JPH01243582A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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Publication number
JPH01243582A
JPH01243582A JP6975188A JP6975188A JPH01243582A JP H01243582 A JPH01243582 A JP H01243582A JP 6975188 A JP6975188 A JP 6975188A JP 6975188 A JP6975188 A JP 6975188A JP H01243582 A JPH01243582 A JP H01243582A
Authority
JP
Japan
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layer
polycrystalline
fluorine
silicon
type
Prior art date
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Pending
Application number
JP6975188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsutoshi Takahashi
光俊 高橋
Yutaka Sakakibara
裕 榊原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP6975188A priority Critical patent/JPH01243582A/en
Publication of JPH01243582A publication Critical patent/JPH01243582A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce an interface level by a method wherein an ion of fluorine is implanted into polycrystalline silicon or a silicon. based heteromaterial and, after that, a heat treatment is executed. CONSTITUTION:An n-type epitaxial layer 2, a high-concentration p-type base contact diffusion layer 3a, a p-type base layer 3b and an oxide film 4 are formed one after another on a high-concentration n-type substrate 1; an n-type polycrystalline Si layer 6 is formed on a single-crystal substratum substrate 5 where a collector and the base layer have been formed. An ion of arsenic as an n-type impurity is implanted into the Si layer 6; a heat treatment is executed at about 850 deg.C for about 10minutes; As is introduced uniformly. An ion of fluorine is implanted into the Si layer 6; the fluorine is stopped. After the ion of fluorine has been implanted, a heat treatment is executed at 600-800 deg.C for about 30minutes; implantation damage is recovered; segregation of fluorine to an interface is promoted; a fluorine segregation layer 7 is formed. Then, the polycrystalline Si layer 6 is worked; only a prescribed region 6a is left.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置およびその製造方法に係わシ、特に
多結晶シリコンをエミッタ部に用いたシリコンバイポー
ラトランジスタ、シリコン系ヘテロバイポーラトランジ
スタの単結晶シリコンと多結晶シリコンもしくはシリコ
ン系ヘテロ材料との接合構造およびその形成方法に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and in particular to a single crystal silicon bipolar transistor using polycrystalline silicon in the emitter section and a silicon-based hetero bipolar transistor. The present invention relates to a bonding structure between silicon and polycrystalline silicon or a silicon-based heteromaterial, and a method for forming the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、LSI用シリコンバイポーラトランジスタ(St
バイポーラTr)の高速性能は著しく向上し、遮断周波
数20〜25 GH!に達するものが開発されている。
In recent years, silicon bipolar transistors (St
The high-speed performance of bipolar transistors has been significantly improved, with a cut-off frequency of 20 to 25 GH! have been developed to reach this level.

そのS1バイポーラTrにおいて現在、多結晶S1をエ
ミッタ部に用いたものが大部分を占めている。今後さら
に飛躍的に遮断周波数を向上させるためには、ベース幅
を薄くする必要があシ、又同時にベース抵抗の増大を避
けるため、ベース濃度を増大する必要がある。このとき
の電流増幅率hrmの低下を防ぐため、8%より広いバ
ンドギャップを持つ材料をエミッタに用い九ヘテロバイ
ポーラTr(HBT)の導入が検討されている。
Currently, most of the S1 bipolar transistors use polycrystalline S1 in the emitter section. In order to dramatically improve the cutoff frequency in the future, it is necessary to reduce the base width, and at the same time, to avoid an increase in base resistance, it is necessary to increase the base concentration. In order to prevent the current amplification factor hrm from decreasing at this time, the introduction of a nine-hetero bipolar transistor (HBT) using a material with a band gap wider than 8% for the emitter is being considered.

この際、ワイドギャップ材料に課せられる主な条件は、
Siよりも広いバンドギャップを持つことのほかに、ヘ
テロ界面における界面準位が少ないこと及び低比抵抗で
あることである。
At this time, the main conditions imposed on wide gap materials are:
In addition to having a wider bandgap than Si, it has fewer interface states at the hetero interface and low resistivity.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、この種のトランジスタは)GaAs系と
は違い、Sl系ではこれまでのところこれらの条件を満
足する決定的なワイドギャップ材料がなく、これが5I
HBTの開発を困難にしている。現在までに提案された
エミッタ材料は、非晶質及び単結晶SiC,多結晶及び
単結晶SiOx。
However, unlike the GaAs-based transistor, there is currently no decisive wide-gap material that satisfies these conditions in the Sl-based transistor, and this is due to the 5I
This makes HBT development difficult. Emitter materials proposed to date include amorphous and single crystal SiC, polycrystalline and single crystal SiOx.

水素化非晶質St、単結晶GaPなどがあるが、これら
はいずれも開発途上の段階にあり、ワイドギャップ、低
抵抗、低界面準位密度及び熱的安定性等をすべて満足す
る材料とはいえず、まだ実用に供するに不十分である。
There are hydrogenated amorphous St, single-crystal GaP, etc., but these are all still in the development stage, and it is unclear what material satisfies all of the requirements such as wide gap, low resistance, low interface state density, and thermal stability. No, it is still insufficient for practical use.

したがって本発明は、前述した従来の問題に鑑みてなさ
れたものであわ、その目的は、現在開発途上にあるS1
系ワイドギヤツプヘテロ材料と81単結晶との接合にお
いても、界面準位を低減することにより特性を改善し得
る半導体装置及び多結晶Slエミッタの特性を改善し、
ベース濃度が高いときも大きな電流増幅率hymが得ら
れる半導体装置の製造方法を提供することlる。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to
The characteristics of semiconductor devices and polycrystalline Sl emitters can be improved by reducing the interface states, even in the case of junctions between wide-gap heterogeneous materials and 81 single crystals.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can obtain a large current amplification factor hym even when the base concentration is high.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明による半導体装置は、単結晶シリコンと、多結晶
シリコンもしくは酸素、炭素、窒素のうち少なくとも1
つを含むシリコン系ヘテロ材料との接合面に弗素を含む
層を介在させたものである。
The semiconductor device according to the present invention comprises single crystal silicon, polycrystalline silicon, or at least one of oxygen, carbon, and nitrogen.
A layer containing fluorine is interposed on the bonding surface with a silicon-based hetero material containing fluorine.

また、本発明による半導体装置は、単結晶シリコンと、
多結晶シリコンもしくは酸素、炭素、窒素のうち少なく
とも1つを含むシリコン系ヘテロ材料との接合面に、接
合界面に存在する薄いシリコン酸化膜もしくはシリコン
の低級酸化物層を含み弗素を含む層を介在させたもので
ある。
Further, the semiconductor device according to the present invention includes single crystal silicon,
A thin silicon oxide film existing at the bonding interface or a layer containing a lower silicon oxide layer and containing fluorine is interposed on the bonding surface with polycrystalline silicon or a silicon-based hetero material containing at least one of oxygen, carbon, and nitrogen. This is what I did.

本発明による半導体装置の製造方法は、多結晶シリコン
もしくはシリコン系ヘテロ材料中に弗素イオンをイオン
注入し、熱処理することにより、接合界面に弗素を含む
層を形成するものである。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is to form a layer containing fluorine at a junction interface by implanting fluorine ions into polycrystalline silicon or a silicon-based heteromaterial and subjecting the material to heat treatment.

〔作用〕[Effect]

本発明においては、多結晶シリコンもしくはシリコン系
ヘテロ材料中に第6図に示すように弗素イオンをイオン
注入し、その後熱処理することにより、弗素は第7図に
示すように多結晶シリコンもしくはシリコン系ヘテロ材
料と単結晶シリコンとの界面、界面酸化膜もしくは低級
酸化物層中に偏析し、弗素を含む層が形成され、界面準
位を低減させる。また、この弗素を含む層は、抵抗には
ほとんど効かず、熱的にも安定である。
In the present invention, fluorine ions are implanted into polycrystalline silicon or silicon-based heteromaterials as shown in FIG. A layer containing fluorine is segregated at the interface between the hetero material and single crystal silicon, an interfacial oxide film or a lower oxide layer, and reduces the interface state. Furthermore, this fluorine-containing layer has little effect on resistance and is thermally stable.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

(実施例1) 第1図は本発明による半導体装置を、多結晶S1エミツ
タを有するブレーナ構造のNPNバイポーラTrに適用
した一実施例を示す断面図であり、同図においては、プ
ロセス類にしたがって説明する。
(Example 1) FIG. 1 is a sectional view showing an example in which a semiconductor device according to the present invention is applied to an NPN bipolar transistor with a brainer structure having a polycrystalline S1 emitter. explain.

(1)、高濃度n型基板1上にn型エピタキシャル層2
と、高濃度p型ベースコンタクト拡散層3&。
(1) N-type epitaxial layer 2 on high concentration n-type substrate 1
and a high concentration p-type base contact diffusion layer 3&.

p型ベース層3bと、酸化膜4とを順次形成し、コレク
タ、ベース層まで形成した単結晶の下地基板5上に、n
型多結晶St層6を形成する。
A p-type base layer 3b and an oxide film 4 are sequentially formed on a single-crystal base substrate 5 on which collector and base layers are formed.
A type polycrystalline St layer 6 is formed.

(2)、多結晶81層6にn型不純物として砒素(At
)をイオン注入し、約850℃で約10分間の熱処理に
よりAaの分布を均一化する。
(2) Arsenic (At) is added to the polycrystalline 81 layer 6 as an n-type impurity.
) is ion-implanted and heat treated at about 850° C. for about 10 minutes to make the distribution of Aa uniform.

■)、多結晶81層61に弗素イオン(F+イオン)を
注入し、Fを停止させる。ここでは、厚さ約0.3μm
の多結晶St層6aに対して約50KeVで注入し、そ
の注入量は10〜10  σ−2とした。
(2) Inject fluorine ions (F+ ions) into the polycrystalline 81 layer 61 to stop F. Here, the thickness is approximately 0.3 μm.
About 50 KeV was implanted into the polycrystalline St layer 6a, and the implantation amount was 10 to 10 σ-2.

(4)、F+イオン注入後、600〜800℃で約30
分根度の熱処理を行なって注入損傷の回復を行なうとと
もにFの界面への偏析を促進させてF偏析層7を形成す
る。
(4), After F+ ion implantation, about 30℃ at 600-800℃
A severe heat treatment is performed to recover the implantation damage and to promote the segregation of F to the interface to form the F segregation layer 7.

(5)、多結晶St層6の加工を行なって所定領域6!
Lのみを残留させる。
(5) Processing the polycrystalline St layer 6 to obtain a predetermined area 6!
Only L remains.

(6,)、以下、エミッタ、ベース、コレクタ電極の形
成等の通常のバイポーラTrM造プロセスによりTrを
作製する。
(6,) Hereinafter, a Tr is manufactured by a normal bipolar TrM manufacturing process such as formation of emitter, base, and collector electrodes.

なお、前述したプロセス(2)において、必要(C応じ
てさらに高温度の熱処理により、A3を単結晶S1中に
押し込むことも可能である。また、P イオン注入によ
シ燐Φ)を添加することも可能であり、また、多結晶S
i層6の堆積時にAmもしくはPを添加した多結晶s1
でも可能である。さらに1弗化砒素(As Fs) +
珈ヒ燐(PF5)等のn型不純物の弗化物を原料とし、
AsF+、PF+等のイオンをイオン注入することによ
り、n型不純物とFとを同時に添加することも可能であ
る。この場合、前述したプロセス(3)、(4)を省略
することができる。
In addition, in the above-mentioned process (2), it is also possible to push A3 into the single crystal S1 by further high-temperature heat treatment depending on C.Also, it is possible to add phosphorus Φ by P ion implantation. It is also possible to use polycrystalline S
Polycrystalline s1 doped with Am or P during deposition of the i-layer 6
But it is possible. Furthermore, arsenic monofluoride (As Fs) +
Using fluoride of n-type impurities such as coffee phosphorus (PF5) as a raw material,
It is also possible to add n-type impurities and F at the same time by implanting ions such as AsF+ and PF+. In this case, processes (3) and (4) described above can be omitted.

また、Fの添加方法としては、SIF のように81中
でドナーもしくはアクセプターとならない元素とFとが
結合した分子イオンを用いることも可能である。ここで
さらにプロセス(3) 、 (4)をプロセス(5)の
後にもってくることも可能である。さらには、プロセス
(3)、(4)をプロセス(2)の前にもってくること
も可能である。
Further, as a method for adding F, it is also possible to use a molecular ion in which F is bonded to an element that does not serve as a donor or acceptor in 81, such as SIF. Here, it is also possible to bring processes (3) and (4) after process (5). Furthermore, it is also possible to bring processes (3) and (4) before process (2).

(実施例2) 第2図は本発明による半導体装置を、多結晶s1エミッ
タを有するプレーナ構造のPNPバイポーラTrに適用
した他の実施例を示す断面図であり、同図においてもプ
ロセス順にし九がって説明する。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment in which the semiconductor device according to the present invention is applied to a PNP bipolar transistor with a planar structure having a polycrystalline S1 emitter. Let me explain.

(1)、高濃度p型基板11上にp型エピタキンヤル層
12と、高濃度n型ベースコンタクト拡散層13a、n
型ベース層13bと、酸化膜14とを順次形成し、コレ
クタ、ベース層まで形成した単結晶の下地基板15上に
、多結晶Si層6を形成する。
(1) A p-type epitaxial layer 12 on a heavily doped p-type substrate 11 and a heavily doped n-type base contact diffusion layer 13a, n
A mold base layer 13b and an oxide film 14 are sequentially formed, and a polycrystalline Si layer 6 is formed on a single crystal base substrate 15 on which the collector and base layers have been formed.

(2)、多結晶Si層6にp型不純物としてホウ素(B
)をイオン注入し、約800℃で約10分間の熱処理に
よυBの分布を均一化する。なお、必要に応じて高温度
の熱処理によりBを単結晶S1中に押し込むことも可能
である。また、BFI  イオンのイオン注入によシB
とFとを同時に多結晶81層6中に添加することも可能
である。
(2) Boron (B) is added to the polycrystalline Si layer 6 as a p-type impurity.
) is ion-implanted and heat treated at about 800° C. for about 10 minutes to make the distribution of υB uniform. Note that, if necessary, it is also possible to push B into the single crystal S1 by high-temperature heat treatment. In addition, by ion implantation of BFI ions, B
It is also possible to add F and F into the polycrystalline 81 layer 6 at the same time.

(3)、多結晶St層6a中にF+イオンを注入し、F
を停止させる。ここでは、厚さ約0.3絹の多結晶層6
aに対して約50に・Vで注入し、その注入量は10〜
10 3   とした。
(3) F+ ions are implanted into the polycrystalline St layer 6a, and F+ ions are implanted into the polycrystalline St layer 6a.
to stop. Here, a polycrystalline layer of silk with a thickness of about 0.3 6
Inject at about 50 V to a, and the injection amount is 10~
It was set at 10 3 .

(4)、  F+イオン注入後、600〜soo℃で約
30分根度の熱処理を行々つて注入損傷の回復を行なう
とともにFの界面への偏析を促進させてF偏析層7を形
成する。
(4) After the F+ ion implantation, heat treatment is performed at 600 to sooC for about 30 minutes to recover the implantation damage and to promote the segregation of F to the interface to form the F segregation layer 7.

0)、多結晶S1層6の加工を行なって所定領域6aの
みを残留させる。
0), the polycrystalline S1 layer 6 is processed so that only a predetermined region 6a remains.

(6)、以下、エミッタ、ペース、コレクタ電極の形成
等の通常のバイポーラTr製造プロセスによシ’rrを
作製する。
(6) Hereinafter, a Si'rr is manufactured by a normal bipolar Tr manufacturing process such as formation of emitter, paste, and collector electrodes.

なお、前述した実施例において、プロセス(3)。Note that in the embodiment described above, process (3).

(4)をプロセス6)の後にもってくることが可能であ
シ、ま九、プロセス(3) 、 (4)をプロセス(2
)の前にもってくることも可能である。さらには、BF
I  イオンを注入した場合にはプロセス(3) 、 
(4)を省略できる。
It is possible to bring (4) after process 6), so that process (3) and (4) come after process (2).
) is also possible. Furthermore, BF
In the case of I ion implantation, process (3),
(4) can be omitted.

第3図は前述した実施例1,2において作製したTrで
電流増幅率hFlのF注入量依存性を示したものである
。同図から明らか力ように本実施例1.2によシミ流増
幅率hr+eが通常の多結晶s1エミッタTrの2〜3
倍に増大させることができた。
FIG. 3 shows the dependence of the current amplification factor hFl on the amount of F implanted in the transistors fabricated in Examples 1 and 2 described above. It is clear from the figure that the stain current amplification factor hr+e of Example 1.2 is 2 to 3 of that of the normal polycrystalline s1 emitter Tr.
We were able to double the amount.

(実施例3) 前述した実施例において、プロセス(1)におケル多結
晶シリコンの堆積を、通常用いられている5IH4+5
12Hs t 5IHzCtxもしくは5tcz4等の
ガスを用いたCVD法により、400〜700℃付近で
堆積する。このとき、sl基板の表面は、反応炉への挿
入等、堆積までの間に薄く酸化されるため、多結晶St
と81基板との界面には薄い酸化膜が存在することにな
る。この後、前述したプロセス(2)以下のプロセスに
したがってTrを作製する。
(Example 3) In the above-mentioned example, the deposition of Kel polycrystalline silicon in process (1) was performed using the commonly used 5IH4+5.
It is deposited at around 400 to 700° C. by a CVD method using a gas such as 12Hs t 5IHzCtx or 5tcz4. At this time, the surface of the sl substrate is thinly oxidized during insertion into a reactor and up to deposition, so polycrystalline St
A thin oxide film is present at the interface between the substrate and the 81 substrate. Thereafter, the Tr is manufactured according to the process (2) described above and the following processes.

したがって本実施例においては、多結晶S1層/Fを含
む薄い酸化膜/単結晶81基板となる積層構成となる。
Therefore, in this embodiment, a laminated structure is formed of a thin oxide film including a polycrystalline S1 layer/F/single crystal 81 substrate.

(実施例4) 本発明による半導体装置を、エピタキシャル成長により
形成する酸素ドープシリコン(OXSEF )をエミッ
タに有するNPNバイポーラTrに適用したさらに他の
実施例を第1図を参照して説明する。
(Embodiment 4) Still another embodiment in which the semiconductor device according to the present invention is applied to an NPN bipolar transistor having an emitter made of oxygen-doped silicon (OXSEF) formed by epitaxial growth will be described with reference to FIG.

本実施例では第1図の多結晶81層6がOXSEF層に
変った構成である。以下、プロセス順にしたかって説明
する。
In this embodiment, the polycrystalline 81 layer 6 in FIG. 1 is replaced with an OXSEF layer. I will explain below if I want to do it in process order.

(1)、コレクタ、ベース層まで形成した下地基板5を
超高真空中に挿入し、加熱もしくは水素プラズマ等の処
理を行なって自然酸化膜を除去する。
(1) The base substrate 5 on which the collector and base layers have been formed is inserted into an ultra-high vacuum, and the natural oxide film is removed by heating or treatment with hydrogen plasma.

C2)、酸素ガスを導入し、減圧下の酸素雰囲気中(〜
lO−’Torr)で基板温度400〜600℃におい
てStの分子線成長を行なう。その後、酸素ガスを排気
した後、多結晶Si層6を約0.3μmの厚さに堆積す
る。このとき、同時に分子線ドーピング、イオン化ドー
ピングもしくはガスソースによりAi、P等のn型不純
物を添加する。々お、ここでは分子線成長を用いたが、
5IH4、81*H・。
C2), oxygen gas is introduced, and in an oxygen atmosphere under reduced pressure (~
Molecular beam growth of St is performed at a substrate temperature of 400 to 600° C. at 1O−'Torr). Thereafter, after exhausting the oxygen gas, a polycrystalline Si layer 6 is deposited to a thickness of about 0.3 μm. At this time, n-type impurities such as Ai and P are simultaneously added by molecular beam doping, ionization doping, or a gas source. Well, here we used molecular beam growth, but
5IH4, 81*H・.

SIH*Ct鵞もしくは5iC24等を利用したCVD
法を用いても良い。
CVD using SIH*Ct or 5iC24, etc.
You may also use the law.

(3)、多結晶旧暦6龜中にF+イオンを注入し、Fを
停止させる。ここでは、厚さ約0.3μmの多結晶St
層6に対して約50に@Vで注入し、その注入量は10
〜10 σ−2とした。
(3) Inject F+ ions into the polycrystalline Lunar 6 to stop F. Here, polycrystalline St with a thickness of about 0.3 μm is used.
For layer 6, implant at about 50 @V, the implant dose is 10
~10 σ-2.

(4)、  F+4オン注入後、600〜800℃で約
309程度の熱処理を行なって注入損傷の回復を行なう
とともにFの界面への偏析を促進させてF偏析層7を形
成する。
(4) After the F+4 on-implantation, a heat treatment of about 30° C. is performed at 600 to 800° C. to recover the implantation damage and to promote the segregation of F to the interface to form the F segregation layer 7.

(5)、多結晶5110XSEF層の加工を行なって所
定領域6aのみを残留させる。
(5) Process the polycrystalline 5110XSEF layer so that only the predetermined region 6a remains.

(6)、 以下、エミッタ、ペース、コレクタ電極の形
成等の通常のバイポーラTr製造プロセスによシTrを
作製する。
(6) Hereinafter, a bipolar transistor is manufactured by a normal bipolar transistor manufacturing process such as formation of emitter, pace, and collector electrodes.

なお、前述した実施例において、NPNT、について説
明したが、第2図の多結晶St層をOXS EF層とし
、PNPTrに適用することも可能である。
In the above-mentioned embodiment, NPNT was explained, but it is also possible to use the polycrystalline St layer in FIG. 2 as an OXS EF layer and apply it to PNPTr.

また、0XSEP以外のSi系ヘテロ材料にも適用でき
ることは言うまでもない。
It goes without saying that the present invention can also be applied to Si-based hetero materials other than 0XSEP.

(実施例5) 第4図は本発明の半導体装置を、多結晶Si層と単結晶
旧との界面に極めて薄い酸化膜層を制御して形成するプ
レーナ構造のNPNTrに適用した他の実施例を示す断
面図でアシ、同図においてもプロセス1@にしたがって
説明する。
(Example 5) FIG. 4 shows another example in which the semiconductor device of the present invention is applied to a planar structure NPNTr in which an extremely thin oxide film layer is controlled and formed at the interface between a polycrystalline Si layer and a single crystal layer. This is a cross-sectional view showing the process.

(1)、高濃度n型基板1上にn型エピタキシャル層2
と、高濃度p型ベースコンタクト拡散層3m。
(1) N-type epitaxial layer 2 on high concentration n-type substrate 1
and 3 m of high concentration p-type base contact diffusion layer.

p型ベース層3hと、酸化膜4とを順次形成し、コレク
タ、ベース層まで形成した単結晶の下地基板5を超高真
空中に挿入し、加熱もしくは水素プラズマ等の処理によ
り自然酸化膜を除去する。
A p-type base layer 3h and an oxide film 4 are sequentially formed, and the single-crystal base substrate 5 on which the collector and base layers have been formed is inserted into an ultra-high vacuum, and the natural oxide film is removed by heating or treatment with hydrogen plasma, etc. Remove.

(2)、 [素ガスを導入し、減圧下の酸素雰囲気中(
〜10  T・rr)で表面層を僅かに酸化する。これ
Kよυ膜厚約20A以下の極めて薄い酸化膜層もしくは
低級酸化物層を膜厚制御によシ形成する。
(2), [Introducing elementary gas and in an oxygen atmosphere under reduced pressure (
~10 T·rr) to slightly oxidize the surface layer. An extremely thin oxide film layer or lower oxide layer with a film thickness of about 20A or less is formed by controlling the film thickness.

(3)、そのまま多結晶S1層6を堆積する。ここで、
多結晶81層6の堆積時に同時にAI、B等の不純物を
添加することも可能である。
(3) A polycrystalline S1 layer 6 is deposited as is. here,
It is also possible to add impurities such as AI and B at the same time as depositing the polycrystalline 81 layer 6.

(4)、以下、前記実施例1,2のプロセスQ)以下の
プロセスによりFが偏析した薄い酸化膜層8が形成され
たTrが作製される。
(4) Hereinafter, Process Q of Examples 1 and 2) A Tr in which a thin oxide film layer 8 in which F is segregated is formed by the following process.

このような構成によれば、Fを含む層と、エミッタ/ベ
ース接合pn接合の位置とは独立に選ぶことができる。
With this configuration, the layer containing F and the position of the emitter/base pn junction can be selected independently.

すなわち、pn接合を多結晶81層6aとベース層3b
 、 13bとの界面に形成することもでき、また、こ
の界面よシも若干ベース層3b、13b側に形成するこ
ともできる。ただし、pn接合が界面に一致するかもし
くは界面に近い方がその効果は極めて大きくなる。
That is, a pn junction is formed between the polycrystalline 81 layer 6a and the base layer 3b.
, 13b, and this interface can also be formed slightly closer to the base layers 3b and 13b. However, the effect becomes extremely large when the pn junction coincides with the interface or is close to the interface.

また、このような方法によれば、エミッタ抵抗はほとん
ど変らない丸め、優れた高周波特性が得られる。また、
水素のように低温度の熱処理で脱離することがないため
、熱的安定性も良い。
Further, according to such a method, the emitter resistance can be rounded with almost no change, and excellent high frequency characteristics can be obtained. Also,
Unlike hydrogen, it does not desorb during low-temperature heat treatment, so it has good thermal stability.

第5図は電流増幅率hrmとベースガンメル数Gmとの
関係を示したものである。同図において、破線は通常の
多結晶siミニミッタもつNPNTrによるものでアシ
、実線はF+イオン注入プロセスを経た後、熱処理プロ
セスを経て形成したNPNT rによるものである。同
図から明らかなように前述した各実施例によるNPNT
rは、通常の多結晶S1エミツタを有するNPNTrに
比較して電流増幅率を2〜3倍増加させることができた
。また、PNPTrでも同様の効果が得られた。
FIG. 5 shows the relationship between the current amplification factor hrm and the base Gummel number Gm. In the figure, the broken line represents NPNTr with a normal polycrystalline Si minimitter, and the solid line represents NPNTr formed through an F+ ion implantation process and then a heat treatment process. As is clear from the figure, the NPNTs according to the above-mentioned embodiments
r was able to increase the current amplification factor by 2-3 times compared to NPNTr with a normal polycrystalline S1 emitter. Similar effects were also obtained with PNPTr.

なお、前述した実施例においては、酸素ガスを導入し、
減圧下で酸化膜を形成したが、制御性が良ければ常圧下
で形成した膜でも、を念、硫酸等を用いて化学的に形成
した膜でも良い。
In addition, in the above-mentioned embodiment, oxygen gas was introduced,
Although the oxide film was formed under reduced pressure, the film may be formed under normal pressure or chemically formed using sulfuric acid or the like if controllability is good.

また、前述し之実施例においては、多結晶S1を用いた
が、この多結晶Stの代りに81系ヘテロ材料を堆積し
ても良いことは言うまでもない。
Further, in the above embodiment, polycrystalline S1 was used, but it goes without saying that an 81-based hetero material may be deposited instead of polycrystalline St.

また、プレーナ構造のTrについて説明したが、Trの
構造には依存されないものである。
Furthermore, although a planar structure Tr has been described, the present invention is not dependent on the structure of the Tr.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、単結晶シリコンと
、多結晶シリコンもしくは酸素、炭素。
As explained above, according to the present invention, single crystal silicon, polycrystalline silicon, oxygen, and carbon.

窒素の少なくとも1つを含むシリコン系ヘテロ材料との
接合面に、多結晶シリコンもしくはシリコン系ヘテロ材
料中に弗素イオンをイオン注入し熱処理することによっ
て弗素を含む層または接合面に存在するシリコン酸化膜
もしくは低級酸化物層を含み弗素を含む層を形成し介在
させたことにより、ワイドギャップ、低抵抗、低界面準
位密度および熱的安定性を全て満足し、実用上、十分に
供する半導体装置が実現可能となるなどの極めて優れた
効果が得られる。
A layer containing fluorine or a silicon oxide film present on the bonding surface is formed by implanting fluorine ions into polycrystalline silicon or silicon-based heteromaterial and heat-treating the bonding surface with a silicon-based heteromaterial containing at least one of nitrogen. Alternatively, by forming and interposing a layer containing a lower oxide layer and containing fluorine, a semiconductor device that satisfies all the requirements of wide gap, low resistance, low interface state density, and thermal stability and can be used satisfactorily for practical purposes can be created. Extremely excellent effects such as being made possible to be achieved can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による半導体装置およびその製造方法を
NPNトランジスタに適用した一実施例を示す要部断面
図、第2図は本発明の他の実施例を示すPNP)ランジ
スタの要部断面図、第3図は実施例によるトランジスタ
の電流増幅率hrmの弗素注入量依存性を示す図、第4
図は本発明のさらに他の実施例を示すNPN)ランジス
タの要部断面図、第5図は従来および本実施例によるト
ランジスタの電流増幅率hrmのベースガンメル数依存
性を示す図、第6図は弗素イオン注入後の弗素分布を示
す図、第7図は熱処理後の弗素分布を示す図である。 1・・・・高濃度n型基板、2・・・・n型エビタキン
ヤル層、3a・・・・高濃度p型ベースコンタクト拡散
層、3bII・・・p型代−ス層、4・・拳・酸化膜、
5・−・・下地基板、6e・・・多結晶St層、6a・
・・・所定領域、1・・・・F偏析層、8・・・・Fが
偏析した薄い酸化膜層。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 山 川 政 樹(ほか1名)1/”l  
   +十           〜        
      −第5図 ベースがンメルt、L Gs  (cm −5)第6図 第7図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing an embodiment in which a semiconductor device and its manufacturing method according to the present invention is applied to an NPN transistor, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a PNP transistor showing another embodiment of the present invention. , FIG. 3 is a diagram showing the dependence of the current amplification factor hrm on the amount of fluorine implanted in the transistor according to the example, and FIG.
The figure is a cross-sectional view of a main part of an NPN transistor showing still another embodiment of the present invention, FIG. This figure shows the fluorine distribution after fluorine ion implantation, and FIG. 7 shows the fluorine distribution after heat treatment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...High concentration n-type substrate, 2...N-type epitaaxial layer, 3a...High concentration p-type base contact diffusion layer, 3bII...p-type base contact layer, 4...Fist ·Oxide film,
5... Base substrate, 6e... Polycrystalline St layer, 6a...
. . . Predetermined area, 1 . . . F segregation layer, 8 . . . thin oxide film layer in which F is segregated. Patent applicant: Nippon Telegraph and Telephone Corporation Agent: Masaki Yamakawa (and one other person) 1/”l
+ ten ~
-Figure 5 Base is t, L Gs (cm -5) Figure 6 Figure 7

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)単結晶シリコンと、多結晶シリコンもしくは酸素
、炭素、窒素の少なくとも1つを含むシリコン系ヘテロ
材料との接合を有する半導体装置において、前記接合面
に弗素を含む層を介在させたことを特徴とする半導体装
置。
(1) In a semiconductor device having a junction between single crystal silicon and polycrystalline silicon or a silicon-based hetero material containing at least one of oxygen, carbon, and nitrogen, a layer containing fluorine is interposed on the junction surface. Characteristic semiconductor devices.
(2)請求項1記載の半導体装置において、弗素を含む
層が、接合面に存在するシリコン酸化膜もしくはシリコ
ンの低級酸化物層を含むことを特徴とした半導体装置。
(2) The semiconductor device according to claim 1, wherein the fluorine-containing layer includes a silicon oxide film or a lower silicon oxide layer present at the junction surface.
(3)単結晶シリコンと、多結晶シリコンもしくは酸素
、炭素、窒素の少なくとも1つを含むシリコン系ヘテロ
材料との接合を有する半導体装置において、前記多結晶
シリコンもしくはシリコン系ヘテロ材料中に弗素イオン
をイオン注入し、熱処理することにより、接合界面に弗
素を含む層を形成することを特徴とした半導体装置の製
造方法。
(3) In a semiconductor device having a junction between single crystal silicon and polycrystalline silicon or a silicon-based heteromaterial containing at least one of oxygen, carbon, and nitrogen, fluorine ions are added to the polycrystalline silicon or silicon-based heteromaterial. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a layer containing fluorine at a bonding interface by ion implantation and heat treatment.
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