JP2012069663A

JP2012069663A - Manufacturing method of semiconductor device

Info

Publication number: JP2012069663A
Application number: JP2010212198A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Isogai; 貝達典磯; Tomonori Aoyama; 山知憲青; Kiyotaka Miyano; 野清孝宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-04-05

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device having excellent electric characteristics.SOLUTION: A manufacturing method of a semiconductor device includes: forming a rare earth metal silicide film and an amorphous silicon film on an electrode layer; and performing crystallization of the amorphous silicon film by heating the rare earth metal silicide film and the amorphous silicon film with microwave so that it has crystal orientation according to the crystal structure of the rare earth metal silicide film.

Description

本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a semiconductor device.

次世代以降の高性能・大規模集積回路においては、多層配線層上、多層配線層間にも、ダイオード、トランジスタ等の半導体デバイスを形成することが要求されている。 In high-performance and large-scale integrated circuits from the next generation, it is required to form semiconductor devices such as diodes and transistors on the multilayer wiring layer and between the multilayer wiring layers.

キャリア移動度といった半導体デバイスの電気的特性や、酸化膜、窒化膜等の絶縁膜の膜質を考慮すると、半導体デバイスは、単結晶シリコン膜を用いて形成することが好ましい。しかしながら、配線層上に平坦な単結晶シリコン膜を得ることが困難であるため、配線層上に半導体デバイスを形成する場合においては、アモルファスシリコンを熱処理して得られる多結晶シリコン膜が用いられる。 In consideration of the electrical characteristics of the semiconductor device such as carrier mobility and the film quality of an insulating film such as an oxide film or a nitride film, the semiconductor device is preferably formed using a single crystal silicon film. However, since it is difficult to obtain a flat single crystal silicon film on the wiring layer, a polycrystalline silicon film obtained by heat-treating amorphous silicon is used when a semiconductor device is formed on the wiring layer.

特開平８−３１６１４３号公報JP-A-8-316143

本発明は、良好な電気特性を有する半導体装置の製造方法を提供するものである。 The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device having good electrical characteristics.

本発明の実施形態によれば、半導体装置の製造方法は、電極層の上に希土類金属シリサイド膜とアモルファスシリコン膜とを形成し、前記希土類金属シリサイド膜と前記アモルファスシリコン膜とをマイクロ波を用いて加熱することにより、前記希土類金属シリサイド膜の結晶構造に応じた結晶配向を持つように、前記アモルファスシリコン膜を結晶化させる、ことを備える。 According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes forming a rare earth metal silicide film and an amorphous silicon film on an electrode layer, and using the rare earth metal silicide film and the amorphous silicon film using a microwave. The amorphous silicon film is crystallized so as to have a crystal orientation corresponding to the crystal structure of the rare earth metal silicide film.

第１の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための図（その１）である。FIG. 6 is a diagram (part 1) for explaining a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment; 第１の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための図（その２）である。FIG. 6 is a diagram (part 2) for explaining a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment; 第１の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための図（その３）である。FIG. 6 is a view (No. 3) for explaining a manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment; 第１の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための図（その４）である。FIG. 6 is a view (No. 4) for explaining a manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment; 第１の実施形態にかかる半導体装置の模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment. 第２の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための図（その１）である。It is FIG. (1) for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device concerning 2nd Embodiment. 第２の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための図（その２）である。It is FIG. (2) for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device concerning 2nd Embodiment. 第２の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための図（その３）である。It is FIG. (3) for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device concerning 2nd Embodiment. 第２の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための図（その４）である。FIG. 14 is a view (No. 4) for explaining a manufacturing step of the semiconductor device according to the second embodiment; 第２の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための図（その５）である。It is FIG. (5) for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device concerning 2nd Embodiment. 第２の実施形態にかかる半導体装置の模式断面図である。It is a schematic cross section of a semiconductor device according to a second embodiment. 希土類金属シリサイド膜の格子定数をまとめたものである。The lattice constants of rare earth metal silicide films are summarized.

以下、図面を参照して、実施形態を説明する。ただし、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。なお、全図面にわたり共通する部分には、共通する符号を付す。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common throughout all the drawings.

（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図１から図４を参照して、本実施形態を説明する。以下、ＰＩＮ型ダイオード（p-intrinsic-n Diode）の形成方法を例に説明するが、本発明は、このような半導体装置の形成方法に限定されるものではなく、ＮＩＰ型ダイオード（n-intrinsic-p Diode）といった他の種類の半導体装置（半導体デバイス）においても用いることができる。 (First embodiment)
The present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4 showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. Hereinafter, a method for forming a PIN diode (p-intrinsic-n Diode) will be described as an example. However, the present invention is not limited to such a method for forming a semiconductor device, and a NIP diode (n-intrinsic) is not limited thereto. -p Diode) can also be used in other types of semiconductor devices (semiconductor devices).

図１（ａ）のように半導体基板（図１から図４においては図示を省略）上に形成された金属または金属化合物からなる電極層１１を準備する。この半導体基板は、必ずしもシリコン基板でなくてもよく、他の基板（例えば、ＳＯＩ（Silicon on insulator）基板やＳｉＧｅ基板など）でも良い。また、このような種々の基板上に半導体構造等が形成されたものでも良い。 As shown in FIG. 1A, an electrode layer 11 made of a metal or a metal compound formed on a semiconductor substrate (not shown in FIGS. 1 to 4) is prepared. The semiconductor substrate is not necessarily a silicon substrate, and may be another substrate (for example, an SOI (Silicon on insulator) substrate or a SiGe substrate). In addition, semiconductor structures or the like formed on such various substrates may be used.

次に、図１（ｂ）のように、成膜装置内において、電極層１１の上に、スパッタリング法、又は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いて、希土類金属膜１２を厚さ５ｎｍのものとして形成する。この際、希土類金属膜１２中への炭素、酸素等の不純物の混入量を減らすために、スパッタリング法を用いることが好ましい。この希土類金属膜１２は、後の工程で形成される希土類金属シリサイド膜の材料となるものである。 Next, as shown in FIG. 1B, the rare earth metal film 12 is formed on the electrode layer 11 in the film forming apparatus by sputtering or MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition). It is formed as 5 nm. At this time, it is preferable to use a sputtering method in order to reduce the amount of impurities such as carbon and oxygen in the rare earth metal film 12. The rare earth metal film 12 is a material for a rare earth metal silicide film formed in a later step.

希土類金属膜１２は、この材料から形成されることとなる希土類金属シリサイド膜が、電極層１１とＰＩＮ型ダイオードの備えるシリコン層とを電気的に接続するための高い導電性を持ち、且つ、希土類金属シリサイド膜の上に形成されたアモルファスシリコン膜を特定の結晶配向を持つように結晶化させる下地膜となることができるような、材料から形成する。ここで、アモルファスシリコン膜が特定の結晶配向を持つように結晶化するとは、アモルファスシリコン膜が下地膜である希土類金属シリサイド膜の結晶構造から影響を受けながら結晶化することにより、希土類金属シリサイド膜の結晶構造に応じた特定の結晶配向を持った結晶構造のシリコン結晶膜となることを意味する。 The rare earth metal film 12 is formed of this material, and the rare earth metal silicide film has high conductivity for electrically connecting the electrode layer 11 and the silicon layer included in the PIN diode, and the rare earth metal film 12 The amorphous silicon film formed on the metal silicide film is formed of a material that can be a base film that is crystallized to have a specific crystal orientation. Here, the crystallization so that the amorphous silicon film has a specific crystal orientation means that the amorphous silicon film is crystallized while being influenced by the crystal structure of the rare earth metal silicide film that is the base film, thereby forming the rare earth metal silicide film. This means that the silicon crystal film has a crystal structure having a specific crystal orientation corresponding to the crystal structure.

好ましくは、アモルファスシリコン膜が結晶面方位（１００）又は結晶面方位（１１１）を持って結晶化するように、希土類金属シリサイド膜は、六方晶（ＡｌＢ２型）であり、且つ、シリコン結晶の格子定数と近い格子定数を持つものである。詳細には、六方晶である希土類金属シリサイド膜は、ａ軸の格子定数が３．７５４から３．８７７オングストロームであり、且つ、ｃ軸の格子定数が４．０５から４．１７２オングストロームである。このような希土類金属シリサイド膜の材料となる希土類金属膜１２は、例えば、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ツリウム（Ｔｍ）、ルテチウム（Ｌｕ）から形成することができる。これらの希土類金属シリサイド膜の格子定数を、参考として、図１２に示す。 Preferably, the rare earth metal silicide film is hexagonal (AlB2 type) and the lattice of the silicon crystal so that the amorphous silicon film is crystallized with a crystal plane orientation (100) or a crystal plane orientation (111). It has a lattice constant close to the constant. Specifically, the hexagonal rare earth metal silicide film has an a-axis lattice constant of 3.754 to 3.877 angstroms and a c-axis lattice constant of 4.05 to 4.172 angstroms. The rare earth metal film 12 which is a material of such a rare earth metal silicide film is, for example, erbium (Er), yttrium (Y), holmium (Ho), ytterbium (Yb), dysprosium (Dy), gadolinium (Gd), terbium. (Tb), thulium (Tm), and lutetium (Lu). The lattice constants of these rare earth metal silicide films are shown in FIG. 12 for reference.

また、スパッタリング法で用いられる希土類金属のスパッタリングターゲットは、希土類金属膜１２中への不純物の混入量を減らすために、純度９９．９％以上のものを用いることが好ましい。 Moreover, it is preferable to use a rare earth metal sputtering target having a purity of 99.9% or more in order to reduce the amount of impurities mixed into the rare earth metal film 12 used in the sputtering method.

さらに、後に形成される希土類金属シリサイド膜の酸素含有量が１ａｔｍ％以下に抑えることが好ましく、そのために、希土類金属のスパッタリングターゲットの酸素含有量は、０．１ａｔｍ％以下であることが好ましい。この酸素含有量は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）により得られる値である。このように希土類金属シリサイド膜中の酸素含有量を減らす理由としては以下の通りである。すなわち、希土類金属が酸化して得られる希土類金属酸化物は、Ｈｉｇｈ−ｋ材料や、エッチング装置の壁面保護のためのパッシベーション膜として用いられていることからもわかるように、強固な絶縁体であり、従って、ＰＩＮ型ダイオードにおいて、その抵抗値を増加させる原因となるため、希土類金属酸化膜が生成されてしまうことを避けなくてはならないからである。 Furthermore, the oxygen content of the rare earth metal silicide film to be formed later is preferably suppressed to 1 atm% or less. For this reason, the oxygen content of the rare earth metal sputtering target is preferably 0.1 atm% or less. This oxygen content is a value obtained by SIMS (secondary ion mass spectrometry). The reason for reducing the oxygen content in the rare earth metal silicide film is as follows. That is, the rare earth metal oxide obtained by oxidizing the rare earth metal is a strong insulator, as can be seen from the fact that it is used as a high-k material and a passivation film for protecting the wall surface of the etching apparatus. Therefore, in the PIN type diode, it becomes a cause of increasing the resistance value, so that it is necessary to avoid the formation of a rare earth metal oxide film.

そして、本実施形態においては、図２（ａ）に示されるように、仕事関数が小さいために酸化されやすいという性質を持つ希土類金属膜１２が大気中の酸素に触れることとないように、真空を破らずに、希土類金属膜１２の上に、スパッタリング法によりアモルファスシリコン膜（アモルファスシリコン材料膜）１３を形成する。このアモルファスシリコン膜１３は、この後の工程において形成されるＮ型アモルファス層の材料となるだけでなく、希土類金属膜１２を酸化させないためのキャップ層として、さらに、希土類金属膜１２とともに希土類金属シリサイド膜の材料として、用いられる。 In this embodiment, as shown in FIG. 2A, a vacuum is applied so that the rare earth metal film 12 having a property of being easily oxidized due to a small work function does not come into contact with oxygen in the atmosphere. The amorphous silicon film (amorphous silicon material film) 13 is formed on the rare earth metal film 12 by sputtering. The amorphous silicon film 13 not only becomes a material for an N-type amorphous layer formed in the subsequent process, but also serves as a cap layer for preventing the rare earth metal film 12 from being oxidized, and together with the rare earth metal film 12, the rare earth metal silicide. Used as a material for the film.

このアモルファスシリコン膜１３の厚さは、この後に行われる工程において希土類金属シリサイド膜の材料として必要なアモルファスシリコン膜の膜厚と、ＰＩＮ型ダイオードの備えるＮ型シリコン結晶層として必要な膜厚とをあわせたものであり、例えば、２５ｎｍである。 The thickness of the amorphous silicon film 13 is determined such that the film thickness of the amorphous silicon film necessary as a material for the rare earth metal silicide film and the film thickness necessary for the N-type silicon crystal layer included in the PIN diode in the subsequent process. For example, it is 25 nm.

図２（ｂ）に示されるように、次に、これまで積層した膜を成膜装置からイオン注入装置へ搬送して、アモルファスシリコン膜１３にイオン注入を行う。この搬送の際、これまで積層した膜が大気に触れることがあっても、アモルファスシリコン膜１３が酸化防止のためのキャップ層として機能するため、酸化されやすい希土類金属膜１２が大気中の酸素により酸化することを避けることができる。そして、ビームライン注入装置、又は、注入深さが数ｎｍと浅い場合にはプラズマドーピング装置を用いて、アモルファスシリコン膜１３に、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ型不純物を１０^１５ｃｍ^−２程度のドーズ量で注入する。これにより、ＰＩＮ型ダイオードの備えるＮ型のシリコン結晶層となる、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３を形成する。 As shown in FIG. 2B, next, the films laminated so far are transferred from the film forming apparatus to the ion implantation apparatus, and ion implantation is performed on the amorphous silicon film 13. Even when the films laminated so far are exposed to the atmosphere during the transport, the amorphous silicon film 13 functions as a cap layer for preventing oxidation, so that the rare earth metal film 12 that is easily oxidized is oxidized by oxygen in the atmosphere. Oxidation can be avoided. Then, N-type impurities such as P, As, and Sb are about 10 ¹⁵ cm ^{−2 in} the amorphous silicon film 13 by using a beam line implantation apparatus or a plasma doping apparatus when the implantation depth is as small as several nm. Inject at a dose of. As a result, an N-type amorphous silicon film 23 which becomes an N-type silicon crystal layer included in the PIN diode is formed.

この際、ＰＩＮ型ダイオードにおけるコンタクト抵抗を低減するために、後の工程において形成される希土類金属シリサイド膜と、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３との界面となる位置において、Ｎ型不純物濃度が最大になるようにイオン注入することが好ましい。また、希土類金属シリサイド膜を形成するための熱処理の際に、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３における不純物の分布が変化することを考慮して、イオン注入することが好ましい。 At this time, in order to reduce the contact resistance in the PIN diode, the N-type impurity concentration is maximized at the position that becomes the interface between the rare earth metal silicide film formed in the subsequent process and the N-type amorphous silicon film 23. It is preferable to perform ion implantation. In addition, in the heat treatment for forming the rare earth metal silicide film, it is preferable to perform ion implantation in consideration of a change in impurity distribution in the N-type amorphous silicon film 23.

図３（ａ）に示されるように、続いて、アニール装置に搬送し、Ｎ_２、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中において、３００℃〜３５０℃程度の温度の熱処理（アニール）を行い、希土類金属膜１２とＮ型アモルファスシリコン膜２３の一部とを固層反応させることにより希土類金属シリサイド膜３２を形成する。この希土類金属シリサイド膜３２は、希土類金属シリサイド膜３２の上に形成される各アモルファスシリコン膜を結晶化させるための下地膜としてだけではなく、導電性があることから、電極層１１とＰＩＮ型ダイオードの備える各シリコン層とを電気的に接続するための膜として働く。そして、希土類金属膜１２の上に形成されるＮ型アモルファスシリコン膜２３の一部を利用して、希土類金属シリサイド膜３２を形成することから、希土類金属シリサイド膜３２を形成するためだけに希土類金属膜１２の上にシリコン膜を形成するような工程を省くことができる。 As shown in FIG. 3 (a), the wafer is subsequently transferred to an annealing apparatus, and heat treatment (annealing) at a temperature of about 300 ° C. to 350 ° C. is performed in an inert gas atmosphere such as N ₂ or Ar. A rare earth metal silicide film 32 is formed by causing a solid layer reaction between the metal film 12 and a part of the N-type amorphous silicon film 23. The rare earth metal silicide film 32 is not only a base film for crystallizing each amorphous silicon film formed on the rare earth metal silicide film 32, but also has conductivity, so that the electrode layer 11 and the PIN diode It functions as a film for electrically connecting each silicon layer included in the. Since the rare earth metal silicide film 32 is formed by using a part of the N-type amorphous silicon film 23 formed on the rare earth metal film 12, the rare earth metal is formed only for forming the rare earth metal silicide film 32. A step of forming a silicon film on the film 12 can be omitted.

なお、この希土類金属シリサイド膜３２を形成するための熱処理は、先に説明したＮ型アモルファスシリコン膜２３の形成のためのイオン注入の前に行っても良い。また、次の工程である、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３の上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によりＩ型アモルファスシリコン膜２４を形成する際に行う基板加熱と同時に、希土類金属シリサイド膜３２を形成しても良い。 The heat treatment for forming the rare earth metal silicide film 32 may be performed before the ion implantation for forming the N-type amorphous silicon film 23 described above. In addition, the rare earth metal silicide film 32 is formed simultaneously with the substrate heating performed when the I-type amorphous silicon film 24 is formed on the N-type amorphous silicon film 23 by CVD (Chemical Vapor Deposition), which is the next step. Also good.

次に、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３の上にさらにアモルファスシリコン膜を形成するために、アニール装置からＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置に搬送する。先程と同様に、搬送の際これまで積層された膜が大気に触れることがあっても、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３が酸化防止のためのキャップ層として機能するため、仕事関数が小さいため酸化されやすい希土類金属シリサイド膜３２が大気中の酸素に晒されることは無く、希土類金属シリサイド膜３２へ酸素が混入することを避けることができる。 Next, in order to further form an amorphous silicon film on the N-type amorphous silicon film 23, the film is transferred from the annealing apparatus to a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus. Similarly to the previous case, even if the films laminated so far are exposed to the atmosphere during transportation, the N-type amorphous silicon film 23 functions as a cap layer for preventing oxidation, so that the work function is small so that it is oxidized. The easy rare earth metal silicide film 32 is not exposed to oxygen in the atmosphere, and oxygen can be prevented from being mixed into the rare earth metal silicide film 32.

Ｎ型アモルファスシリコン膜２３上に、ＰＩＮ型ダイオードの備えるＩ型シリコン結晶層とＰ型シリコン結晶層となる、Ｉ型（ノンドープ）アモルファスシリコン膜２４とＰ型アモルファスシリコン膜２５とを形成する。この際に用いられる形成方法としては、減圧ＣＶＤ法を用いることも可能であるが、好ましくは、プラズマによる表面クリーニングを積極的に利用できるプラズマＣＶＤ法を用いる。 On the N-type amorphous silicon film 23, an I-type (non-doped) amorphous silicon film 24 and a P-type amorphous silicon film 25, which become an I-type silicon crystal layer and a P-type silicon crystal layer included in the PIN diode, are formed. As a formation method used in this case, a low pressure CVD method can be used, but preferably, a plasma CVD method that can positively use surface cleaning by plasma is used.

詳細には、図３（ｂ）に示されるように、まず、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３の上に、Ｉ型アモルファスシリコン膜２４を、Ａｒ／Ｓｉ_２Ｈ_６、又は、Ａｒ／ＳｉＨ_４を用いて、基板温度３５０℃の条件において、厚さ５０ｎｍのものとして形成する。なお、Ｉ型アモルファスシリコン膜２４の形成の前に、Ａｒ／Ｈ_２、又は、Ａｒ／ＮＦ_３等のプラズマにより、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３の表面に形成された自然酸化膜の除去を行うことが好ましい。 Specifically, as shown in FIG. 3B, first, an I-type amorphous silicon film 24 is formed on an N-type amorphous silicon film 23 by using Ar / Si ₂ H ₆ or Ar / SiH ₄ . Thus, the substrate is formed with a thickness of 50 nm under the condition of a substrate temperature of 350 ° C. Before the formation of the I-type amorphous silicon film 24, the natural oxide film formed on the surface of the N-type amorphous silicon film 23 is removed by plasma of Ar / H ₂ or Ar / NF ₃ or the like. Is preferred.

さらに連続して、図４（ａ）に示されるように、Ｉ型アモルファスシリコン膜２４の上に、Ｐ型アモルファスシリコン膜２５を、Ａｒ／ＳｉＨ_４／Ｈ_２／ＢＣｌ_３、又は、Ａｒ／Ｓｉ_２Ｈ_６／Ｈ_２／ＢＣｌ_３混合ガスを用いて、基板温度３５０℃の条件において、厚さ２５ｎｍのものとして形成する。 Further continuously, as shown in FIG. 4A, a P-type amorphous silicon film 25 is formed on an I-type amorphous silicon film 24 by using Ar / SiH ₄ / H ₂ / BCl ₃ or Ar / Si. _{A 2} H ₆ / H ₂ / BCl ₃ mixed gas is used to form a substrate having a thickness of 25 nm under the condition of a substrate temperature of 350 ° C.

次に、図４（ｂ）に示されるように、各アモルファスシリコン膜２３、２４、２５を結晶化するための熱処理を行う。詳細には、マイクロ波によりアニールを行う。２．４５ＧＨｚ〜２５ＧＨｚのマイクロ波を用いて、投入電力１０Ｗ／ｃｍ^２〜１０ｋＷ／ｃｍ^２、基板温度２００℃〜５５０℃の条件において、３０秒〜３０分間処理を行う。このようにすることにより、各アモルファスシリコン膜に添加されているＮ型及びＰ型の不純物を電気的に活性化するとともに、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３、Ｉ型アモルファスシリコン膜２４、及び、Ｐ型アモルファスシリコン膜２５を結晶化させて、Ｎ型シリコン結晶層４３、Ｉ型シリコン結晶層４４、及び、Ｐ型シリコン結晶層４５を形成する。 Next, as shown in FIG. 4B, a heat treatment for crystallizing the amorphous silicon films 23, 24, and 25 is performed. Specifically, annealing is performed using microwaves. Using a microwave of 2.45 GHz to 25 GHz, the treatment is performed for 30 seconds to 30 minutes under the conditions of an input power of 10 W / cm ^{2 to} 10 kW / cm ² and a substrate temperature of 200 ° C. to 550 ° C. By doing so, the N-type and P-type impurities added to each amorphous silicon film are electrically activated, and the N-type amorphous silicon film 23, the I-type amorphous silicon film 24, and the P-type are activated. The amorphous silicon film 25 is crystallized to form an N-type silicon crystal layer 43, an I-type silicon crystal layer 44, and a P-type silicon crystal layer 45.

これにより、図５に示されるような、ＰＩＮ型ダイオード４０を得ることができる。詳細には、ＰＩＮ型ダイオード４０は、配線層１１の上に形成された希土類金属シリサイド膜３２と、希土類金属シリサイド膜３２の上に形成され、且つ、Ｎ型不純物が添加されたＮ型シリコン結晶層４３と、Ｎ型シリコン結晶層４３の上に形成されたＩ型シリコン結晶層４４と、Ｉ型シリコン結晶層４４の上に形成され、且つ、Ｎ型不純物が添加されたＰ型シリコン結晶層４５とを備える。 Thereby, the PIN diode 40 as shown in FIG. 5 can be obtained. Specifically, the PIN diode 40 includes a rare earth metal silicide film 32 formed on the wiring layer 11 and an N type silicon crystal formed on the rare earth metal silicide film 32 and doped with an N type impurity. Layer 43, I-type silicon crystal layer 44 formed on N-type silicon crystal layer 43, and P-type silicon crystal layer formed on I-type silicon crystal layer 44 and doped with N-type impurities 45.

本実施形態によれば、膜内部への浸透性が高いマイクロ波を用いて、低温で効率的に結晶化させていることから、Ｐ型シリコン結晶層２５及びＮ型シリコン結晶層２３に含まれるＰ型及びＮ型の不純物がＩ型シリコン結晶層２４に拡散することを避けることができる。従って、Ｉ型シリコン結晶層２４の膜厚が実効的に減少することが無くなり、ＰＩＮ型ダイオード４０がオフさせた際のＰＩＮ型ダイオード４０に流れる電流であるオフ電流を小さくすることができる。 According to the present embodiment, since it is efficiently crystallized at a low temperature using a microwave having high permeability into the film, it is included in the P-type silicon crystal layer 25 and the N-type silicon crystal layer 23. P-type and N-type impurities can be prevented from diffusing into the I-type silicon crystal layer 24. Therefore, the film thickness of the I-type silicon crystal layer 24 is not effectively reduced, and the off-current that is the current that flows through the PIN-type diode 40 when the PIN-type diode 40 is turned off can be reduced.

さらに、希土類金属シリサイド膜３２が各アモルファスシリコン膜２３、２４、２５の結晶化を促進させるだけでなく、希土類金属シリサイド膜３２はシリコン結晶の格子定数と近い値の格子定数を持つことから、希土類金属シリサイド膜３２の上の各アモルファスシリコン膜２３、２４、２５を、希土類金属シリサイド膜３２の結晶構造の影響を受けて特定の結晶配向を持つように結晶化させることができる。従って、各アモルファスシリコン膜２３、２４、２５が結晶化したものである各シリコン結晶層４３、４４、４５は、大粒径であるシリコン粒子を備えるものとすることができる。これによって、ＰＩＮ型ダイオード４０の備えるシリコン層は、低抵抗、高移動度となり、ＰＩＮ型ダイオード４０をオンさせた際のＰＩＮ型ダイオード４０に流れる電流であるオン電流を大きくすることができる。 Furthermore, the rare earth metal silicide film 32 not only promotes the crystallization of the amorphous silicon films 23, 24, and 25, but the rare earth metal silicide film 32 has a lattice constant close to the lattice constant of the silicon crystal. Each amorphous silicon film 23, 24, 25 on the metal silicide film 32 can be crystallized so as to have a specific crystal orientation under the influence of the crystal structure of the rare earth metal silicide film 32. Accordingly, the silicon crystal layers 43, 44, and 45, which are crystallized from the amorphous silicon films 23, 24, and 25, can include silicon particles having a large particle diameter. As a result, the silicon layer included in the PIN diode 40 has low resistance and high mobility, and the on-current that is the current that flows through the PIN diode 40 when the PIN diode 40 is turned on can be increased.

また、マイクロ波を用いて低温で効率的に結晶化させていることから、希土類金属シリサイド膜３２中での、シリサイドの凝集を避けることができ、ＰＩＮ型ダイオード４０のコンタクト抵抗の増大を抑えることができる。 In addition, since the crystallization is efficiently performed at a low temperature using a microwave, aggregation of silicide in the rare earth metal silicide film 32 can be avoided, and an increase in contact resistance of the PIN diode 40 can be suppressed. Can do.

本実施形態によれば、希土類金属膜１２の上に、アモルファスシリコン膜１３を形成することから、アモルファスシリコン膜１３がキャップ層として機能して、仕事関数が小さいため酸化されやすい希土類金属膜１２及び希土類金属シリサイド膜３２の酸化を避けることができる。従って、ＰＩＮ型ダイオード４０の抵抗を増加させることを避けることができる。 According to the present embodiment, since the amorphous silicon film 13 is formed on the rare earth metal film 12, the amorphous silicon film 13 functions as a cap layer, and the rare earth metal film 12 that is easily oxidized because the work function is small. Oxidation of the rare earth metal silicide film 32 can be avoided. Therefore, increasing the resistance of the PIN diode 40 can be avoided.

つまり、本実施形態によれば、ＰＩＮ型ダイオード４０をオン／オフさせた際に、それぞれ流れるオン電流／オフ電流の値の比が大きい、電気特性が良好なＰＩＮ型ダイオード４０を得ることができる。 In other words, according to the present embodiment, when the PIN diode 40 is turned on / off, the PIN diode 40 having a large ratio of the on-current / off-current value that flows can be obtained. .

本実施形態は、シリコンの伝導型（Ｐ型／Ｎ型／Ｉ型）によらず、ＮＩＰ型ダイオードといった他の種類の半導体デバイスに適用することが可能であるが、希土類金属シリサイド膜３２の有する、電子に対するショットキーバリアハイト（高さ）が低いという特性に起因して、希土類金属シリサイド膜３２は、Ｎ型シリコン結晶層４３に対して低いコンタクト抵抗を持つことができる。従って、このような特性を得ることができるため、希土類金属シリサイド膜３２と直接接する膜としては、Ｎ型シリコン結晶層４３であることがより好ましい。 The present embodiment can be applied to other types of semiconductor devices such as NIP diodes regardless of the conduction type of silicon (P type / N type / I type). The rare earth metal silicide film 32 can have a low contact resistance with respect to the N-type silicon crystal layer 43 due to the characteristic that the Schottky barrier height (height) with respect to electrons is low. Therefore, since such characteristics can be obtained, the N-type silicon crystal layer 43 is more preferable as the film in direct contact with the rare earth metal silicide film 32.

本実施形態の変形例として、以下のようなものが挙げられる。 The following is mentioned as a modification of this embodiment.

先に説明した方法においては、アモルファスシリコン膜１３を形成した後、そのアモルファスシリコン膜１３に対して、Ｎ型不純物をイオン注入により注入することにより、所望の濃度のＮ型不純物を含むＮ型アモルファスシリコン膜２３を形成した。それに対して、この変形例においては、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ型の不純物をあらかじめ導入したシリコンのスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３を形成しても良い。このようにすることにより、工程数を減らすことができる。なお、Ｎ型不純物が高濃度に含まれるシリコン膜は、そのフェルミレベルの位置がシリコン伝導帯の底に近いため、電子が引き抜かれ易いという性質を有する。従って、Ｎ型不純物が高濃度に含まれるシリコン膜は、酸化されやすい。これを避けるために、Ｎ型アモルファスシリコン膜２３中においては、不純物濃度１０^１５〜１０^１６ｃｍ^−３程度と低くすることが好ましい。 In the method described above, after the amorphous silicon film 13 is formed, an N-type impurity containing an N-type impurity having a desired concentration is implanted into the amorphous silicon film 13 by ion implantation. A silicon film 23 was formed. On the other hand, in this modification, the N-type amorphous silicon film 23 may be formed by a sputtering method using a silicon sputtering target into which an N-type impurity such as P, As, or Sb is previously introduced. By doing in this way, the number of processes can be reduced. Note that a silicon film containing a high concentration of N-type impurities has the property that electrons are easily extracted because the position of the Fermi level is close to the bottom of the silicon conduction band. Therefore, a silicon film containing a high concentration of N-type impurities is easily oxidized. In order to avoid this, the impurity concentration in the N-type amorphous silicon film 23 is preferably as low as about 10 ¹⁵ to 10 ¹⁶ cm ⁻³ .

（第２の実施形態）
第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図６から図１０を参照して、本実施形態を説明する。以下、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクターの形成方法を例に説明するが、本発明は、このような半導体装置に限定されるものではなく、Ｐ／Ｎ／Ｐ型バイポーラセレクターといった他の種類の半導体装置（半導体デバイス）においても用いることができる。 (Second Embodiment)
The present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 10 showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. Hereinafter, a method of forming an N / P / N type bipolar selector will be described as an example. However, the present invention is not limited to such a semiconductor device, and other types such as a P / N / P type bipolar selector are used. It can also be used in semiconductor devices (semiconductor devices).

第１の実施形態と同様に、図６（ａ）のように半導体基板（図６から図１０においては図示を省略）上に形成された金属または金属化合物からなる電極層１１を準備する。 Similar to the first embodiment, an electrode layer 11 made of a metal or a metal compound formed on a semiconductor substrate (not shown in FIGS. 6 to 10) as shown in FIG. 6A is prepared.

次に、第１の実施形態と同様に、図６（ｂ）のように、電極層１１の上に、スパッタリング法、又は、ＭＯＣＶＤ法を用いて、希土類金属膜１２を厚さ５ｎｍ形成する。この希土類金属膜１２は、第１の実施形態と同様に、シリコンと反応して希土類金属シリサイド膜を形成した際、シリコン結晶と格子定数が近い希土類金属シリサイド膜となるような材料から形成する。好ましくは、希土類金属シリサイド膜の上に形成されたアモルファスシリコンが結晶面方位（１００）又は結晶面方位（１１１）を持って結晶化するように、希土類金属シリサイド膜は、六方晶（ＡｌＢ２型）であり、シリコン結晶の格子定数と近い格子定数を持つものである。さらに、六方晶である希土類金属シリサイド膜は、ａ軸の格子定数が３．７５から３．８８オングストロームであり、且つ、ｃ軸の格子定数が４．０５から４．１８オングストロームであるものが、好ましい。このような希土類金属シリサイド膜の材料となる希土類金属膜１２は、例えば、エルビウム、イットリウム、ホルミウム、イッテルビウム、ジスプロシウム、ガドリニウム、テルビウム、ツリウム、ルテチウムから形成することができる。 Next, as in the first embodiment, as shown in FIG. 6B, the rare earth metal film 12 is formed on the electrode layer 11 by a sputtering method or an MOCVD method to a thickness of 5 nm. As in the first embodiment, the rare earth metal film 12 is formed of a material that becomes a rare earth metal silicide film having a lattice constant close to that of silicon crystal when a rare earth metal silicide film is formed by reacting with silicon. Preferably, the rare earth metal silicide film is a hexagonal crystal (AlB2 type) so that amorphous silicon formed on the rare earth metal silicide film is crystallized with a crystal plane orientation (100) or a crystal plane orientation (111). It has a lattice constant close to that of silicon crystal. Furthermore, the rare earth metal silicide film which is hexagonal has an a-axis lattice constant of 3.75 to 3.88 angstroms and a c-axis lattice constant of 4.05 to 4.18 angstroms. preferable. The rare earth metal film 12 used as the material of such a rare earth metal silicide film can be formed of, for example, erbium, yttrium, holmium, ytterbium, dysprosium, gadolinium, terbium, thulium, and lutetium.

次に、図７（ａ）に示されるように、第１の実施形態と同様に、仕事関数が小さいために酸化されやすいという性質を持つ希土類金属膜１２が大気中の酸素に触れることとないように、真空を破らずに、スパッタリング法によりアモルファスシリコン膜（アモルファスシリコン材料膜）５３を形成する。このアモルファスシリコン膜５３の厚さは、この後に行われる希土類金属シリサイド膜を形成するための工程において希土類金属シリサイド膜の材料として必要なアモルファスシリコン膜の膜厚と、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクターの備えるＮ型シリコン結晶層として必要な膜厚とをあわせたものであり、例えば、２５ｎｍである。 Next, as shown in FIG. 7A, as in the first embodiment, the rare earth metal film 12 having the property of being easily oxidized due to a small work function does not come into contact with oxygen in the atmosphere. Thus, an amorphous silicon film (amorphous silicon material film) 53 is formed by sputtering without breaking the vacuum. The thickness of the amorphous silicon film 53 depends on the thickness of the amorphous silicon film required as a material for the rare earth metal silicide film in the subsequent process for forming the rare earth metal silicide film, and the N / P / N type bipolar selector. And a film thickness necessary for the N-type silicon crystal layer included in, for example, 25 nm.

図７（ｂ）に示されるように、第１の実施形態と同様に、成膜装置からイオン注入装置へ搬送して、アモルファスシリコン膜５３にイオン注入を行う。この搬送の際、アモルファスシリコン膜５３が酸化防止のためのキャップ層として機能するため、希土類金属膜１２が大気中の酸素により酸化することを避けることができる。そして、ビームライン注入装置、又は、注入深さが数ｎｍと浅い場合にはプラズマドーピング装置を用いて、アモルファスシリコン膜５３に、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ型不純物を１０^１５ｃｍ^−２程度のドーズ量で注入する。これにより、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクターの備えるＮ型のシリコン結晶層の材料となる、Ｎ型アモルファスシリコン膜６３を形成する。 As shown in FIG. 7B, similarly to the first embodiment, the amorphous silicon film 53 is ion-implanted by being transferred from the film-forming apparatus to the ion-implanting apparatus. During this transportation, the amorphous silicon film 53 functions as a cap layer for preventing oxidation, so that the rare earth metal film 12 can be prevented from being oxidized by oxygen in the atmosphere. Then, an N-type impurity such as P, As, Sb or the like is about 10 ¹⁵ cm ^{−2 in} the amorphous silicon film 53 by using a beam line implantation apparatus or a plasma doping apparatus when the implantation depth is as small as several nm. Inject at a dose of. As a result, an N-type amorphous silicon film 63, which is a material for the N-type silicon crystal layer provided in the N / P / N-type bipolar selector, is formed.

図８（ａ）に示されるように、第１の実施形態と同様に、アニール装置に搬送し、Ｎ_２、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中において、３００℃〜３５０℃程度の温度の熱処理（アニール）を行い、希土類金属膜１２とＮ型アモルファスシリコン膜６３の一部とを固層反応させることにより希土類金属シリサイド膜７２を形成する。この希土類金属シリサイド膜７２は、希土類金属シリサイド膜７２の上に形成される各アモルファスシリコン膜を結晶化させるための下地膜としてだけではなく、導電性があることから、電極層１１とＰＩＮ型ダイオードの備える各シリコン層とを電気的に接続するための膜として働く。そして、希土類金属膜１２の上に形成されるＮ型アモルファスシリコン膜６３の一部を利用して、希土類金属シリサイド膜７２を形成することから、希土類金属シリサイド膜７２を形成するためだけに希土類金属膜１２の上にアモルファスシリコン膜を形成する工程を省くことができる。 As shown in FIG. 8A, as in the first embodiment, the sample is transferred to an annealing apparatus and heat treatment (at a temperature of about 300 ° C. to 350 ° C. in an inert gas atmosphere such as N ₂ , Ar, etc.) The rare earth metal silicide film 72 is formed by performing a solid layer reaction between the rare earth metal film 12 and a part of the N-type amorphous silicon film 63. The rare earth metal silicide film 72 is not only a base film for crystallizing each amorphous silicon film formed on the rare earth metal silicide film 72 but also has conductivity, so that the electrode layer 11 and the PIN diode It functions as a film for electrically connecting each silicon layer included in the. Since the rare earth metal silicide film 72 is formed using a part of the N-type amorphous silicon film 63 formed on the rare earth metal film 12, the rare earth metal is formed only for forming the rare earth metal silicide film 72. The step of forming the amorphous silicon film on the film 12 can be omitted.

次に、図８（ｂ）に示されるように、Ｎ型アモルファスシリコン膜６３の上に、Ｉ型（ノンドープ）アモルファスシリコン膜５５を、Ａｒ／Ｓｉ_２Ｈ_６、又は、Ａｒ／ＳｉＨ_４を用いた減圧ＣＶＤ法により、基板温度３５０℃の条件において、厚さ２０ｎｍのものとして形成する。なお、このＩ型アモルファスシリコン膜５５の形成の前に、Ａｒ／Ｈ_２あるいはＡｒ／ＮＦ_３等を用いたプラズマによるＮ型アモルファスシリコン膜６３の表面に形成された自然酸化膜の除去を行うことが好ましい。 Next, as shown in FIG. 8B, an I-type (non-doped) amorphous silicon film 55 is used on an N-type amorphous silicon film 63 and Ar / Si ₂ H ₆ or Ar / SiH ₄ is used. The film is formed with a thickness of 20 nm under the condition of the substrate temperature of 350 ° C. by the low pressure CVD method. Before the formation of the I-type amorphous silicon film 55, the natural oxide film formed on the surface of the N-type amorphous silicon film 63 is removed by plasma using Ar / H ₂ or Ar / NF ₃ or the like. Is preferred.

そして、図９（ａ）に示されるように、Ｉ型アモルファスシリコン膜５５の上に、Ｎ型アモルファスシリコン膜６６を、真空を破らずに、ＰＨ_３／Ｓｉ_２Ｈ_６／Ｈｅ、又は、ＰＨ_３／ＳｉＨ_４／Ｈｅ混合ガスを用いた減圧ＣＶＤ法により、基板温度３５０℃の条件において、膜厚２５ｎｍのものとして形成する。 Then, as shown in FIG. 9A, an N-type amorphous silicon film 66 is formed on the I-type amorphous silicon film 55 without breaking the vacuum, either PH ₃ / Si ₂ H ₆ / He or PH _A film having a film thickness of 25 nm is formed under a condition of a substrate temperature of 350 ° C. by a low pressure CVD method using a ₃ / SiH ₄ / He mixed gas.

次に、図９（ｂ）に示されるように、I型アモルファスシリコン膜５５に、例えばＢ（ボロン）といったＰ型不純物をイオン注入することにより、Ｐ型アモルファスシリコン膜６５を形成する。Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクターのオン電流を増加させるためには、ベースとなるＰ型シリコン結晶層のＰ型不純物濃度は低いほうが良く、例えば、Ｐ型アモルファスシリコン膜６５のＰ型不純物濃度を１ｅ^１７ｃｍ^−３程度になるように調整する。 Next, as shown in FIG. 9B, a P-type amorphous silicon film 65 is formed by ion-implanting a P-type impurity such as B (boron) into the I-type amorphous silicon film 55. In order to increase the on-current of the N / P / N-type bipolar selector, the P-type impurity concentration of the P-type silicon crystal layer serving as the base is preferably low. For example, the P-type impurity concentration of the P-type amorphous silicon film 65 is reduced. adjusted to be approximately 1e ¹⁷ cm ^-3.

次に、図１０に示されるように、第１の実施形態と同様に、各アモルファスシリコン膜６３、６５、６６を結晶化するため、マイクロ波によりアニールを行う。２．４５ＧＨｚ〜２５ＧＨｚのマイクロ波を用いて、投入電力１０Ｗ／ｃｍ^２〜１０ｋＷ／ｃｍ^２、基板温度２００℃〜５５０℃の条件において、３０秒〜３０分間処理を行う。このようにすることにより、各アモルファスシリコン膜６３、６５、６６に添加されているＮ型及びＰ型の不純物を電気的に活性化するとともに、Ｎ型アモルファスシリコン膜６３、Ｐ型アモルファスシリコン膜６５、及び、Ｎ型アモルファスシリコン膜６６を結晶化させて、Ｎ型シリコン結晶層８３、Ｐ型シリコン結晶層８５、及び、Ｎ型シリコン結晶層８６を形成する。 Next, as shown in FIG. 10, in order to crystallize the amorphous silicon films 63, 65, and 66 as in the first embodiment, annealing is performed using microwaves. Using a microwave of 2.45 GHz to 25 GHz, the treatment is performed for 30 seconds to 30 minutes under the conditions of an input power of 10 W / cm ^{2 to} 10 kW / cm ² and a substrate temperature of 200 ° C. to 550 ° C. Thus, the N-type and P-type impurities added to the amorphous silicon films 63, 65, and 66 are electrically activated, and the N-type amorphous silicon film 63 and the P-type amorphous silicon film 65 are activated. Then, the N-type amorphous silicon film 66 is crystallized to form an N-type silicon crystal layer 83, a P-type silicon crystal layer 85, and an N-type silicon crystal layer 86.

これにより、図１１に示されるような、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター８０を得ることができる。詳細には、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター８０は、配線層１１の上に形成された希土類金属シリサイド膜７２と、希土類金属シリサイド膜７２の上に形成され、且つ、Ｎ型不純物が添加されたＮ型シリコン結晶層８３と、Ｎ型シリコン結晶層８３の上に形成され、且つ、Ｐ型不純物が添加されたＰ型シリコン結晶層８５と、Ｐ型シリコン結晶層８５の上に形成され、且つ、Ｎ型不純物が添加されたＮ型シリコン結晶層８６とを備える。 Thereby, an N / P / N type bipolar selector 80 as shown in FIG. 11 can be obtained. Specifically, the N / P / N type bipolar selector 80 is formed on the rare earth metal silicide film 72 formed on the wiring layer 11 and the rare earth metal silicide film 72, and an N type impurity is added. Formed on the N-type silicon crystal layer 83, the N-type silicon crystal layer 83, and the P-type silicon crystal layer 85 to which a P-type impurity is added, and the P-type silicon crystal layer 85; And an N-type silicon crystal layer 86 to which an N-type impurity is added.

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、マイクロ波を用いて、低温で効率的に結晶化させていることから、各Ｎ型シリコン結晶層８３、８５に含まれるＮ型の不純物がＰ型シリコン結晶層８５に拡散することを避けることができる。従って、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター８０のオフ電流を小さくすることができる。 According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, since the crystallization is efficiently performed at a low temperature using a microwave, the N-type silicon included in each of the N-type silicon crystal layers 83 and 85 is used. Impurities can be prevented from diffusing into the P-type silicon crystal layer 85. Therefore, the off current of the N / P / N type bipolar selector 80 can be reduced.

さらに、希土類金属シリサイド膜７２が各アモルファスシリコン膜６３、６５、６６の結晶化を促進させるだけでなく、希土類金属シリサイド膜７２はシリコン結晶の格子定数と近い値の格子定数を持つことから、希土類金属シリサイド膜７２上の各アモルファスシリコン膜６３、６５、６６を、希土類金属シリサイド膜７２の結晶構造の影響を受けて特定の結晶配向を持つように結晶化させることができる。従って、第１の実施形態と同様に、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター８０の備えるシリコン層８３、８５、８６は、大粒径のシリコン結晶を有することから、低抵抗、高移動度となり、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター８０をオンさせた際のＮ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター８０に流れる電流であるオン電流を大きくすることができる。 Furthermore, since the rare earth metal silicide film 72 not only promotes crystallization of the amorphous silicon films 63, 65, 66, but also the rare earth metal silicide film 72 has a lattice constant that is close to the lattice constant of the silicon crystal. Each amorphous silicon film 63, 65, 66 on the metal silicide film 72 can be crystallized so as to have a specific crystal orientation under the influence of the crystal structure of the rare earth metal silicide film 72. Therefore, as in the first embodiment, the silicon layers 83, 85, 86 included in the N / P / N type bipolar selector 80 have a large grain silicon crystal, and thus have low resistance and high mobility. The on-current that is the current that flows through the N / P / N-type bipolar selector 80 when the N / P / N-type bipolar selector 80 is turned on can be increased.

また、Ｉ型アモルファスシリコン膜５３及びＮ型アモルファスシリコン膜６３がキャップ層として機能することから、仕事関数が小さいため酸化されやすい希土類金属膜１２及び希土類金属シリサイド膜７２の酸化を避けることができる。従って、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター８０の抵抗を増加させることを避けることができる。 In addition, since the I-type amorphous silicon film 53 and the N-type amorphous silicon film 63 function as cap layers, oxidation of the rare earth metal film 12 and the rare earth metal silicide film 72 that are easily oxidized due to a small work function can be avoided. Therefore, it is possible to avoid increasing the resistance of the N / P / N type bipolar selector 80.

つまり、本実施形態によれば、Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター８０をオン／オフさせた際に、それぞれ流れるオン電流／オフ電流の値の比が大きい、電気特性が良好なＮ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター８０を得ることができる。 That is, according to the present embodiment, when the N / P / N type bipolar selector 80 is turned on / off, the ratio of the on-current / off-current value that flows is large, and the electrical characteristics are good. An N-type bipolar selector 80 can be obtained.

また、本実施形態は、シリコンの伝導型によらず適用することが可能であるが、希土類金属シリサイド膜７２の有する電子に対する低いショットキーバリアハイト（高さ）に起因して、Ｎ（伝導）型シリコンに対して低いコンタクト抵抗が得られるため、最終的に希土類金属シリサイドと接しているシリコンの伝導型はＮ型伝導型であることが好ましい。 The present embodiment can be applied regardless of the conductivity type of silicon, but due to the low Schottky barrier height (height) for the electrons of the rare earth metal silicide film 72, N (conductivity) Since a low contact resistance can be obtained with respect to type silicon, it is preferable that the conductivity type of silicon finally in contact with the rare earth metal silicide is an N type conductivity type.

先に説明した方法においては、Ｐ型アモルファスシリコン膜６５は、Ｉ型アモルファスシリコン膜５５を形成した後、そのＩ型アモルファスシリコン膜５５に対して、Ｐ型不純物をイオン注入により注入することにより形成した。それに対して、この変形例においては、Ａｒ／ＳｉＨ_４／Ｈ_２／ＢＣｌ_３、又は、Ａｒ／Ｓｉ_２Ｈ_６／Ｈ_２／ＢＣｌ_３を用いた減圧ＣＶＤ法により、基板温度３５０℃の条件において、厚さ２０ｎｍのＰ型アモルファスシリコン膜６５を形成しても良い。このようにすることにより、工程数を減らすことができる。 In the method described above, the P-type amorphous silicon film 65 is formed by forming the I-type amorphous silicon film 55 and then implanting P-type impurities into the I-type amorphous silicon film 55 by ion implantation. did. On the other hand, in this modified example, under the condition of the substrate temperature of 350 ° C. by the reduced pressure CVD method using Ar / SiH ₄ / H ₂ / BCl ₃ or Ar / Si ₂ H ₆ / H ₂ / BCl ₃ . Alternatively, a P-type amorphous silicon film 65 having a thickness of 20 nm may be formed. By doing in this way, the number of processes can be reduced.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、これら以外の各種の形態を採ることができる。すなわち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Various forms other than these can be taken. That is, the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.

１１電極層
１２希土類金属膜
１３、５３アモルファスシリコン膜(アモルファスシリコン材料膜)
２３、６３、６６Ｎ型アモルファスシリコン膜
２４、５５Ｉ型アモルファスシリコン膜
２５、６５Ｐ型アモルファスシリコン膜
３２、７２希土類金属シリサイド膜
４０ＰＩＮ型ダイオード
４３、８３、８６Ｎ型シリコン結晶層
４４Ｉ型シリコン結晶層
４５、８５Ｐ型シリコン結晶層
８０Ｎ／Ｐ／Ｎ型バイポーラセレクター 11 Electrode layer 12 Rare earth metal film 13, 53 Amorphous silicon film (amorphous silicon material film)
23, 63, 66 N type amorphous silicon film 24, 55 I type amorphous silicon film 25, 65 P type amorphous silicon film 32, 72 Rare earth metal silicide film 40 PIN type diodes 43, 83, 86 N type silicon crystal layer 44 I type Silicon crystal layer 45, 85 P-type silicon crystal layer 80 N / P / N-type bipolar selector

Claims

A rare earth metal silicide film and an amorphous silicon film are formed on the electrode layer,
Heating the rare earth metal silicide film and the amorphous silicon film using microwaves to crystallize the amorphous silicon film so as to have a crystal orientation corresponding to the crystal structure of the rare earth metal silicide film;
The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.

Forming a rare earth metal film on the electrode layer;
Forming an amorphous silicon material film on the rare earth metal film,
The rare earth metal film and a part of the amorphous silicon material film are reacted by heat treatment to form the rare earth metal silicide film and the amorphous silicon film.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:

3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the rare earth metal silicide film includes an element selected from the group consisting of Er, Y, Ho, Yb, Dy, Gd, Tb, Tm, and Lu. Production method.

4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the rare earth metal silicide film has an oxygen content of 1 atm% or less.

A rare earth metal silicide film formed on the electrode layer;
A first conductivity type silicon crystal layer doped with a first impurity formed on the rare earth metal silicide film;
A third conductivity type silicon crystal layer formed on the first conductivity type silicon crystal layer;
A second conductivity type silicon crystal layer doped with a second impurity formed on the third conductivity type silicon crystal layer;
A semiconductor device comprising: