycrystalline silicon film. And

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた半導体装置の製造方法である。す
なわち、第1の方法は、まず第1工程で、基体上に多結
晶シリコン層を形成した後、イオン注入法によって、多
結晶シリコン層に対して選択的に不純物イオンを注入す
る。その際に、イオン注入エネルギーを制御して不純物
イオンの注入深さを設定することで、多結晶シリコン層
の少なくとも上層にイオン注入深さに対応した非晶質層
を形成する。そして第2工程で、熱処理を行って、非晶
質層の下方に残した多結晶シリコン層の厚さに対応させ
てその非晶質層を結晶化して、初めの多結晶シリコン層
とは異なる結晶粒径を有する多結晶シリコン層を形成す
る。
The present invention is a method of manufacturing a semiconductor device, which has been made to achieve the above object. That is, in the first method, first, in the first step, a polycrystalline silicon layer is formed on a substrate, and then impurity ions are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer by an ion implantation method. At that time, the ion implantation energy is controlled to set the implantation depth of the impurity ions, so that an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth is formed at least above the polycrystalline silicon layer. Then, in the second step, a heat treatment is performed to crystallize the amorphous layer corresponding to the thickness of the polycrystalline silicon layer left below the amorphous layer, which is different from the initial polycrystalline silicon layer. A polycrystalline silicon layer having a crystal grain size is formed.

【0006】第2の方法は、第1工程で、基体上に多結
晶シリコン層を形成した後、その多結晶シリコン層を選
択的に覆う被覆層を形成する。次いで第2工程で、イオ
ン注入法によって、被覆層を通して多結晶シリコン層に
不純物イオンを注入する。それとともに被覆層に覆われ
ていない部分の多結晶シリコン層に不純物イオンを注入
する。そして被覆層で覆われている部分の多結晶シリコ
ン層の上層に第1非晶質層を形成し、被覆層に覆われて
いない部分の多結晶シリコン層の上層に第1非晶質層よ
りも厚い第2非晶質層を形成する。その後第3工程で、
熱処理を行って、第1非晶質層と第2非晶質層とを結晶
化して、第1非晶質層側に第1多結晶シリコン層を形成
する。それとともに、第2非晶質層側に第1多結晶シリ
コン層よりも結晶粒径の大きい第2多結晶シリコン層形
成する。
In the second method, in the first step, after forming a polycrystalline silicon layer on the substrate, a coating layer that selectively covers the polycrystalline silicon layer is formed. Then, in a second step, impurity ions are implanted into the polycrystalline silicon layer through the coating layer by the ion implantation method. At the same time, impurity ions are implanted into the portion of the polycrystalline silicon layer that is not covered with the coating layer. Then, a first amorphous layer is formed on the upper portion of the polycrystalline silicon layer covered with the coating layer, and the first amorphous layer is formed on the upper layer of the polycrystalline silicon layer not covered by the coating layer. Forming a thick second amorphous layer. Then in the third step,
Heat treatment is performed to crystallize the first amorphous layer and the second amorphous layer to form a first polycrystalline silicon layer on the first amorphous layer side. At the same time, a second polycrystalline silicon layer having a larger crystal grain size than the first polycrystalline silicon layer is formed on the second amorphous layer side.

【0007】第3の方法は、第1工程で、半導体基体上
に多結晶シリコン層を形成した後、イオン注入法によっ
て多結晶シリコン層に対して選択的に不純物イオンを注
入する際に、イオン注入エネルギーを制御して不純物イ
オンの注入深さを設定することで、その多結晶シリコン
層の少なくとも上層にイオン注入深さに対応した非晶質
層を形成する。次いで第2工程で、熱処理を行って、非
晶質層の下方に残した多結晶シリコン層の厚さに対応さ
せて、その非晶質層を結晶化して、初めに形成した多結
晶シリコン層とは異なる結晶粒径の多結晶シリコン層を
形成する。それとともに、多結晶シリコン層中に注入さ
れた不純物イオンを半導体基体の表層に拡散して不純物
拡散層を形成する。
In the third method, after the polycrystalline silicon layer is formed on the semiconductor substrate in the first step, when the impurity ions are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer by the ion implantation method, By controlling the implantation energy and setting the implantation depth of the impurity ions, an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth is formed at least above the polycrystalline silicon layer. Next, in a second step, a heat treatment is performed to crystallize the amorphous layer according to the thickness of the polycrystalline silicon layer left below the amorphous layer to form the polycrystalline silicon layer formed first. A polycrystalline silicon layer having a different crystal grain size is formed. At the same time, the impurity ions implanted in the polycrystalline silicon layer are diffused into the surface layer of the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer.

【0008】第4の方法は、第1工程で、半導体基体上
に多結晶シリコン層を形成した後、イオン注入法によっ
て、選択的にかつ多結晶シリコン層の膜厚方向の全域に
不純物イオンを注入して、不純物イオンを注入した領域
を非晶質層に改質する。そして第2工程で、熱処理を行
って、非晶質層を単結晶的シリコン層に改質する。それ
とともに、非晶質層中の不純物イオンを半導体基体の表
層に拡散して不純物拡散層を形成する。
According to a fourth method, after the polycrystalline silicon layer is formed on the semiconductor substrate in the first step, the impurity ions are selectively and ion-implanted in the entire region of the polycrystalline silicon layer in the film thickness direction by the ion implantation method. Then, the region where the impurity ions are implanted is modified into an amorphous layer. Then, in a second step, heat treatment is performed to reform the amorphous layer into a single crystal silicon layer. At the same time, the impurity ions in the amorphous layer are diffused into the surface layer of the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer.

【0009】上記イオン注入の際の非晶質層の深さtの
制御は、LSS(Lindhard,Scharff,Schiott)理論に基
づいて,イオンの投影飛程Rpとその投影飛程分散ΔR
pを用いて、t=Rp+κ・ΔRp、2≦κ≦5なる式
によって設定されるイオン注入エネルギーによって行
う。
The control of the depth t of the amorphous layer at the time of the ion implantation is based on the LSS (Lindhard, Scharff, Schiott) theory, and the projected range Rp of the ions and the projected range dispersion ΔR.
Using p, the ion implantation energy is set by the equation t = Rp + κ · ΔRp, 2 ≦ κ ≦ 5.

【0010】また、上記イオン注入は、不純物イオンの
入射角を所定の角度に設定した斜めイオン注入法で行
う。
The ion implantation is performed by an oblique ion implantation method in which the incident angle of impurity ions is set to a predetermined angle.

【0011】上記不純物イオンには、シリコンおよびシ
リコンよりも重い元素のうちの少なくとも一種以上のイ
オンを用いる。
As the impurity ions, at least one or more ions of silicon and elements heavier than silicon are used.

【0012】[0012]

【作用】第1の方法では、イオン注入法によって、多結
晶シリコン層に対して選択的に不純物イオンを注入する
際に、イオン注入エネルギーを制御して不純物イオンの
注入深さを設定することから、多結晶シリコン層の少な
くとも上層にはイオン注入深さに対応した非晶質層が形
成される。そして、熱処理を行うことから、非晶質層
は、その下層に残した多結晶シリコン層の厚さに対応し
て、初めに形成した多結晶シリコン層とは異なる結晶粒
径を有する多結晶シリコン層になる。
In the first method, when the impurity ions are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer by the ion implantation method, the ion implantation energy is controlled to set the implantation depth of the impurity ions. An amorphous layer corresponding to the ion implantation depth is formed at least above the polycrystalline silicon layer. Then, since the heat treatment is performed, the amorphous layer is formed of polycrystalline silicon having a crystal grain size different from that of the initially formed polycrystalline silicon layer in accordance with the thickness of the polycrystalline silicon layer left under the amorphous layer. Become a layer.

【0013】第2の方法では、多結晶シリコン層を選択
的に覆う被覆層を形成した後、イオン注入法によって被
覆層で覆われている部分を含む多結晶シリコン層に不純
物イオンを注入することから、被覆層で覆われている多
結晶シリコン層の上層には、不純物イオンが浅く注入さ
れて浅い第1非晶質層が形成される。一方、被覆層に覆
われていない部分の多結晶シリコン層の上層には不純物
イオンが深く注入されて、第1非晶質層よりも厚い第2
非晶質層が形成される。その後熱処理を行うことから、
第1,第2非晶質層は、各下面側に残っている多結晶シ
リコン層の結晶を引き継いで結晶化される。その際、残
っている多結晶シリコン層の厚さに対応して、結晶粒径
の大きさが決まるため、より多くの多結晶シリコン層が
残っている第1非晶質層側に形成される第1多結晶シリ
コン層のほうが第2非晶質層側に形成される第2多結晶
シリコン層よりも結晶粒径が小さくなる。
In the second method, after forming a coating layer that selectively covers the polycrystalline silicon layer, impurity ions are implanted into the polycrystalline silicon layer including the portion covered with the coating layer by an ion implantation method. Therefore, impurity ions are shallowly implanted into the upper layer of the polycrystalline silicon layer covered with the coating layer to form a shallow first amorphous layer. On the other hand, impurity ions are deeply implanted into the upper layer of the polycrystalline silicon layer that is not covered by the coating layer, and the second thicker than the first amorphous layer.
An amorphous layer is formed. Since heat treatment is performed after that,
The first and second amorphous layers are crystallized by taking over the crystal of the polycrystalline silicon layer remaining on each lower surface side. At that time, since the size of the crystal grain size is determined in accordance with the thickness of the remaining polycrystalline silicon layer, more polycrystalline silicon layers are formed on the remaining first amorphous layer side. The crystal grain size of the first polycrystalline silicon layer is smaller than that of the second polycrystalline silicon layer formed on the second amorphous layer side.

【0014】第3の方法では、多結晶シリコン層に対し
て選択的に不純物イオンを注入する際のイオン注入エネ
ルギーを制御することから、不純物イオンの注入深さが
変わる。このため、多結晶シリコン層にはイオン注入深
さに対応した非晶質層が形成される。そして熱処理を行
うことによって、非晶質層は結晶化される。それととも
に、多結晶シリコン層中に注入された不純物イオンが半
導体基体に拡散することから、この半導体基体の表層に
不純物拡散層が形成される。
In the third method, since the ion implantation energy for selectively implanting the impurity ions into the polycrystalline silicon layer is controlled, the implantation depth of the impurity ions is changed. Therefore, an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth is formed in the polycrystalline silicon layer. Then, by performing heat treatment, the amorphous layer is crystallized. At the same time, the impurity ions implanted in the polycrystalline silicon layer diffuse into the semiconductor substrate, so that an impurity diffusion layer is formed in the surface layer of this semiconductor substrate.

【0015】第4の方法では、半導体基体上に多結晶シ
リコン層を形成した後、イオン注入法によって、選択的
にかつ多結晶シリコン層の膜厚方向の全域に不純物イオ
ンを注入することから、不純物イオンを注入した多結晶
シリコン層の膜厚方向の全域が非晶質層になる。そして
熱処理を行うことから、非晶質層は半導体基体の結晶を
引き継いで、例えば半導体基体が単結晶で結晶されてい
れば単結晶的シリコン層になる。それとともに、非晶質
層中の不純物イオンは半導体基体の表層に拡散して不純
物拡散層を形成する。
In the fourth method, after the polycrystalline silicon layer is formed on the semiconductor substrate, the impurity ions are selectively and ion-implanted into the entire area of the polycrystalline silicon layer in the film thickness direction. The entire region in the film thickness direction of the polycrystalline silicon layer into which the impurity ions are implanted becomes an amorphous layer. Since the heat treatment is performed, the amorphous layer takes over the crystal of the semiconductor substrate, and becomes a monocrystalline silicon layer if the semiconductor substrate is crystallized as a single crystal, for example. At the same time, the impurity ions in the amorphous layer diffuse into the surface layer of the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer.

【0016】上記イオン注入で形成される非晶質層の深
さtの制御は、LSS理論に基づいてイオンの投影飛程
Rpとその投影飛程分散ΔRpを用いて、t=Rp+κ
・ΔRp、4≦κ≦5なる式によって設定されるイオン
注入エネルギーによって行うことから、ほぼ正確に、不
純物イオンの注入深さが設定される。したがって、非晶
質化されないで多結晶シリコン層の状態で残す膜厚も設
定される。
The depth t of the amorphous layer formed by the above-mentioned ion implantation is controlled by t = Rp + κ using the projected range Rp of ions and the projected range dispersion ΔRp based on the LSS theory.
Since the ion implantation energy is set by the equation ΔRp, 4 ≦ κ ≦ 5, the implantation depth of the impurity ions is set almost accurately. Therefore, the film thickness of the polycrystalline silicon layer which is not amorphized is also set.

【0017】また、上記イオン注入は、不純物イオンの
入射角を所定の角度に設定した斜めイオン注入法で行う
ことから、多結晶シリコン層が段差部に形成されていて
も、不純物イオンが注入される。
Further, since the ion implantation is performed by an oblique ion implantation method in which the incident angle of the impurity ions is set to a predetermined angle, the impurity ions are implanted even if the polycrystalline silicon layer is formed in the step portion. It

【0018】上記不純物イオンには、シリコンおよびシ
リコンよりも重い元素のうちの少なくとも一種以上のイ
オンを用いることから、この不純物イオンが注入された
多結晶シリコン層の部分は非晶質層になる。
Since at least one ion of silicon and an element heavier than silicon is used as the impurity ions, the portion of the polycrystalline silicon layer in which the impurity ions are implanted becomes an amorphous layer.

【0019】[0019]

【実施例】第1の発明の実施例を図1の製造工程図によ
って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the first invention will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG.

【0020】図1の(1)に示すように、第1工程で
は、まずCVD法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術に
よって基体11上に多結晶シリコン膜(図示省略)を成
膜した後、リソグラフィー技術とエッチングとによって
多結晶シリコン膜をパターニングし、多結晶シリコン層
12を形成する。
As shown in (1) of FIG. 1, in the first step, first, a polycrystalline silicon film (not shown) is formed on the substrate 11 by a film forming technique such as a CVD method, a vapor deposition method, and a sputtering method. Then, the polycrystalline silicon film is patterned by the lithography technique and etching to form the polycrystalline silicon layer 12.

【0021】続いて図1の(2)に示すように、CVD
法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術によって、上記多
結晶シリコン層12を覆うマスク形成膜(図示省略)
を、例えば酸化シリコンで成膜する。その後リソグラフ
ィー技術とエッチングとによって上記マスク形成膜をパ
ターニングして、多結晶シリコン層12を選択的に覆う
マスク51を形成する。次いで上記マスク51を用いた
イオン注入法によって、上記多結晶シリコン層12に対
して選択的に不純物イオン61を注入する。その際、イ
オン注入エネルギーを制御して不純物イオン61の注入
深さを変えることで、多結晶シリコン層12の少なくと
も上層にイオン注入深さに対応した非晶質層13を形成
する。この図では、膜厚方向の全域に不純物イオン61
を注入して、その領域を非晶質化した場合を示す。
Then, as shown in (2) of FIG.
Forming film (not shown) for covering the polycrystalline silicon layer 12 by a film forming technique such as a vapor deposition method, a vapor deposition method, or a sputtering method.
Is formed of, for example, silicon oxide. After that, the mask forming film is patterned by a lithography technique and etching to form a mask 51 that selectively covers the polycrystalline silicon layer 12. Then, impurity ions 61 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 by the ion implantation method using the mask 51. At this time, the ion implantation energy is controlled to change the implantation depth of the impurity ions 61, so that the amorphous layer 13 corresponding to the ion implantation depth is formed on at least the upper layer of the polycrystalline silicon layer 12. In this figure, the impurity ions 61 are distributed over the entire area in the film thickness direction.
Is implanted to make the region amorphous.

【0022】上記不純物イオン61には、多結晶シリコ
ン層12を非晶質化するために、シリコンおよびそれよ
りも重い元素のうちのすくなくとの一種以上のイオンを
用いる。例えば上記イオンとしては、シリコンイオン
(Si+ ),ヒ素イオン(As+ ),リンイオン
(P+ ),アンチモンイオン(Sb+ )等がある。
As the impurity ions 61, one or more ions of at least one of silicon and elements heavier than silicon are used in order to make the polycrystalline silicon layer 12 amorphous. For example, the ions include silicon ions (Si + ), arsenic ions (As + ), phosphorus ions (P + ), antimony ions (Sb + ), and the like.

【0023】なお、上記同様のイオン注入法によって、
多結晶シリコン膜を選択的に非晶質化した後、多結晶シ
リコン膜をパターニングして非晶質化した部分を含む多
結晶シリコン層12を形成してもよい。
By the same ion implantation method as described above,
After selectively amorphizing the polycrystalline silicon film, the polycrystalline silicon film may be patterned to form the polycrystalline silicon layer 12 including the amorphized portion.

【0024】その後、上記マスク51をエッチングによ
って除去してもよい。なお、上記マスク51がレジスト
で形成されている場合には、例えばアッシング処理およ
びウェット処理のうちの少なくともいずれか一方を行っ
て、このマスク51を除去する。
After that, the mask 51 may be removed by etching. If the mask 51 is made of resist, at least one of ashing and wet processing is performed to remove the mask 51.

【0025】続いて図1の(3)に示す第2工程を行
う。なお、この図ではマスク(51)を除去した後の状
態を示す。この工程では、熱処理を行って、非晶質層
(13)を多結晶化する。そして非晶質層(13)は、
その下層に残した多結晶シリコン層12の厚さに対応し
て、上記多結晶シリコン層12とは異なる結晶粒径を有
する多結晶シリコン層14になる。また、マスク(5
1)に覆われていた部分の多結晶シリコン層12の結晶
粒径は変化しない。
Subsequently, the second step shown in FIG. 1C is performed. In this figure, the state after the mask (51) is removed is shown. In this step, heat treatment is performed to polycrystallize the amorphous layer (13). And the amorphous layer (13) is
A polycrystalline silicon layer 14 having a crystal grain size different from that of the polycrystalline silicon layer 12 is formed corresponding to the thickness of the polycrystalline silicon layer 12 left under the polycrystalline silicon layer 12. Also, the mask (5
The crystal grain size of the polycrystalline silicon layer 12 in the portion covered by 1) does not change.

【0026】上記図1により説明した実施例では、イオ
ン注入エネルギーを制御して不純物イオン61の注入深
さを設定することから、イオン注入エネルギーによって
イオン注入深さが決定される。そしてイオン注入深さに
対応して非晶質層13の深さが決定される。すなわち、
非晶質層13の下方に残した多結晶シリコン層12の厚
さも決定される。そして熱処理を行うことから、非晶質
層13は結晶化する。その際、残っている多結晶シリコ
ン層12の厚さが薄くなるほど、形成される結晶粒径が
大きくなる。したがって、非晶質層13が再結晶化して
形成される多結晶シリコン層14は、不純物イオン61
を注入していない多結晶シリコン層12よりも結晶粒径
が大きくなるので、低抵抗なものになる。また、上記不
純物イオン61には、シリコンおよびシリコンよりも重
い元素のイオンを用いることから、不純物イオン61が
注入された多結晶シリコン層12の領域は非晶質化され
る。
In the embodiment described with reference to FIG. 1 above, since the ion implantation energy is controlled to set the implantation depth of the impurity ions 61, the ion implantation energy determines the ion implantation depth. Then, the depth of the amorphous layer 13 is determined according to the ion implantation depth. That is,
The thickness of the polycrystalline silicon layer 12 left below the amorphous layer 13 is also determined. Since the heat treatment is performed, the amorphous layer 13 is crystallized. At this time, the thinner the remaining polycrystalline silicon layer 12 is, the larger the grain size of the formed crystal is. Therefore, the polycrystalline silicon layer 14 formed by recrystallizing the amorphous layer 13 has the impurity ions 61.
Since the crystal grain size is larger than that of the polycrystalline silicon layer 12 in which is not implanted, the resistance is low. Further, since the impurity ions 61 are ions of silicon and an element heavier than silicon, the region of the polycrystalline silicon layer 12 into which the impurity ions 61 are implanted is made amorphous.

【0027】次に上記第1の発明を用いて配線と抵抗と
を同時に形成する具体的な方法の一例を説明する。なお
説明では上記図1を用いる。
Next, an example of a specific method for simultaneously forming the wiring and the resistance using the first invention will be described. Note that FIG. 1 is used in the description.

【0028】まず第1工程を行う。低圧CVD法(成膜
温度が620℃)によって、基体11上に膜厚が110
nmの多結晶シリコン膜を成膜する。その後リソグラフ
ィー技術とエッチングとによって、上記多結晶シリコン
膜をパターニングして多結晶シリコン層12を形成す
る。続いてCVD法によって上記多結晶シリコン層12
を覆うマスク形成膜(図示省略)を、例えば150nm
の膜厚の酸化シリコンで形成した後、リソグラフィー技
術とエッチングとによって上記マスク形成膜で多結晶シ
リコン層12を選択的に覆うマスク51を形成する。
First, the first step is performed. By the low pressure CVD method (the film forming temperature is 620 ° C.), the film thickness of 110 is formed on the substrate 11.
A polycrystalline silicon film having a thickness of nm is formed. After that, the polycrystalline silicon film is patterned by a lithography technique and etching to form a polycrystalline silicon layer 12. Then, the polycrystalline silicon layer 12 is formed by the CVD method.
A mask forming film (not shown) for covering
Then, a mask 51 is formed to selectively cover the polycrystalline silicon layer 12 with the mask forming film by lithography and etching.

【0029】そして上記マスク51を用いたイオン注入
法によって、上記多結晶シリコン層12に対して選択的
に不純物イオン(例えばシリコンイオン)61を注入す
る。このイオン注入では、イオン注入エネルギーは25
keV、ドーズ量は3P(peta)ions/cm2
に設定する。このようにしてイオン注入を行うと、シリ
コンイオンが注入された多結晶シリコン層12は膜厚方
向に全て非晶質化して非晶質層13になる。またマスク
51に覆われていた部分の多結晶シリコン層12は、当
初の結晶粒径(およそ50nm)を保つ。
Impurity ions (for example, silicon ions) 61 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 by the ion implantation method using the mask 51. In this ion implantation, the ion implantation energy is 25
keV, the dose amount is 3P (peta) ions / cm 2.
Set to. When the ion implantation is performed in this manner, the polycrystalline silicon layer 12 into which the silicon ions are implanted is wholly amorphized in the film thickness direction to become the amorphous layer 13. Further, the portion of the polycrystalline silicon layer 12 covered by the mask 51 maintains the initial crystal grain size (about 50 nm).

【0030】続いて第2工程を行う。すなわち、再結晶
化のための熱処理(例えば600℃で80時間の加熱)
を行って非晶質層13を結晶化する。結晶化によって形
成した多結晶シリコン層14は、非晶質化していない多
結晶シリコン層12よりも大きな結晶粒径を有する。そ
してこの多結晶シリコン層14の抵抗値はおよそ200
Ω/□になった。一方、非晶質化していない多結晶シリ
コン層12の結晶粒径はおよそ50nmであって、その
抵抗値はおよそ900Ω/□になった。
Then, the second step is performed. That is, heat treatment for recrystallization (eg, heating at 600 ° C. for 80 hours)
Then, the amorphous layer 13 is crystallized. The polycrystalline silicon layer 14 formed by crystallization has a larger crystal grain size than the non-amorphous polycrystalline silicon layer 12. The resistance value of the polycrystalline silicon layer 14 is about 200.
It became Ω / □. On the other hand, the crystal grain size of the non-amorphous polycrystalline silicon layer 12 was about 50 nm, and its resistance value was about 900 Ω / □.

【0031】次に第2の発明の実施例を図2の製造工程
図によって説明する。上記図1で説明したのと同様の構
成部品には同一符号を付す。
Next, an embodiment of the second invention will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG. The same components as those described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0032】図2の(1)に示すように、第1工程で
は、まずCVD法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術に
よって、基体11上に多結晶シリコン膜(図示省略)を
成膜する。その後リソグラフィー技術とエッチングとに
よって、上記多結晶シリコン膜をパターニングして、多
結晶シリコン層12を形成する。次いでCVD法、蒸着
法、スパッタ法等の成膜技術によって、上記多結晶シリ
コン層12を覆う被覆層形成膜21を、例えば酸化シリ
コンで成膜する。その後リソグラフィー技術とエッチン
グとによって、上記被覆層形成膜21の2点鎖線で示す
部分を除去して、多結晶シリコン層12を選択的に覆う
被覆層22を形成する。
As shown in (1) of FIG. 2, in the first step, first, a polycrystalline silicon film (not shown) is formed on the substrate 11 by a film forming technique such as a CVD method, a vapor deposition method, and a sputtering method. To do. After that, the polycrystalline silicon film is patterned by a lithography technique and etching to form a polycrystalline silicon layer 12. Next, a coating layer forming film 21 that covers the polycrystalline silicon layer 12 is formed of, for example, silicon oxide by a film forming technique such as a CVD method, a vapor deposition method, or a sputtering method. Thereafter, a portion indicated by a chain double-dashed line of the coating layer forming film 21 is removed by a lithography technique and etching to form a coating layer 22 which selectively covers the polycrystalline silicon layer 12.

【0033】次いで図2の(2)に示す第2工程を行
う。この工程では、イオン注入法によって、上記被覆層
22を通して多結晶シリコン層12に不純物イオン62
を注入する。それとともに、上記被覆層22に覆われて
いない多結晶シリコン層12にも不純物イオン62を注
入する。その結果、上記不純物イオン62を注入した多
結晶シリコン層12は非晶質化され、上記被覆層22で
覆われている多結晶シリコン層12の上層には第1非晶
質層23が形成され、上記被覆層22で覆われていない
多結晶シリコン層12の上層には第2非晶質層24が形
成される。ここでは、第1非晶質層23を多結晶シリコ
ン層12の上層に形成し、第2非晶質層24を多結晶シ
リコン層の膜厚方向の全域に形成した場合を示す。
Then, the second step shown in FIG. 2B is performed. In this step, impurity ions 62 are introduced into the polycrystalline silicon layer 12 through the coating layer 22 by the ion implantation method.
Inject. At the same time, the impurity ions 62 are also implanted into the polycrystalline silicon layer 12 which is not covered with the coating layer 22. As a result, the polycrystalline silicon layer 12 implanted with the impurity ions 62 is made amorphous, and the first amorphous layer 23 is formed on the polycrystalline silicon layer 12 covered with the coating layer 22. A second amorphous layer 24 is formed on the polycrystalline silicon layer 12 which is not covered with the coating layer 22. Here, a case is shown in which the first amorphous layer 23 is formed on the upper layer of the polycrystalline silicon layer 12, and the second amorphous layer 24 is formed over the entire area of the polycrystalline silicon layer in the film thickness direction.

【0034】なお、上記多結晶シリコン膜を選択的に被
覆層で覆った後、上記同様のイオン注入法によって、多
結晶シリコン膜を非晶質化する。次いで、この多結晶シ
リコン膜をパターニングして非晶質化した部分を有する
多結晶シリコン層12を形成してもよい。また上記不純
物イオン62には、上記第1の発明の実施例で説明した
のと同様のイオンを用いる。
After the polycrystalline silicon film is selectively covered with the coating layer, the polycrystalline silicon film is made amorphous by the same ion implantation method as described above. Then, the polycrystalline silicon film may be patterned to form a polycrystalline silicon layer 12 having an amorphized portion. Further, as the impurity ions 62, the same ions as those described in the embodiment of the first invention are used.

【0035】その後、上記被覆層22を、例えばエッチ
ングによって除去してもよい。そして図2の(3)に示
す第3工程を行う。この図では被覆層(22)を除去し
た後の状態を示す。この工程では、熱処理を行って、上
記第1,第2非晶質層(23),(24)を結晶化す
る。そして被覆層(22)に覆われていた部分に第1多
結晶シリコン層25が形成され、被覆層(22)に覆わ
れていなかった部分に第1多結晶シリコン層25よりも
結晶粒径が大きい第2多結晶シリコン層26を形成す
る。
After that, the coating layer 22 may be removed by etching, for example. Then, the third step shown in FIG. 2C is performed. This figure shows the state after removing the coating layer (22). In this step, heat treatment is performed to crystallize the first and second amorphous layers (23) and (24). Then, the first polycrystalline silicon layer 25 is formed in the portion covered with the coating layer (22), and the crystal grain size is larger than that in the first polycrystalline silicon layer 25 in the portion not covered with the coating layer (22). A large second polycrystalline silicon layer 26 is formed.

【0036】上記第2の発明では、多結晶シリコン層1
2を選択的に被覆層22で覆ってから、不純物イオン6
2を注入することから、被覆層22の厚さによって不純
物イオン62の注入深さが制御される。このため、被覆
層22で覆われている部分よりもそれで覆われていない
多結晶シリコン層12に不純物イオン62が深く注入さ
れる。このように不純物イオン62の深さを制御するこ
とによって、形成される非晶質層の厚さを制御する。す
なわち、被覆層22で覆われていない多結晶シリコン層
12には、被覆層22で覆われている多結晶シリコン層
12の上層に形成される第1非晶質層23よりも厚い第
2非晶質層24が形成される。したがって、第1非晶質
層23の下方には第2非晶質層24の下方よりも厚く多
結晶シリコン層12が残っていることになる。そして熱
処理を行うことから、第1,第2非晶質層23,24
は、その下方に残っている多結晶シリコン層12の結晶
を引き継いで結晶化される。そのため、多結晶シリコン
層12が多く残っている第1非晶質層23側が結晶化し
た形成される第1多結晶シリコン層25は、第2非晶質
層24側が結晶化して形成される第2多結晶シリコン層
26よりも結晶粒径が小さくなる。したがって、第1多
結晶シリコン層25は第2多結晶シリコン層26よりも
高抵抗になる。
In the second invention, the polycrystalline silicon layer 1
2 is selectively covered with the coating layer 22, and then the impurity ions 6
Since 2 is implanted, the implantation depth of the impurity ions 62 is controlled by the thickness of the coating layer 22. Therefore, the impurity ions 62 are implanted deeper into the polycrystalline silicon layer 12 not covered with the coating layer 22 than the portion covered with the coating layer 22. By controlling the depth of the impurity ions 62 in this manner, the thickness of the amorphous layer formed is controlled. That is, the polycrystalline silicon layer 12 not covered with the coating layer 22 is thicker than the first amorphous layer 23 formed on the polycrystalline silicon layer 12 covered with the coating layer 22 in the second non-layer. A crystalline layer 24 is formed. Therefore, the polycrystalline silicon layer 12 remains thicker below the first amorphous layer 23 than below the second amorphous layer 24. Then, since the heat treatment is performed, the first and second amorphous layers 23 and 24 are formed.
Is crystallized by taking over the crystal of the polycrystalline silicon layer 12 remaining therebelow. Therefore, the first polycrystalline silicon layer 25 formed by crystallizing the first amorphous layer 23 side where a large amount of the polycrystalline silicon layer 12 remains is formed by crystallizing the second amorphous layer 24 side. 2 The crystal grain size is smaller than that of the polycrystalline silicon layer 26. Therefore, the first polycrystalline silicon layer 25 has a higher resistance than the second polycrystalline silicon layer 26.

【0037】次に上記第2の発明を用いて配線と抵抗と
を同時に形成する具体的な方法の一例を説明する。なお
説明では上記図2を用いる。
Next, an example of a specific method for simultaneously forming wirings and resistors using the second invention will be described. Note that FIG. 2 is used in the description.

【0038】まず第1工程を行う。低圧CVD法(成膜
温度が620℃)によって、基体11上に膜厚が110
nmの多結晶シリコン膜を成膜する。その後リソグラフ
ィー技術とエッチングとによって、上記多結晶シリコン
膜をパターニングして多結晶シリコン層12を形成す
る。続いてCVD法によって上記多結晶シリコン層12
を覆う被覆層形成膜21を、例えば40nmの膜厚の酸
化シリコンで形成した後、リソグラフィー技術とエッチ
ングとによって上記被覆層形成膜21で多結晶シリコン
層12を選択的に覆う被覆層22を形成する。
First, the first step is performed. By the low pressure CVD method (the film forming temperature is 620 ° C.), the film thickness of 110 is formed on the substrate 11.
A polycrystalline silicon film having a thickness of nm is formed. After that, the polycrystalline silicon film is patterned by a lithography technique and etching to form a polycrystalline silicon layer 12. Then, the polycrystalline silicon layer 12 is formed by the CVD method.
After forming the coating layer forming film 21 covering the polycrystalline silicon layer 12 by a lithographic technique and etching, a coating layer 22 that selectively covers the polycrystalline silicon layer 12 is formed by a lithography technique and etching. To do.

【0039】そして上記被覆層22を用いたイオン注入
法によって、上記多結晶シリコン層12に対して選択的
に不純物イオン(例えばヒ素イオン)61の注入深さを
制御する。このイオン注入では、例えば、イオン注入エ
ネルギーを70keV、ドーズ量を3P(peta)i
ons/cm2 に設定する。このようにしてイオン注入
を行うと、被覆層22に覆われている部分の多結晶シリ
コン層12の上層にはヒ素イオンが注入され、表面から
70nmの深さの領域は非晶質化して第1非晶質層23
が形成される。その下層には多結晶シリコン層12が4
0nmの厚さに残る。また被覆層22で覆われていない
部分の多結晶シリコン層12には、膜厚方向の全域にヒ
素イオンが注入されて、膜厚方向の全ての領域が非晶質
化して第2非晶質層24が形成される。
Then, the implantation depth of impurity ions (for example, arsenic ions) 61 is selectively controlled in the polycrystalline silicon layer 12 by the ion implantation method using the coating layer 22. In this ion implantation, for example, the ion implantation energy is 70 keV and the dose is 3P (peta) i.
Set to ons / cm 2 . When the ion implantation is performed in this manner, arsenic ions are implanted into the upper layer of the polycrystalline silicon layer 12 in the portion covered by the coating layer 22, and the region 70 nm deep from the surface is amorphized to be the first layer. 1 amorphous layer 23
Is formed. The polycrystalline silicon layer 12 is formed in the lower layer
Remains 0 nm thick. Further, arsenic ions are implanted into the entire area of the polycrystalline silicon layer 12 not covered with the coating layer 22 in the film thickness direction, and all the area in the film thickness direction becomes amorphous so that the second amorphous film is formed. Layer 24 is formed.

【0040】続いて第2工程を行う。すなわち、再結晶
化のための熱処理(例えば700℃で2時間の加熱と9
00℃で20分の加熱)を行って第1,第2非晶質層2
3,24を結晶化する。被覆層22で覆われている部分
は小粒径の第1多結晶シリコン層25になり、被覆層2
2に覆われていない部分の第2非晶質層24は大粒径の
第2多結晶シリコン層26になる。そして第1多結晶シ
リコン層25の抵抗値はおよそ650Ω/□になり、一
方の第2多結晶シリコン層26の抵抗値はおよそ450
Ω/□になった。
Then, the second step is performed. That is, heat treatment for recrystallization (eg, heating at 700 ° C. for 2 hours and
Heating at 00 ° C. for 20 minutes) to form the first and second amorphous layers 2
Crystallize 3,24. The portion covered with the coating layer 22 becomes the first polycrystalline silicon layer 25 having a small grain size.
The portion of the second amorphous layer 24 not covered by 2 becomes the second polycrystalline silicon layer 26 having a large grain size. The resistance value of the first polycrystalline silicon layer 25 is about 650 Ω / □, and the resistance value of the one second polycrystalline silicon layer 26 is about 450.
It became Ω / □.

【0041】次に第3の発明の実施例を図3の製造工程
図によって説明する。上記図1で説明したのと同様の構
成部品には同一符号を付す。
Next, an embodiment of the third invention will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG. The same components as those described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0042】図3の(1)に示すように、半導体基体3
1上には、絶縁膜32が成膜されていて、この絶縁膜3
2には第1開口部33が形成されている。まず第1工程
では、CVD法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術によ
って、第1開口部33の内部を含む上記絶縁膜32上に
多結晶シリコン膜(図示省略)を成膜する。その後、リ
ソグラフィー技術とエッチングとによって、上記多結晶
シリコン膜をパターニングして多結晶シリコン層12を
形成する。
As shown in FIG. 3A, the semiconductor substrate 3
An insulating film 32 is formed on the insulating film 1.
The first opening 33 is formed in the second part 2. First, in the first step, a polycrystalline silicon film (not shown) is formed on the insulating film 32 including the inside of the first opening 33 by a film forming technique such as a CVD method, a vapor deposition method, and a sputtering method. After that, the polycrystalline silicon film is patterned by a lithography technique and etching to form a polycrystalline silicon layer 12.

【0043】続いて図3の(2)に示すように、CVD
法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術によって、上記多
結晶シリコン層12を覆うマスク53を、例えば酸化シ
リコンで成膜する。その後リソグラフィー技術とエッチ
ングとによって、上記マスク53をパターニングして、
上記第1開口部33上のマスク53に第2開口部54を
形成する。そして上記マスク53を用いたイオン注入法
によって、上記多結晶シリコン層12に対して選択的に
不純物イオン63を注入する。その際、イオン注入エネ
ルギーを制御して不純物イオン63の注入深さを設定す
る。このようにして、多結晶シリコン層12の少なくと
も上層にイオン注入深さに対応した非晶質層13を形成
する。上記不純物イオン63には、上記第1の発明の実
施例で説明したのと同様のイオンを用いる。
Then, as shown in (2) of FIG.
A mask 53 that covers the polycrystalline silicon layer 12 is formed of, for example, silicon oxide by a film forming technique such as a vapor deposition method, a vapor deposition method, or a sputtering method. Then, the mask 53 is patterned by the lithography technique and the etching,
A second opening 54 is formed in the mask 53 on the first opening 33. Then, impurity ions 63 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 by an ion implantation method using the mask 53. At that time, the ion implantation energy is controlled to set the implantation depth of the impurity ions 63. Thus, the amorphous layer 13 corresponding to the ion implantation depth is formed on at least the upper layer of the polycrystalline silicon layer 12. As the impurity ions 63, the same ions as those described in the first embodiment of the invention are used.

【0044】その後、上記マスク53をエッチングによ
って除去してもよい。なお、上記マスク53がレジスト
で形成されている場合には、例えばアッシング処理およ
びウェット処理のうちの少なくともいずれか一方を行っ
て、このマスク53を除去する。
After that, the mask 53 may be removed by etching. When the mask 53 is formed of a resist, at least one of ashing processing and wet processing is performed to remove the mask 53.

【0045】続いて図3の(3)に示す第2工程を行
う。この図ではマスク53を除去した後の状態を示す。
この工程では、熱処理を行って、非晶質層(13)を多
結晶化して多結晶シリコン層14を形成する。その際、
非晶質層(13)中に注入されている上記不純物イオン
(63)を上記半導体基体31の表層に拡散して不純物
拡散層16を形成する。
Subsequently, the second step shown in FIG. 3C is performed. This figure shows the state after the mask 53 is removed.
In this step, heat treatment is performed to polycrystallize the amorphous layer (13) to form a polycrystalline silicon layer 14. that time,
The impurity ions (63) implanted in the amorphous layer (13) are diffused into the surface layer of the semiconductor substrate 31 to form the impurity diffusion layer 16.

【0046】上記第3の発明では、イオン注入エネルギ
ーを制御して不純物イオン63の注入深さを設定するこ
とから、イオン注入エネルギーによってイオン注入深さ
が決定される。そしてイオン注入深さに対応して非晶質
層13の深さが決定される。すなわち、非晶質層13の
下方に残した多結晶シリコン層12の厚さも決定され
る。そして熱処理を行うことから、非晶質層13は結晶
化する。その際、残っている多結晶シリコン層12の結
晶性を引き継いで多結晶シリコン層14は形成される。
また、多結晶シリコン層12中に注入された不純物イオ
ン63は半導体基体31中に拡散する。このため、半導
体基体31の表層には不純物拡散層16が形成される。
In the third aspect of the invention, the ion implantation energy is controlled to set the implantation depth of the impurity ions 63, so that the ion implantation energy determines the ion implantation depth. Then, the depth of the amorphous layer 13 is determined according to the ion implantation depth. That is, the thickness of the polycrystalline silicon layer 12 left below the amorphous layer 13 is also determined. Since the heat treatment is performed, the amorphous layer 13 is crystallized. At this time, the polycrystalline silicon layer 14 is formed by taking over the crystallinity of the remaining polycrystalline silicon layer 12.
Further, the impurity ions 63 implanted in the polycrystalline silicon layer 12 diffuse into the semiconductor substrate 31. Therefore, the impurity diffusion layer 16 is formed on the surface layer of the semiconductor substrate 31.

【0047】上記説明したプロセスは、npn型バイポ
ーラトランジスタのエミッタを形成する際に適用するこ
とが可能である。その一例を図4のエミッタの形成方法
の説明図によって具体的に説明する。
The process described above can be applied when forming the emitter of an npn bipolar transistor. One example thereof will be specifically described with reference to the explanatory view of the method for forming the emitter in FIG.

【0048】図4の(1)に示すように、通常のnpn
型バイポーラトランジスタプロセスによって、n型エピ
タキシャル層34とその下層にn+ 型埋込層35とを有
する半導体基体31の上層、すなわちn型エピタキシャ
ル層34の上層の一部分にp+ 型ベース層36が形成さ
れている。またこの半導体基体31上には、絶縁膜32
が成膜されていて、上記p+ 型ベース層36の一部分上
には第1開口部33が形成されている。
As shown in FIG. 4A, a normal npn
Type bipolar transistor process, ap + type base layer 36 is formed on the upper layer of the semiconductor substrate 31 having the n type epitaxial layer 34 and the n + type buried layer 35 thereunder, that is, on a part of the upper layer of the n type epitaxial layer 34. Has been done. An insulating film 32 is formed on the semiconductor substrate 31.
Is formed, and the first opening 33 is formed on a part of the p + type base layer 36.

【0049】まず第1工程では、低圧CVD法(成膜温
度が620℃)によって、第1開口部33の内部を含む
上記絶縁膜32上に多結晶シリコン膜(図示省略)を例
えば110nmの膜厚に成膜する。その後リソグラフィ
ー技術とエッチングとによって、上記多結晶シリコン膜
をパターニングして、多結晶シリコン層12を形成す
る。
First, in the first step, a polycrystalline silicon film (not shown) having a thickness of, for example, 110 nm is formed on the insulating film 32 including the inside of the first opening 33 by a low pressure CVD method (film forming temperature is 620 ° C.). Form a thick film. After that, the polycrystalline silicon film is patterned by a lithography technique and etching to form a polycrystalline silicon layer 12.

【0050】続いて図4の(2)に示すように、CVD
法によって、上記多結晶シリコン層12を覆うマスク5
3を、例えば150nmの膜厚の酸化シリコンで成膜す
る。その後リソグラフィー技術とエッチングとによっ
て、上記マスク53をパターニングして、上記第1開口
部34上のマスク53に第2開口部54を形成する。そ
して上記マスク53を用いたイオン注入法によって、上
記多結晶シリコン層12に対して選択的に不純物イオン
(例えばヒ素イオン)63を注入する。このイオン注入
では、例えば、イオン注入エネルギーは40keV、ド
ーズ量は6P(peta)ions/cm2 に設定す
る。このようにしてイオン注入を行うと、マスク53で
覆われていない部分の多結晶シリコン層12は、膜厚方
向に表面から76nmの深さまで非晶質化する。そして
非晶質層13を形成し、その下層には多結晶シリコン層
12が34nmの厚さに残る。また、多結晶シリコン層
12の膜厚が100nmの場合には、イオン注入エネル
ギーを30keVとすると、非晶質層13の厚さは62
nmになり、その下層の多結晶シリコン層12の厚さは
38nmになる。一方、マスク53に覆われている部分
の多結晶シリコン層12にはヒ素イオンは注入されな
い。その後、上記マスク53を、例えばエッチングによ
って除去する。
Then, as shown in (2) of FIG.
Mask 5 for covering the polycrystalline silicon layer 12 by a method
3 is formed of silicon oxide having a film thickness of 150 nm, for example. Then, the mask 53 is patterned by a lithography technique and etching to form a second opening 54 in the mask 53 on the first opening 34. Then, impurity ions (for example, arsenic ions) 63 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 by an ion implantation method using the mask 53. In this ion implantation, for example, the ion implantation energy is set to 40 keV and the dose amount is set to 6 P (peta) ions / cm 2 . When the ion implantation is carried out in this manner, the portion of the polycrystalline silicon layer 12 which is not covered with the mask 53 is amorphized to a depth of 76 nm from the surface in the film thickness direction. Then, the amorphous layer 13 is formed, and the polycrystalline silicon layer 12 is left below the amorphous layer 13 in a thickness of 34 nm. When the thickness of the polycrystalline silicon layer 12 is 100 nm and the ion implantation energy is 30 keV, the thickness of the amorphous layer 13 is 62.
nm, and the thickness of the polycrystalline silicon layer 12 thereunder is 38 nm. On the other hand, arsenic ions are not implanted in the portion of the polycrystalline silicon layer 12 covered by the mask 53. Then, the mask 53 is removed by etching, for example.

【0051】そして図4の(3)に示すように、第2工
程を行う。すなわち、再結晶化のための熱処理(例えば
700℃で2時間の加熱と900℃で20分の加熱)を
行って、上記非晶質層(13)を初期の多結晶シリコン
層12とほぼ同等の結晶粒径を有する多結晶シリコン層
14に改質する。そのとき、多結晶シリコン層12中に
注入された上記不純物イオン(63)を上記p+ 型ベー
ス層36の表層の一部分に拡散してn+ 型エミッタ層3
7(不純物拡散層16に対応)を形成する。なお、上記
多結晶シリコン層14は、エミッタ電極として用いるこ
とが可能である。
Then, as shown in FIG. 4C, the second step is performed. That is, a heat treatment for recrystallization (for example, heating at 700 ° C. for 2 hours and heating at 900 ° C. for 20 minutes) is performed to make the amorphous layer (13) almost equal to the initial polycrystalline silicon layer 12. To obtain a polycrystalline silicon layer 14 having a crystal grain size of. At this time, the impurity ions (63) implanted in the polycrystalline silicon layer 12 are diffused into a part of the surface layer of the p + type base layer 36 to diffuse the n + type emitter layer 3
7 (corresponding to the impurity diffusion layer 16) is formed. The polycrystalline silicon layer 14 can be used as an emitter electrode.

【0052】次に第4の発明の実施例を図5の製造工程
図によって説明する。上記図1で説明したのと同様の構
成部品には同一符号を付す。
Next, an embodiment of the fourth invention will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG. The same components as those described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0053】図5の(1)に示すように、上記図3の
(1)によって説明したのと同様に、半導体基体31上
に絶縁膜32を形成し、この絶縁膜32に第1開口部3
3を形成する。そして第1開口部33の内部を含む上記
絶縁膜32上に多結晶シリコン層12を形成する。
As shown in FIG. 5A, an insulating film 32 is formed on the semiconductor substrate 31 in the same manner as described with reference to FIG. 3A, and the first opening is formed in the insulating film 32. Three
3 is formed. Then, the polycrystalline silicon layer 12 is formed on the insulating film 32 including the inside of the first opening 33.

【0054】続いて図5の(2)に示すように、前記図
3の(2)によって説明したのと同様にして、多結晶シ
リコン層12を覆うマスク53を酸化シリコンで形成し
た後、上記第1開口部33上のマスク53に第2開口部
54を形成する。その後イオン注入法によって、上記第
2開口部54から上記多結晶シリコン層12に対して選
択的に、かつ多結晶シリコン層12の厚さ方向の全域に
わたって不純物イオン64を注入する。このように不純
物イオン64を注入した領域は非晶質化され非晶質層1
3になる。上記不純物イオン64には、上記第1の発明
で説明したのと同様のイオンを用いる。
Then, as shown in FIG. 5B, the mask 53 for covering the polycrystalline silicon layer 12 is formed of silicon oxide in the same manner as described in FIG. The second opening 54 is formed in the mask 53 on the first opening 33. After that, by the ion implantation method, the impurity ions 64 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 from the second opening 54 and over the entire region in the thickness direction of the polycrystalline silicon layer 12. The region into which the impurity ions 64 are implanted is made amorphous and the amorphous layer 1 is formed.
It will be 3. As the impurity ions 64, the same ions as those described in the first invention are used.

【0055】その後、上記マスク51をエッチングによ
って除去してもよい。なお、上記マスク51がレジスト
で形成されている場合には、例えばアッシング処理およ
びウェット処理のうちの少なくともいずれか一方を行っ
て、このマスク53を除去する。
After that, the mask 51 may be removed by etching. If the mask 51 is formed of a resist, at least one of ashing and wet processing is performed to remove the mask 53.

【0056】そして図5の(3)に示す第2工程を行
う。なお、この図ではマスク53を除去した場合を示
す。この工程では、熱処理を行って、非晶質層(13)
を単結晶的シリコン層17に改質する。その際、多結晶
シリコン層12中に注入された上記不純物イオン(6
4)は上記半導体基体11の表層の一部分に拡散して不
純物拡散層16を形成する。
Then, the second step shown in FIG. 5C is performed. In addition, in this figure, the case where the mask 53 is removed is shown. In this step, heat treatment is performed to form the amorphous layer (13).
Is reformed into a monocrystalline silicon layer 17. At that time, the impurity ions (6
In 4), the impurity diffusion layer 16 is formed by diffusing into a part of the surface layer of the semiconductor substrate 11.

【0057】上記第4の発明では、イオン注入法によっ
て選択的にかつ多結晶シリコン層12の膜厚方向の全域
に不純物イオン64を注入することから、それを注入し
た領域は非晶質層13に改質される。そして非晶質層1
3は、半導体基体31まで達する状態に形成されている
ので、熱処理を行うことによって、非晶質層13は半導
体基体31の単結晶性を引き継いで結晶化する。そのた
め、非晶質層13は単結晶的シリコン層17に改質され
る。それとともに、非晶質層13中の不純物イオン64
は半導体基体11の表層に拡散するため、半導体基体3
1の表層に不純物拡散層16が形成される。
In the fourth aspect of the invention, the impurity ions 64 are selectively implanted by ion implantation into the entire region of the polycrystalline silicon layer 12 in the film thickness direction, so that the implanted region is the amorphous layer 13. Is reformed to. And the amorphous layer 1
Since No. 3 is formed so as to reach the semiconductor substrate 31, the amorphous layer 13 is crystallized by inheriting the single crystallinity of the semiconductor substrate 31 by performing heat treatment. Therefore, the amorphous layer 13 is reformed into the single crystal silicon layer 17. At the same time, the impurity ions 64 in the amorphous layer 13
Diffuses into the surface layer of the semiconductor substrate 11, so that the semiconductor substrate 3
The impurity diffusion layer 16 is formed on the first surface layer.

【0058】上記図5によって説明したプロセスは、n
pn型バイポーラトランジスタのエミッタを形成する際
に適用することが可能である。その一例を説明する。
The process described with reference to FIG.
It can be applied when forming the emitter of a pn-type bipolar transistor. An example will be described.

【0059】このプロセスは、上記図4によって説明し
たプロセスとほぼ同様である。図4で説明したプロセス
と異なる点は、マスク53を用いたイオン注入法の条件
である。すなわち、不純物イオン64にはヒ素イオンを
用い、イオン注入エネルギーを70keV、ドーズ量は
6P(peta)ions/cm2 に設定する。このよ
うにしてイオン注入を行うと、図6の(1)に示すよう
に、マスク53で覆われていない部分の多結晶シリコン
層12は、膜厚方向の全域にわたって不純物イオン64
が注入されて非晶質化し、その領域は非晶質層13にな
る。一方、マスク53に覆われている部分の多結晶シリ
コン層12には不純物イオンは注入されない。
This process is almost the same as the process described with reference to FIG. The difference from the process described in FIG. 4 is the condition of the ion implantation method using the mask 53. That is, arsenic ions are used as the impurity ions 64, the ion implantation energy is set to 70 keV, and the dose amount is set to 6 P (peta) ions / cm 2 . When the ion implantation is performed in this manner, as shown in FIG. 6A, the polycrystalline silicon layer 12 in the portion not covered with the mask 53 has impurity ions 64 over the entire area in the film thickness direction.
Are implanted to become amorphous, and the region becomes an amorphous layer 13. On the other hand, impurity ions are not implanted into the polycrystalline silicon layer 12 in the portion covered by the mask 53.

【0060】そして図6の(2)に示すように、再結晶
化のための熱処理(例えば550℃で2時間の加熱と9
00℃で20分の加熱)を行って、上記非晶質層(1
3)を単結晶的シリコン層17に改質する。このよう
に、熱処理によって、非晶質層(13)は半導体基体3
1との間でエピタキシャル成長が起こるため、単結晶的
シリコン層17になる。このため、半導体基体31との
コンタクト抵抗が低減される。また熱処理の際には、多
結晶シリコン層12中に注入された上記不純物イオン6
4がp+ 型ベースになる拡散層36の表層の一部分に拡
散するため、n+ 型エミッタ層37(不純物拡散層16
に対応)が形成される。
Then, as shown in (2) of FIG. 6, heat treatment for recrystallization (for example, heating at 550 ° C. for 2 hours and
The amorphous layer (1
3) is modified into a single crystal silicon layer 17. Thus, the amorphous layer (13) is transformed into the semiconductor substrate 3 by the heat treatment.
Since epitaxial growth occurs between 1 and 1, it becomes a monocrystalline silicon layer 17. Therefore, the contact resistance with the semiconductor substrate 31 is reduced. Further, during the heat treatment, the impurity ions 6 implanted in the polycrystalline silicon layer 12
4 diffuses into a part of the surface layer of the diffusion layer 36 serving as the p + -type base, the n + -type emitter layer 37 (impurity diffusion layer 16
Corresponding to) is formed.

【0061】上記第1〜第4に発明の各実施例で説明し
た非晶質層13の深さtの制御は、イオン注入における
不純物イオンの注入深さをLSS理論(Lindhard,Schar
ff,Schiottによって確率された固体中に打ち込まれた粒
子の飛程パラメータの算出に関する理論)に基づいて設
定することによって行う。すなわち、イオンの投影飛程
Rpとその投影飛程分散ΔRpを用いて以下の式によっ
て導出されるイオン注入エネルギーによって行う。
The control of the depth t of the amorphous layer 13 described in each of the first to fourth embodiments of the invention is performed by adjusting the implantation depth of the impurity ions in the ion implantation by the LSS theory (Lindhard, Schar.
ff, Schiott) and the theory regarding calculation of range parameters of particles driven into a solid). That is, the projection range Rp of the ions and the projection range dispersion ΔRp are used to perform the ion implantation energy derived from the following equation.

【0062】[0062]

【数1】 [Equation 1]

【0063】[0063]

【数2】 [Equation 2]

【0064】上記イオン注入の際の非晶質層の深さtの
制御は、LSS理論に基づくイオンの投影飛程Rpとそ
の投影飛程分散ΔRpを用いた(1)式および(2)式
によって設定されるイオン注入エネルギーによって行う
ことから、ほぼ正確に不純物イオンの注入深さが設定さ
れる。したがって、非晶質化されないで多結晶シリコン
層の状態で残す膜厚も設定される。このように、イオン
注入エネルギーを設定することによってイオン注入後に
残る多結晶シリコン膜の厚さを任意に制御する。それに
よって、再結晶化後の多結晶シリコン層の結晶粒径を制
御し、最終的には多結晶シリコン層に抵抗値を制御す
る。
The depth t of the amorphous layer at the time of the ion implantation is controlled by the formulas (1) and (2) using the projected range Rp of ions and the projected range dispersion ΔRp based on the LSS theory. Since the ion implantation energy is set by, the implantation depth of the impurity ions is set almost accurately. Therefore, the film thickness of the polycrystalline silicon layer which is not amorphized is also set. By setting the ion implantation energy in this way, the thickness of the polycrystalline silicon film remaining after the ion implantation is arbitrarily controlled. Thereby, the crystal grain size of the recrystallized polycrystalline silicon layer is controlled, and finally the resistance value of the polycrystalline silicon layer is controlled.

【0065】次に、上記多結晶シリコン層12を配線と
して用いる場合の応用例を説明する。通常、多結晶シリ
コン層12は平坦な領域に形成されることは少ない。例
えば図7に示すように、段差部41を有する基体11の
表面に形成されることが多い。このような場合には、上
記イオン注入は、いわゆる斜めイオン注入法によって行
う。すなわち、不純物イオン61(62〜64)の入射
角θを所定の角度に設定し、基体11を例えば矢印A方
向に回転させながらイオン注入を行う。上記入射角θ
は、例えば30°〜60°程度の範囲内のある角度に設
定される。
Next, an application example in which the polycrystalline silicon layer 12 is used as a wiring will be described. Usually, the polycrystalline silicon layer 12 is rarely formed in a flat region. For example, as shown in FIG. 7, it is often formed on the surface of the base 11 having the step portion 41. In such a case, the ion implantation is performed by the so-called oblique ion implantation method. That is, the incident angle θ of the impurity ions 61 (62 to 64) is set to a predetermined angle, and ion implantation is performed while rotating the substrate 11 in the direction of arrow A, for example. Angle of incidence θ
Is set to a certain angle within the range of, for example, 30 ° to 60 °.

【0066】上記斜めイオン注入法によって、非晶質化
を行った例を以下に説明する。高さが200nmの段差
部41の表面に低圧CVD法によって成膜され、その後
リソグラフィー技術とエッチングとによって形成された
多結晶シリコン層12に対して、シリコンイオンを入射
角60°で斜めイオン注入する。この場合には、相対膜
厚が120nm〜200nmになる。そこで、シリコン
イオンの注入エネルギーを45keVに設定してイオン
注入を行うことで、多結晶シリコン層12の全層を非晶
質化して非晶質層14を形成することができる。このよ
うに全層非晶質化した膜を再結晶化熱処理(例えば60
0℃で80時間の加熱)を行うことにより、低抵抗(例
えば200Ω/□)な膜になる。
An example of amorphization by the above-mentioned oblique ion implantation method will be described below. Silicon ions are obliquely ion-implanted at an incident angle of 60 ° into a polycrystalline silicon layer 12 formed by a low pressure CVD method on the surface of a step portion 41 having a height of 200 nm and then formed by a lithography technique and etching. . In this case, the relative film thickness is 120 nm to 200 nm. Therefore, by setting the implantation energy of silicon ions to 45 keV and performing ion implantation, all layers of the polycrystalline silicon layer 12 can be amorphized to form the amorphous layer 14. In this way, the film which has been made into an amorphous layer is subjected to a recrystallization heat treatment (for example, 60
By heating at 0 ° C. for 80 hours, a film having a low resistance (for example, 200Ω / □) is obtained.

【0067】上記のように、不純物イオン61(62〜
64)の入射角θを所定の角度に設定した斜めイオン注
入法を用いることから、多結晶シリコン層12が段差部
41に形成されていても、多結晶シリコン層12の全域
に不純物イオン61(62〜64)が注入される。
As described above, the impurity ions 61 (62 ...
Since the oblique ion implantation method in which the incident angle θ of 64) is set to a predetermined angle is used, even if the polycrystalline silicon layer 12 is formed in the step portion 41, the impurity ions 61 ( 62-64) is injected.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上、説明したように、請求項1の発明
によれば、選択的にイオン注入する際のイオン注入エネ
ルギーを制御し、不純物イオンの注入深さを決めて非晶
質層の厚さを決定する。そのため、非晶質層の下方に所
望の厚さの多結晶シリコン層を残すことができる。また
非晶質層は残した多結晶シリコン層に対応した結晶粒径
に再結晶化され、しかも多結晶シリコン層の抵抗値は結
晶粒径に対応するので、イオン注入エネルギーを制御す
ることによって、再結晶後の多結晶シリコン層の抵抗値
を制御することが可能になる。したがって、抵抗値の異
なる部分を選択的に有する多結晶シリコン層を形成する
ことができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the ion implantation energy during the selective ion implantation is controlled, and the implantation depth of the impurity ions is determined to form the amorphous layer. Determine the thickness. Therefore, a polycrystalline silicon layer having a desired thickness can be left below the amorphous layer. In addition, the amorphous layer is recrystallized to have a crystal grain size corresponding to the remaining polycrystalline silicon layer, and the resistance value of the polycrystalline silicon layer corresponds to the crystal grain size. It is possible to control the resistance value of the polycrystalline silicon layer after recrystallization. Therefore, it is possible to form a polycrystalline silicon layer that selectively has portions having different resistance values.

【0069】請求項2の発明によれば、被覆層で覆われ
ている多結晶シリコン層には不純物イオンが浅く注入さ
れ、被覆層で覆われていない多結晶シリコン層には不純
物イオンが深く注入される。このため、被覆層の有無に
よって非晶質層の厚さを変えることができるので、非晶
質層の下方に所望の厚さの多結晶シリコン層を残すこと
ができる。また非晶質層は残した多結晶シリコン層に対
応した結晶粒径に再結晶化され、しかも多結晶シリコン
層の抵抗値は結晶粒径に対応するので、被覆層の膜厚を
制御することによって、再結晶後の多結晶シリコン層の
抵抗値を制御することが可能になる。したがって、抵抗
値の異なる部分を選択的に有する多結晶シリコン層を形
成することができる。
According to the second aspect of the present invention, the impurity ions are shallowly implanted into the polycrystalline silicon layer covered with the covering layer, and the impurity ions are deeply implanted into the polycrystalline silicon layer not covered with the covering layer. To be done. Therefore, the thickness of the amorphous layer can be changed depending on the presence or absence of the coating layer, so that the polycrystalline silicon layer having a desired thickness can be left below the amorphous layer. The amorphous layer is recrystallized to have a crystal grain size corresponding to the remaining polycrystalline silicon layer, and the resistance value of the polycrystalline silicon layer corresponds to the crystal grain size. Therefore, control the film thickness of the coating layer. This makes it possible to control the resistance value of the polycrystalline silicon layer after recrystallization. Therefore, it is possible to form a polycrystalline silicon layer that selectively has portions having different resistance values.

【0070】請求項3の発明によれば、請求項1の発明
と同様の効果が得られる。それとともに、多結晶シリコ
ン層中に注入された不純物イオンを半導体基体中に拡散
することができるので、半導体基体の表層に拡散層を形
成することが可能になる。
According to the invention of claim 3, the same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained. At the same time, the impurity ions injected into the polycrystalline silicon layer can be diffused into the semiconductor substrate, so that a diffusion layer can be formed on the surface layer of the semiconductor substrate.

【0071】請求項4の発明によれば、選択的にかつ多
結晶シリコン層の膜厚方向の全域に不純物イオンを注入
してその領域を非晶質層に改質した後、再結晶化を行う
ので、非晶質層は半導体基体の結晶性を引き継いだ状態
で結晶化する。このため、半導体基体が単結晶であれば
単結晶的シリコン層に改質することが可能なので、この
部分の抵抗値を低くすることができる。また熱処理によ
って、非晶質層中の不純物イオンを半導体基体の表層に
拡散することができるので、半導体基体の表層に拡散層
を形成することが可能になる。
According to the fourth aspect of the present invention, impurity ions are selectively and entirely implanted in the film thickness direction of the polycrystalline silicon layer to modify the region into an amorphous layer and then recrystallized. Since this is performed, the amorphous layer is crystallized in a state where the crystallinity of the semiconductor substrate is taken over. Therefore, if the semiconductor substrate is a single crystal, it can be modified into a single crystal silicon layer, and the resistance value of this portion can be lowered. Moreover, since the impurity ions in the amorphous layer can be diffused into the surface layer of the semiconductor substrate by the heat treatment, it is possible to form a diffusion layer in the surface layer of the semiconductor substrate.

【0072】請求項5の発明によれば、上記イオン注入
の際の非晶質層の深さtは、LSS理論に基づくイオン
の投影飛程Rpとその投影飛程分散ΔRpとの関係式、
t=Rp+κ・ΔRp、2≦κ≦5によって設定でき
る。したがって、イオン注入エネルギーによって、不純
物イオンの注入深さをほぼ正確に設定することができる
ので、非晶質層の厚さ、この非晶質層の下層に残した多
結晶シリコン層の厚さをほぼ正確に設定することができ
る。よって、再結晶化で得られる多結晶シリコン層の設
計が容易にできる。
According to the fifth aspect of the present invention, the depth t of the amorphous layer at the time of the ion implantation is the relational expression between the projected range Rp of the ions and the projected range dispersion ΔRp based on the LSS theory.
It can be set by t = Rp + κ · ΔRp, 2 ≦ κ ≦ 5. Therefore, since the implantation depth of the impurity ions can be set almost accurately by the ion implantation energy, the thickness of the amorphous layer and the thickness of the polycrystalline silicon layer left below this amorphous layer can be determined. It can be set almost accurately. Therefore, it is possible to easily design a polycrystalline silicon layer obtained by recrystallization.

【0073】請求項6の発明によれば、上記イオン注入
を斜めイオン注入法で行うので、多結晶シリコン層が段
差部に形成されていても、多結晶シリコン層の全表面か
ら不純物イオンを注入することが可能になる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the ion implantation is performed by the oblique ion implantation method, impurity ions are implanted from the entire surface of the polycrystalline silicon layer even if the polycrystalline silicon layer is formed in the step portion. It becomes possible to do.

【0074】請求項7の発明によれば、上記不純物イオ
ンには、シリコンおよびシリコンよりも重い元素のうち
の少なくとも一種以上のイオンを用いるので、この不純
物イオンが注入された多結晶シリコン層の部分を非晶質
化できる。
According to the invention of claim 7, as the impurity ions, at least one or more ions of silicon and elements heavier than silicon are used. Therefore, the portion of the polycrystalline silicon layer in which the impurity ions are implanted is used. Can be made amorphous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の発明の実施例を示す製造工程図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the first invention.

【図2】第2の発明の実施例を示す製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the second invention.

【図3】第3の発明の実施例を示す製造工程図である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the third invention.

【図4】第3の発明によるエミッタの形成方法の説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory view of a method of forming an emitter according to the third invention.

【図5】第4の発明の実施例を示す製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process chart showing an embodiment of the fourth invention.

【図6】第4の発明によるエミッタの形成方法の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method of forming an emitter according to a fourth invention.

【図7】斜めイオン注入法による非晶質化の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of amorphization by the oblique ion implantation method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基体 12 多結晶シリ
コン層 13 非晶質層 14 多結晶シリ
コン層 22 被覆層 23 第1非晶質
層 24 第2非晶質層 25 第1多結晶
シリコン層 26 第2多結晶シリコン層 31 半導体基体 16 不純物拡散層 17 単結晶的シ
リコン層 61 不純物イオン 62 不純物イオ
ン 63 不純物イオン 64 不純物イオ
ン θ 入射角
11 Base 12 Polycrystalline Silicon Layer 13 Amorphous Layer 14 Polycrystalline Silicon Layer 22 Covering Layer 23 First Amorphous Layer 24 Second Amorphous Layer 25 First Polycrystalline Silicon Layer 26 Second Polycrystalline Silicon Layer 31 Semiconductor Substrate 16 Impurity diffusion layer 17 Single crystal silicon layer 61 Impurity ion 62 Impurity ion 63 Impurity ion 64 Impurity ion θ Incident angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪田 康義 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yasuyoshi Inoda 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上に多結晶シリコン層を形成した
後、イオン注入法によって該多結晶シリコン層に対して
選択的に不純物イオンを注入する際に、イオン注入エネ
ルギーを制御して不純物イオンの注入深さを設定するこ
とで、該多結晶シリコン層の少なくとも上層にイオン注
入深さに対応した非晶質層を形成する第1工程と、 熱処理を行って、前記非晶質層の下方に残した多結晶シ
リコン層の厚さに対応させて該非晶質層を結晶化して、
前記多結晶シリコン層とは異なる結晶粒径を有する多結
晶シリコン層を形成する第2工程とからなることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
1. When a polycrystalline silicon layer is formed on a substrate and then impurity ions are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer by an ion implantation method, ion implantation energy is controlled to control the impurity ion A first step of forming an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth in at least an upper layer of the polycrystalline silicon layer by setting the implantation depth, and a heat treatment is performed to form a lower layer below the amorphous layer. The amorphous layer is crystallized according to the thickness of the remaining polycrystalline silicon layer,
And a second step of forming a polycrystalline silicon layer having a crystal grain size different from that of the polycrystalline silicon layer.
【請求項2】 基体上に多結晶シリコン層を形成した
後、該多結晶シリコン層を選択的に覆う被覆層を形成す
る第1工程と、 イオン注入法によって、前記被覆層を通して多結晶シリ
コン層に不純物イオンを注入するとともに前記被覆層に
覆われていない部分の多結晶シリコン層に不純物イオン
を注入することで、該被覆層で覆われている部分の多結
晶シリコン層の上層に第1非晶質層を形成するとともに
該被覆層に覆われていない部分の多結晶シリコン層の上
層に第1非晶質層よりも厚い第2非晶質層を形成する第
2工程と、 熱処理を行って、前記第1非晶質層と前記第2非晶質層
とを結晶化して該第1非晶質層側に第1多結晶シリコン
層を形成するとともに該第2非晶質層側に該第1多結晶
シリコン層よりも結晶粒径の大きい第2多結晶シリコン
層を形成する第3工程とからなることを特徴とする半導
体装置の製造方法。
2. A first step of forming a polycrystalline silicon layer on a substrate and then forming a coating layer for selectively covering the polycrystalline silicon layer, and a polycrystalline silicon layer through the coating layer by an ion implantation method. By implanting impurity ions into the polycrystalline silicon layer in a portion not covered with the coating layer, and by implanting impurity ions into the polycrystalline silicon layer in a portion not covered with the coating layer, A second step of forming a crystalline layer and forming a second amorphous layer thicker than the first amorphous layer on the polycrystalline silicon layer not covered by the coating layer, and performing a heat treatment. The first amorphous layer and the second amorphous layer are crystallized to form a first polycrystalline silicon layer on the first amorphous layer side, and on the second amorphous layer side. A second polycrystalline silicon layer having a crystal grain size larger than that of the first polycrystalline silicon layer. The method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a third step of forming a con layer.
【請求項3】 半導体基体上に多結晶シリコン層を形成
した後、イオン注入法によって該多結晶シリコン層に対
して選択的に不純物イオンを注入する際に、イオン注入
エネルギーを制御して不純物イオンの注入深さを設定す
ることで、該多結晶シリコン層の少なくとも上層にイオ
ン注入深さに対応した非晶質層を形成する第1工程と、 熱処理を行って、前記非晶質層の下方に残した多結晶シ
リコン層の厚さに対応させて該非晶質層を結晶化して、
前記多結晶シリコン層とは異なる結晶粒径を有する多結
晶シリコン層を形成するとともに、該多結晶シリコン層
中に注入された不純物イオンを前記半導体基体の表層に
拡散して不純物拡散層を形成する第2工程とからなるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. When a polycrystalline silicon layer is formed on a semiconductor substrate and then impurity ions are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer by an ion implantation method, the ion implantation energy is controlled to control the impurity ions. A first step of forming an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth in at least an upper layer of the polycrystalline silicon layer by setting the implantation depth of The amorphous layer is crystallized according to the thickness of the polycrystalline silicon layer left in
A polycrystalline silicon layer having a crystal grain size different from that of the polycrystalline silicon layer is formed, and the impurity ions implanted in the polycrystalline silicon layer are diffused into the surface layer of the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a second step.
【請求項4】 半導体基体上に多結晶シリコン層を形成
した後、イオン注入法によって該多結晶シリコン層に対
して選択的にかつ該多結晶シリコン層の膜厚方向の全域
に不純物イオンを注入して、該不純物イオンを注入した
領域を非晶質層に改質する第1工程と、 熱処理を行って、前記非晶質層を単結晶的シリコン層に
改質するとともに、該非晶質層中の不純物イオンを前記
半導体基体の表層に拡散して不純物拡散層を形成する第
2工程とからなることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
4. A polycrystalline silicon layer is formed on a semiconductor substrate, and then impurity ions are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer by an ion implantation method and in the entire thickness direction of the polycrystalline silicon layer. Then, a first step of modifying the region into which the impurity ions are implanted into an amorphous layer, and a heat treatment are carried out to modify the amorphous layer into a monocrystalline silicon layer and the amorphous layer. And a second step of forming impurity diffusion layers by diffusing the impurity ions therein to the surface layer of the semiconductor substrate.
【請求項5】 請求項1〜請求項4のうちの1項に記載
の半導体装置の製造方法において、 前記イオン注入で形成される非晶質層の深さtの制御
は、LSS理論に基づいてイオンの投影飛程Rpとその
投影飛程分散ΔRpを用いて、t=Rp+κ・ΔRp、
2≦κ≦5なる式によって設定されるイオン注入エネル
ギーによって行うことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the control of the depth t of the amorphous layer formed by the ion implantation is based on LSS theory. Using the projected range Rp of ions and the projected range variance ΔRp, t = Rp + κ · ΔRp,
A method of manufacturing a semiconductor device, which is performed by ion implantation energy set by the formula 2 ≦ κ ≦ 5.
【請求項6】 請求項1〜請求項5のうちの1項に記載
の半導体装置の製造方法において、 前記イオン注入は、不純物イオンの入射角を所定の角度
に設定した斜めイオン注入法で行うことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ion implantation is performed by an oblique ion implantation method in which an incident angle of impurity ions is set to a predetermined angle. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項7】 請求項1〜請求項6のうちの1項に記載
の半導体装置の製造方法において、 前記不純物イオンには、シリコンおよびシリコンよりも
重い元素のうちの少なくとも一種以上のイオンを用いる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein at least one ion selected from silicon and elements heavier than silicon is used as the impurity ions. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
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