DE3047342A1 - Polykristalliner siliziumfilm und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Polykristalliner siliziumfilm und verfahren zu seiner herstellung

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DE3047342A1 DE19803047342 DE3047342A DE3047342A1 DE 3047342 A1 DE3047342 A1 DE 3047342A1 DE 19803047342 DE19803047342 DE 19803047342 DE 3047342 A DE3047342 A DE 3047342A DE 3047342 A1 DE3047342 A1 DE 3047342A1
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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen polykristallinen Siliziumfilm sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen polykristallinen Siliziumfilm mit niedrigem Widerstand, der beispielsweise geeignet ist zur Verwendung bei Verbindungen und Gate-Elektroden von integrierten MOS-Schaltungen oder dergleichen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Polykristalline Siliziumfilme zur Verwendung bei beispielsweise Verbindungen von den verschiedensten integrierten Halbleiterschaltungen und den Gate-Elektroden von integrierten MOS-Schaltungen oder MOS-ICs sollten wünschenswerterweise den geringstmöglichen Widerstand aufweisen, um die Eigenschaften von ICs oder dergleichen zu verbessern.
Bei der Verringerung des Widerstandes eines polykristallinen Siliziumfilmes ist es herkömmliche übung, ein Verfahren zu verwenden, bei dem der polykristalline Siliziumfilm mit einer Verunreinigung, wie z.B. Phosphor, Arsen oder Bor. durch thermische Diffusion, Ionenimplantation oder dergleichen dotiert wird.
Bei den herkömmlichen Verfahren zur Dotierung von Verunreinigungen unter Verwendung der thermischen Diffusion, der Ionenimplantation oder dergleichen kann jedoch der Widerstand
-4 des polykristallinen Siliziums nicht unter etwa 4 χ 10 Ω-cm gebracht werden, da die maximale Konzentration der im Silizium zu aktivierenden Verunreinigung durch eine thermodynamische Festlöslichkeit bestimmt ist.
Genauer gesagt, obwohl es möglich ist, die Verunreinigung in den polykristallinen Siliziumfilm in großen Mengen einzuführen, z.B. durch Ionenimplantation, ist die Menge an Verunreinigung, die in die Kristallgitterpunkte des polykristallinen Siliziumfilms eintreten lcann, in Abhängigkeit von der
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Temperatur bestimmt. Wenn daher nach der Ionenimplantation der polycristalline Siliziumfilm bei einer hohen Temperatur geglüht wird, um die Verzerrung des Kristalls zu entfernen, die aufgrund der Ionenimplantation eingetreten ist, ist die Situation der Verunreinigungsmenge wie folgt. Während sich der polykristalline Siliziumfilm auf hohen Temperaturen befindet, treten die Verunreinigungsatome in sehr großen Mengen in die Kristallgitterpunkte ein. Wenn jedoch die Temperatur absinkt, lösen sich die Verunreinigungsatome allmählich von den Kristallgitterpunkten. Schließlich bleibt nur diejenige Menge der Verunreinigung, die durch die feste Löslichkeit bestimmt ist, in den Kristallgitterpunkten.
Der Widerstand des polykristallinen Siliziumfilms ist durch die Menge an Verunreinigungen bestimmt, die in den Kristallgitterpunkten vorhanden sind (aktivierte Verunreinigungsatome) .
Dementsprechend kann auch dann, wenn eine sehr große Menge an Verunreinigungsatomen durch Ionenimplantation eingeführt wird, die Menge an Verunreinigungsatomen, die an den Kristallgitterpunkten eintreten kann, aus den oben angegebenen Gründen nicht erhöht werden. Es war daher bislang extrem schwie-.rig, den Widerstand zu verringern. Darüber hinaus sind dann, wenn die Halbleiteranordnungen in einer Massenherstellung in einer Fabrik hergestellt werden, die erreichten Widerstände der polykristallinen Siliziumfilme noch höher. Dies hat ebenfalls ein ernsthaftes Problem bei der praktischen Verwendung dargestellt.
Um einen polykristallinen Siliziumfilm bei den verschiedensten Verwendungszwecken, z.B. bei Verbindungen und Gate-Elektroden von vielfältigen ICs mit hoher Integrationsdichte einzusetzen, muß der Widerstand des polykristallinen Silizium-
-4
filmes unter etwa 4 χ 10 Ω«cm gebracht werden. Zu diesem Zweck ist ein wirksameres Verfahren zur Dotierung oder Einführung von Verunreinigungen wünschenswert, das die. herkömmliehen Verfahren ersetzt. f
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Unzulänglichkeiten der herkömmlichen Verfahren und Anordnungen auszuräumen und einen polykristallinen Siliziumfilm geringen Widerstandes anzugeben, der für die Verbindungen und Gate-Elektroden 5 oder dergleichen der verschiedensten Arten von hochintegrierten ICs usw. geeignet ist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.
Zur Erreichung dieses Zieles wird gemäß der Erfindung eine Kombination von bislang herkömmlichen Verfahren, wie z.B. thermische Diffusion, Laserbestrahlung und Laserglühen eingesetzt, um damit einen polykristallinen Siliziumfilm herzustellen, der eine mit Verunreinigungen dotierte Schicht, deren Verunreinigungskonzentration kleiner oder gleich der festen Löslichkeit ist, sowie eine mit Verunreinigungen dotierte Schicht besitzt, deren Verunreinigungskonzentration oberhalb der festen Löslichkeit liegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführüngsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen der Laserleistung und dem Widerstand eines hergestellten polykristallinen Siliziumfilmes in dem Falle, wo nur eine Laserglühung durchgeführt wird; und in
25· Figur 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen der Tiefe, gemessen von der Oberfläche eines erfindungsgemäßen polykristallinen Siliziumfilmes, und der Verunreinigungskonzentration des polykristallinen Siliziumfilmes.
Wie bereits erwähnt, war es mit den bislang verwendeten herkömmlichen Verfahren zur Verunreinigungsdotierung, wie z.B. thermischer Diffusion und Ionenimplantation schwierig, den Widerstand eines polykristallinen Siliziumfilmes sehr klein zu machen.
Der Grund hierfür besteht darin, daß die Konzentration
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der aktiven Verunreinigungsatome, die den Wert des Widerstandes des polykristallinen Siliziumfilmes bestimmen, durch die thermodynamische feste Löslichkeit bestimmt war und nicht vergrößert werden konnte.
Der Widerstandswert läßt sich jedoch in der Weise kleiner als bei den herkömmlichen Anordnungen machen, daß man die Anordnung, nachdem ein polykristalliner Siliziumfilm durch Ionenimplantation mit großen Mengen einer Verunreinigung implantiert worden ist, durch das sogenannte Laserglühen bearbeitet, wobei eine Probe durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl geglüht wird, und nicht mit einem herkömmlichen Glühen, bei dem ein elektrischer Ofen verwendet wird.
Das Laserglühen hat die Vorteile, daß die erforderliche Verarbeitungszeit sehr kurz ist, daß nur ein gewünschter Teil selektiv beheizt wrden kann, ohne irgendeinen anderen Teil nennenswert zu beheizen, usw.
Das Laserglühen nach der Implantation von großen Mengen an Verunreinigungsionen in den polykristallinen Siliziumfilm durch Ionenimplantation liefert aktivierte Verunreinigungsatome mit einer höheren Konzentration als in dem Falle des herkömmlichen Glühens mit dem elektrischen Ofen.
Der Grund hierfür ist nicht ganz klar, jedoch gibt es hierfür die nachstehenden Vermutungen.
Wenn der polykristalline Siliziumfilm nach der Ionenimplantation eine hohe Temperatur aufgrund der Laserbestrahlung erreicht hat, treten viele implantierte Verunreinigungsionen an die Kristallgitterpunkte. Hierbei ist im Falle des Laserglühens die Abkühlungsgeschwindigkeit von der hohen Temperatur herunter zur Raumtemperatur außerordentlich hoch. Somit wird die Temperatur auf Raumtemperatur absinken, bevor sich die Verunreinigungsatome von den Kristallgitterpunkten lösen, mit dem Ergebnis, daß die Anzahl an Verunreinigungsatomen, die an den Kristallgitterpunkten bleiben, zunehmen und damit die Konzentration von aktivierten Verunreinigungsatomen erhöhen wird.
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Wenn man jedoch einen polykristallinen Siliziumfilm mit einer Verunreinigung dotiert und diesen Film lediglich dem Laserglühen unterwirft, kann der Widerstandswert des Filmes im praktischen Betrieb nicht ausreichend niedrig gemacht werden.
Die Kurven a und b in Figur 1 zeigen die Zusammenhänge zwischen der Laserenergie und dem Widerstand eines geglühten Bereiches in den Fällen, wo die Proben mit Phosphor bzw.
1 fi ~2 Arsen bei einem Wert von 3 χ 10 cm implantiert und dann jeweils dem Laserglühen ausgesetzt wurden. Im Vergleich mit den Fällen, wo das Glühen der Proben durch normale Beheizung erfolgte, wird der Widerstand bei der Dotierung mit Arsen ungefähr halb so groß, während der Widerstandswert bei der Dotierung mit Phosphor nur um etwa 20 % geringer wird. Dies macht deutlich, daß aufgrund der Tatsache, daß das dem Laserglühen unterworfene polykristalline Silizium eine sehr kleine Kristallkorngröße und eine kleine Ionenbeweglichkeit besitzt, der Widerstandswert trotz der stark aktivierten Verunreinigungskonzentration nicht sehr niedrig wird. Um einen polykristallinen Siliziumfilm bis zu seinem Bodenteil hinab nur durch Laserglühen zu glühen, muß die Energiedichte eines Laserstrahles zur Verwendung bei der Bestrahlung sehr hoch gemacht werden. Mit dieser Maßnahme schmilzt jedoch der Oberflächenbereich des Filmes und seine Form fällt zusammen, so daß der Film unbrauchbar für Halbleiteranordnungen im praktischen Betrieb wird. Somit muß eine übermäßige Leistung des Laserstrahles vermieden werden.
Die Erfindung beruht darauf, daß das Laserglühen, das in der oben beschriebenen Weise allein kein günstiges Ergebnis liefert, mit einem Glühvorgang unter Verwendung eines elektrischen Ofens oder dergleichen kombiniert wird, um damit einen doppelschichtigen Film herzustellen, der aus einer ersten Schicht, die eine sehr hohe Verunreinigungskonzentration besitzt und die einen Oberflächenbereich darstellt, sowie einer zweiten Schicht besteht, deren Verunreinigungskonzen-
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tration geringer ist als die der ersten Schicht und die unter der ersten Schicht liegt, so daß ein polykristalliner Siliziumfilm gebildet wird, der insgesamt einen niedrigen Widerstand aufweist.
Figur 2 zeigt eine modellartige schematische Darstellung zur Erläuterung eines gemäß der Erfindung hergestellten polykristallinen Siliziumfilmes und erläutert des Zusammenhang zwischen der Verunreinigungskonzentration innerhalb eines polykristallinen Siliziumfilmes und der Tiefe, gemessen von der Oberfläche des Filmes.
Ein Siliziumdioxidfilm 2 und ein polykristalliner Silizium-• film 3 werden übereinander auf ein Siliziumsubstrat 1 aufgebracht.
Der polykristalline Siliziumfilm 3 wird mit herkömmlichen Dotierungsmitteln, wie z.B. thermischer Diffusion oder Ionenimplantation, mit einer Verunreinigung dotiert, um eine zweite Schicht 31 herzustellen, die eine Verunreinigungskonzentration besitzt, wie sie durch eine gerade Linie 5 in Figur angedeutet ist.
Als Dotierungs-Verunreinigungselement können in diesem Falle die verschiedensten Elemente ausgewählt und verwendet werden, wobei Phosphor, Arsen, Bor oder dergleichen am häufigsten verwendet werden. Selbstverständlich können die Mittel und Bedingungen für die Dotierung in geeigneter Weise ausgewählt und eingestellt werden. Wenn z.B. Phosphor thermisch bei 1000°C eindiffundiert wird, kann der Widerstandswert in einem Labor bis auf einen Wert von ungefähr 6 χ 10 Ω«cm verringert werden. Außerdem betrug, wenn Phosphor mit einem Wert von 3 χ 1016 cm"2 implantiert und das Glühen bei 1000°C durchgeführt wurde, der Widerstandswert der zweiten Schicht ungefähr 4 χ 1θ" ß.cm. Mit den herkömmlichen Maßnahmen, wie z.B. der thermischen Diffusion und der Ionenimplantation, ist es schwierig, den Widerstandswert eines polykristallinen Siliziumfilmes niedriger als die genannten Werte zu machen, und wenn die Halbleiteranordriungen tatsächlich in einer Massen-
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herstellung in einer Fabrik hergestellt wurden, nahm der Widerstand sogar noch zu.
Anschließend wurde der Oberflächenbereich des polykristallinen Siliziumfilmes 3 durch Ionenimplantation mit einer Verunreinigung implantiert, woraufhin das Laserglühen durchgeführt wurde. Dann wird eine erste Schicht 3" gebildet, die ein Verunreinigungskonzentrationsprofil besaß, wie es mit der Kurve 4 in Figur 2 dargestellt ist.
Auch bei der Herstellung der ersten Schicht 3" können die verschiedensten Bedingungen in geeigneter Weise eingestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, daß Arsen mit 1 χ 10
—2
cm bei einer Beschleunigungsspannung von 80 keV implantiert und daß der Film geglüht wird, indem man ihn mit dem Laserstrahl eines gütegeschalteten Rubinlasers bestrahlt. In diesem Falle sollte die Leistungsdichte des verwen-
deten Lasers ungefähr 1,1 J/cm oder weniger betragen. Wenn
2 die Leistungsdichte auf einen Wert von mehr als 1,2 J/cm geht, wird der polykristalline Siliziumfilm geschmolzen und verformt und kann somit nicht für eine Verbindung oder eine Gate-Elektrode einer Halbleiteranordnung eingesetzt werden. Wenn andererseits die Leistungsdichte des Laserstrahles kleiner wird als etwa 0,3 J/cm , ist ein Glüheffekt kaum zu bemerken, und es lassen sich keine günstigen Ergebnisse erhalten. Bei der Herstellung der ersten Schicht gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sollte daher ein Laserstrahl eingesetzt werden, der
2 eine Leistungsdichte von mindestens etwa 0,3 J/cm besitzt.
Die Tiefe, bis zu der der Film durch Bestrahlung mit
einem Laserstrahl bei einer Leistungsdichte von 1,1 J/cm geglüht wird, mit anderen Worten, die Dicke der ersten Schicht 3", beträgt etwa 0,2 ym.
Der Widerstand der ersten Schicht des so hergestellten
— 4 polykristallinen Siliziumfilmes beträgt etwa 2,5 χ 10 Ω-cm, was ungefähr dem halben Widerstand entspricht, der sich durch thermische Diffusion oder dergleichen erzielen läßt. Dieser Wert ist wesentlich kleiner als die in Figur 1
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angegebenen Werte. Das in Figur 1 angegebene Resultat wurde in der Weise erhalten, daß nach der Ionenimplantation der polykristalline Siliziumfilm einem Laserglühen unterworfen wurde, ohne vorher das herkömmliche Glühen durchzuführen. Mit einer derartigen Verarbeitung wird die Kristallkorngröße sehr klein und liefert eine geringe Ionenbeweglichkeit, so daß auch dann, wenn die aktivierte Verunreinigungsionenkonzentration durch das Laserglühen erhöht wird, der Widerstandswert nicht sehr niedrig wird.
Im Gegensatz dazu wird beim erfindungsgemäßen Verfahren, wenn die zweite Schicht nach der Ionenimplantation thermisch geglüht wird, die erste Schicht gleichzeitig thermisch geglüht, und die Korngröße des Kristalls wird groß, und außerdem wird die Konzentration der aktivierten Verunreinigung bemerkenswert hoch, und zwar wegen des Laserglühens,
das nach Beendigung des thermischen Glühens durchgeführt wird. Es ist auch möglich, daß nach dem thermischen Glühen die zweite Ionenimplantation durchgeführt wird, um die Verunreinigungskonzentration des Oberflächenbereiches noch mehr zu erhöhen, woraufhin das Laserglühen durchgeführt wird. In diesem Falle wird der Vorgang zwar etwas kompliziert, jedoch werden ganz ausgezeichnete Resultate erhalten.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine hohe Beweglichkeit und eine hohe aktivierte Verunreinigungskonzentration zur gleichen Zeit erreicht, so daß der Widerstandswert der ersten Schicht viel kleiner wird als die Widerstandswerte, die sich mit herkömmlichen Verfahren erzielen lassen, bei denen nur das Laserglühen eingesetzt wird.
Der Temperaturbereich für das thermische Glühen beim erfindungsgemäßen Verfahren beträgt etwa 850 bis 1200°C. Wenn die Glühtemperatür niedriger als etwa 85O°C ist, wird der Effekt des thermischen Glühens infinitesimal klein, während in den Fällen, wo die Temperatur höher als etwa 12000C ist, zu befürchten steht, daß der polykristalline Silizium-
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film deformiert oder ein im Halbleiterkörper gebildeter pn-übergang oder dergleichen in nachteiliger Weise beeinträchtigt wird.
Die Dicke eines polykristallinen Siliziumfilmes, der als Verbindung oder als Gate-Elektrode in einer Halbleiteranordnung verwendet wird, beträgt etwa 0,3 ym bis 0,5 ym. Dementsprechend besteht ein gemäß der Erfindung herzustellender polykristalliner Siliziumfilm aus einer ersten Schicht, die eine Verunreinigung oberhalb der festen Löslichkeit besitzt, einen sehr niedrigen Widerstand aufweist und ungefähr 0,2 ym dick ist, und einer zweiten Schicht, die eine Verunreinigungskonzentration kleiner oder gleich der festen Löslichkeit besitzt, einen etwas höheren Widerstandswert als die erste Schicht aufweist und ungefähr 0,1 bis 0,3 ym dick ist, wobei der Widerstand insgesamt einen Wert erhält, der durch die Widerstandswerte und Dicken der ersten und zweiten Schichten bestimmt ist.
Bislang ist ein der Ionenimplantation unterworfener polykristalliner Siliziumfilm geglüht worden, indem man nur das thermische Glühen oder das Laserglühen verwendet hat.
Wenn man nur das Laserglühen durchführt, wird in der oben erwähnten Weise die Konzentration der aktivierten Verunreinigung hoch, jedoch wird der Widerstand oder besser der spezifische Widerstand nicht sehr klein wegen der kleinen Korngröße des Kristalls. Darüber hinaus erstreckt sich der Bereich, in dem der polykristalline Siliziumfilm durch das Laserglühen geglüht wird, nur etwa 0,2 ym tief von der Oberfläche aus hinein, und der noch tiefer gelegene Teil des Filmes wird überhaupt nicht geglüht und bleibt in einem Zustand, der sehr dicht bei dem eines Isolators liegt. Somit erhält der spezifische Widerstand des gesamten polykristallinen Siliziumfilmes einen noch höheren Wert.
Andererseits wird in dem Falle, bei dem nur das thermische Glühen durchgeführt wird, der gesamte Film geglüht, jedoch ist das Verkleinern des spezifischen Widerstandes
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immer noch nicht zufriedenstellend wegen der geringen aktivierten Verunreinigungskonzentration, wie es oben erläutert worden ist.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung der Film in einem Bereich bis herunter zu einer Tiefe von ungefähr 0,2 ym von der Oberfläche aus auf einen sehr niedrigen spezifischen Widerstandswert gebracht, wie es oben erläutert worden ist, während der darunter liegende Teil thermisch qeglüht wird,
so daß der spezifische Widerstand des hergestellten Filmes
viel kleiner wird als bei einem Film, der in herkömmlicher
Weise erhalten worden ist, bei dem das Laserglühen oder das thermische Glühen allein durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß auch dann, wenn eine Wärmebehandlung bei einem späteren Verfahrensschritt durchgeführt wird, die dadurch entstandene Zunahme des spezifischen Widerstandes gering ist. Genauer gesagt, in dem Falle, wo nur das Laserglühen durchgeführt wird, bestand das Problem, daß eine Wärmebehandlung bei einem späteren Verfahrensschritt zu einer Verringerung der Konzentration der aktivierten Verunreinigungführte und den spezifischen Widerstand beträchtlich erhöhte. Wenn sich beispielsweise an das Laserglühen ein thermisches Glühen bei 4OO°C für eine Dauer von 30 min anschließt, geht der spezifische Widerstand auf ungefähr den 3-fachen Wert
(1,5 χ 40 il'cm) des Anfangswertes.
Wenn im Gegensatz dazu,der vorher thermisch geglühte
polykristalline Siliziumfilm in der erfindungsgemäßen Weise durch Laserglühen bearbeitet wird, ist die Zunahme des
spezifischen Widerstandes, die dem später durchzuführenden
thermischen Glühen zuzuschreiben ist, viel kleiner. Auch
dann, wenn z.B. das thermische Glühen bei einem späteren
Verfahrensschritt als dem Laserglühen durchgeführt wird,
hat die Zunahme des spezifischen Widerstandes maximal einen so kleinen Wert von ungefährL20 %, und der polykristalline
Siliziumfilm mit geringem Widerstand konnte intakt gehalten werden.
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Bei der tatsächlichen Herstellung von Halbleiteranordnungen ist es oft erforderlich, die Wärmebehandlungen bei Verfahrensschritten durchzuführen, nachdem ein polykristalliner Siliziumfilm mit geringem Widerstand hergestellt worden ist. Dabei ist es in hohem Maße vorteilhaft im praktischen Betrieb, wenn sich der spezifische Widerstand mit Wärmebehandlungen bei derartigen späteren Verfahrensschritten nur geringfügig erhöht.
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Claims (8)

PmT&KWANWÄi-TE SCHIFF ν. FÜNER STREHL - S"G-HÜBit;_-iHOPF E-BBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ S & 3, MDNCHEN 9O POSTADRESSEl POSTFACH OB O1 6O1 D-BOOO MÖNCHEN OS HITACHI, LTD. 16. Dezember 19 80 DEA-2 5 348 Polykristalliner Siliziumfilm und Verfahren zu seiner Herstellung PATENTANSPRÜCHE
1. Polykristalliner Siliziumfilm, gekennzeichnet durch eine zweite Schicht, deren aktivierte Verunreinigungskonzentration nicht höher ist als eine feste Löslichkeit, und durch eine erste Schicht, die auf der zweiten Schicht ausgebildet ist und deren aktivierte Verunreinigungskonzentration höher ist als die feste Löslichkeit.
2. Polykristalliner Siliziumfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicken des polykristallinen Siliziumfilmes und der ersten Schicht ungefähr 0,3 bis 0,5 pm bzw. etwa 0,2 pm betragen.
3. Polykristalliner Siliziumfilm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die spezifischen
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Widerstände der ersten Schicht und der zweiten Schicht etwa 2,5 χ 10 Ω-cm bzw. etwa 4 χ 10 bis 6 χ 1O~4 Ω-cm betragen.
4. Polykristalliner Siliziumfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigung des Filmes aus einem Element besteht, das aus der Gruppe von Phosphor, Arsen und Bor ausgewählt ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen Siliziumfilmes, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
(a) Durchführen einer Ionenimplantation mit einer gewünschten Verunreinigung in einem polykristallinen Siliziumfilm,
(b) Beheizen des entstandenen polykristallinen Siliziumfilmes, um diesen thermisch zu glühen, und
(c) Bestrahlen des resultierenden polykristallinen Siliziumfilmes mit einem Laserstrahl, um eine aktivierte Verunreinigungskonzentration eines Oberflächenbereiches dieses polykristallinen Siliziumfilmes herzustellen, der höher ist als eine feste Löslichkeit.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Beheizungstemperatur von etwa 850 bis 1200°C gearbeitet wird.
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7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Leistungsdichte des Laserstrahles von etwa 0,3 bis 1,1 J/cm gearbeitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet , daß eine zweite Ionenimplantation vor der Bestrahlung gemäß dem Verfahrensschritt (c) durchgeführt wird.
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DE19803047342 1979-12-17 1980-12-16 Polykristalliner siliziumfilm und verfahren zu seiner herstellung Withdrawn DE3047342A1 (de)

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NL (1) NL8006866A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0332101A2 (de) * 1988-03-11 1989-09-13 Fujitsu Limited Halbleiterbauelement mit einem über die Löslichkeitsgrenze dotierten Bereich
US5270224A (en) * 1988-03-11 1993-12-14 Fujitsu Limited Method of manufacturing a semiconductor device having a region doped to a level exceeding the solubility limit

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4467519A (en) * 1982-04-01 1984-08-28 International Business Machines Corporation Process for fabricating polycrystalline silicon film resistors
US4536231A (en) * 1982-10-19 1985-08-20 Harris Corporation Polysilicon thin films of improved electrical uniformity
US4575923A (en) * 1983-04-06 1986-03-18 North American Philips Corporation Method of manufacturing a high resistance layer having a low temperature coefficient of resistance and semiconductor device having such high resistance layer
US4679170A (en) * 1984-05-30 1987-07-07 Inmos Corporation Resistor with low thermal activation energy
US4560419A (en) * 1984-05-30 1985-12-24 Inmos Corporation Method of making polysilicon resistors with a low thermal activation energy
US4561907A (en) * 1984-07-12 1985-12-31 Bruha Raicu Process for forming low sheet resistance polysilicon having anisotropic etch characteristics
JP2554055B2 (ja) * 1986-05-27 1996-11-13 シャープ株式会社 低抵抗多結晶シリコン薄膜の形成方法
US5518937A (en) * 1988-03-11 1996-05-21 Fujitsu Limited Semiconductor device having a region doped to a level exceeding the solubility limit
US5403762A (en) 1993-06-30 1995-04-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating a TFT
US6323071B1 (en) 1992-12-04 2001-11-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming a semiconductor device
US6001712A (en) 1993-03-16 1999-12-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Insulated gate field effect semiconductor device and forming method thereof
US6507072B2 (en) 1993-03-16 2003-01-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Insulated gate field effect semiconductor device and forming method thereof
JPH06275640A (ja) * 1993-03-22 1994-09-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 薄膜トランジスタおよびその作製方法
US6875628B1 (en) * 1993-05-26 2005-04-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and fabrication method of the same
JP3008812B2 (ja) * 1995-03-22 2000-02-14 日本電気株式会社 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法
US6255185B1 (en) 1999-05-19 2001-07-03 International Business Machines Corporation Two step anneal for controlling resistor tolerance
US7566951B2 (en) * 2006-04-21 2009-07-28 Memc Electronic Materials, Inc. Silicon structures with improved resistance to radiation events
CN112563403A (zh) * 2020-11-12 2021-03-26 中国科学院微电子研究所 一种低噪声热电堆器件的制作方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3365371A (en) * 1966-10-14 1968-01-23 Gen Electric Nuclear reactor fuel pellet
US4087571A (en) * 1971-05-28 1978-05-02 Fairchild Camera And Instrument Corporation Controlled temperature polycrystalline silicon nucleation
US3892606A (en) * 1973-06-28 1975-07-01 Ibm Method for forming silicon conductive layers utilizing differential etching rates
US4109273A (en) * 1974-08-16 1978-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Contact electrode for semiconductor component
JPS5290273A (en) * 1976-01-23 1977-07-29 Hitachi Ltd Semiconductor device
US4309224A (en) * 1978-10-06 1982-01-05 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Method for manufacturing a semiconductor device
US4214918A (en) * 1978-10-12 1980-07-29 Stanford University Method of forming polycrystalline semiconductor interconnections, resistors and contacts by applying radiation beam
US4198246A (en) * 1978-11-27 1980-04-15 Rca Corporation Pulsed laser irradiation for reducing resistivity of a doped polycrystalline silicon film
US4249968A (en) * 1978-12-29 1981-02-10 International Business Machines Corporation Method of manufacturing a metal-insulator-semiconductor utilizing a multiple stage deposition of polycrystalline layers
US4229502A (en) * 1979-08-10 1980-10-21 Rca Corporation Low-resistivity polycrystalline silicon film

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US-Z.: Appl. Phys. Letters, Bd. 34, 1979, S. 737-739 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0332101A2 (de) * 1988-03-11 1989-09-13 Fujitsu Limited Halbleiterbauelement mit einem über die Löslichkeitsgrenze dotierten Bereich
EP0332101A3 (de) * 1988-03-11 1990-05-30 Fujitsu Limited Halbleiterbauelement mit einem über die Löslichkeitsgrenze dotierten Bereich
US5111266A (en) * 1988-03-11 1992-05-05 Fujitsu Limited Semiconductor device having a region doped to a level exceeding the solubility limit
US5270224A (en) * 1988-03-11 1993-12-14 Fujitsu Limited Method of manufacturing a semiconductor device having a region doped to a level exceeding the solubility limit

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Publication number Publication date
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US4394191A (en) 1983-07-19
JPS5688818A (en) 1981-07-18

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