JPH0283934A - 非晶質シリコンを利用した自己整列トランジスタの製造方法 - Google Patents
非晶質シリコンを利用した自己整列トランジスタの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は通信用機器の製作に用いられる高電流スイッチ
ング素子と、迅速な動作速度及び高集積度を有する゛バ
イポーラトランジスタの製造に利用できる非晶質シリコ
ンを利用した自己整列（ｓｅｌｆａｌｉｇｉｎｇ） ト
ランジスタ製造法に係り、特に、工程中に発生する不完
全な自然酸化膜を除去し、素子特性の不均一性及び経時
劣化現象を防止できるようにした非晶質シリコンを利用
した自己整列トランジスタの製造方法に関する。
ング素子と、迅速な動作速度及び高集積度を有する゛バ
イポーラトランジスタの製造に利用できる非晶質シリコ
ンを利用した自己整列（ｓｅｌｆａｌｉｇｉｎｇ） ト
ランジスタ製造法に係り、特に、工程中に発生する不完
全な自然酸化膜を除去し、素子特性の不均一性及び経時
劣化現象を防止できるようにした非晶質シリコンを利用
した自己整列トランジスタの製造方法に関する。
［従来の技術］
一般にバイポーラ半導体素子はＭＯ５素子に比べて集積
度が低く、ｂｉｔ当り工程単価が高い欠点がある代りに
伝達遅延時間が少なく、迅速な動作速度が要求される部
門で広く活用されており、特に多結晶シリコン自己整列
（Ｐｏｌｙｇｉｌｉｃｏｎ ５ｅｌｆ Ａｌｉｇｎｅｄ
：以下ＰＳＡと略す）という工程方法が開発されて以来
、バイポーラ半導体素子は動作速度だけでなく集積度面
においても種々の可能性を有しており現在バイポーラ分
野研究の主流をなしている。
度が低く、ｂｉｔ当り工程単価が高い欠点がある代りに
伝達遅延時間が少なく、迅速な動作速度が要求される部
門で広く活用されており、特に多結晶シリコン自己整列
（Ｐｏｌｙｇｉｌｉｃｏｎ ５ｅｌｆ Ａｌｉｇｎｅｄ
：以下ＰＳＡと略す）という工程方法が開発されて以来
、バイポーラ半導体素子は動作速度だけでなく集積度面
においても種々の可能性を有しており現在バイポーラ分
野研究の主流をなしている。
第１図はＰＳＡ工程によるＮＰＮバイポーラトランジス
タの一般的形態でベースとエミッタ部分を図示し、上記
トランジスタはＰ型シリコン基板１０１．コレクタと連
結されたＮ−エピタキシアル［１０２，外部ベース（ｅ
ｘｔｒｉｎｓｉｃ ｂａｓｅ）１０３． Ｐ型真性ベー
ス（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｂａｓｅ）１０４． Ｎ型エ
ミッタ１０５．隔離酸化膜（ｉｓ。
タの一般的形態でベースとエミッタ部分を図示し、上記
トランジスタはＰ型シリコン基板１０１．コレクタと連
結されたＮ−エピタキシアル［１０２，外部ベース（ｅ
ｘｔｒｉｎｓｉｃ ｂａｓｅ）１０３． Ｐ型真性ベー
ス（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｂａｓｅ）１０４． Ｎ型エ
ミッタ１０５．隔離酸化膜（ｉｓ。
１ａｔｉｏｎ ｏｘｉｄｅ）１０６． Ｐ型不純物がド
ーピングされた多結晶シリコン層１０７．多結晶シリコ
ン酸化膜１０８゜Ｎ型不純物がドーピングされた多結晶
シリコン層１０９、多結晶シリコン層とシリコン基板と
の境界面１１０等で構成されている。上記第１図で明ら
かなように、ＰＳＡ トランジスタの至大な特徴は、Ｐ
型とＮ型の不純物がドーピングされた多結晶シリコンで
ベースとエミッタを自己整列させることにより、０．１
μ膳〜０．２μｍの薄い接合深さの調節が容易になるば
かりでなく素子面積を大いに縮小させると共に、接合深
さが浅くて接合面で発生する接合寄生容量を大きく減少
させることができて各電極間の距離が縮小し、抵抗成分
も減少することにより結果的には迅速な速度のバイポー
ラ素子を得るようになる。
ーピングされた多結晶シリコン層１０７．多結晶シリコ
ン酸化膜１０８゜Ｎ型不純物がドーピングされた多結晶
シリコン層１０９、多結晶シリコン層とシリコン基板と
の境界面１１０等で構成されている。上記第１図で明ら
かなように、ＰＳＡ トランジスタの至大な特徴は、Ｐ
型とＮ型の不純物がドーピングされた多結晶シリコンで
ベースとエミッタを自己整列させることにより、０．１
μ膳〜０．２μｍの薄い接合深さの調節が容易になるば
かりでなく素子面積を大いに縮小させると共に、接合深
さが浅くて接合面で発生する接合寄生容量を大きく減少
させることができて各電極間の距離が縮小し、抵抗成分
も減少することにより結果的には迅速な速度のバイポー
ラ素子を得るようになる。
しかし、多結晶シリコン蒸着時に、多結晶シリコン層と
シリコン基板との境界面１１０は既に大気中に露出され
゛ているため、シリコンの表面での膜厚約１５〜２０人
種度の不均一な自然酸化膜（ｎａｔｉｖｅｏｘｉｄｅ）
成長を避けることはできず、上記のような自然酸化膜の
存在によりＰＳＡ工程は特にエミッタ部分の抵抗を増加
させるという主な欠点を含んでいる。このため、電流が
集中的に流入されるエミッタコンタクト部位は、電流に
よる自然酸化膜の部分的損傷によりトランスコンダクタ
ンスの劣化を招来することになり、このような劣化を防
止するがためには、エミッタコンタクト抵抗をなるべく
低くしなければならない。このような要求は集積化が増
加してエミッタ面積が減少するにしたがって次第に深刻
に台頭し、特に高電流スイッチング素子の応用分野開発
にはコンタクト抵抗の減少がその問題になっている。
シリコン基板との境界面１１０は既に大気中に露出され
゛ているため、シリコンの表面での膜厚約１５〜２０人
種度の不均一な自然酸化膜（ｎａｔｉｖｅｏｘｉｄｅ）
成長を避けることはできず、上記のような自然酸化膜の
存在によりＰＳＡ工程は特にエミッタ部分の抵抗を増加
させるという主な欠点を含んでいる。このため、電流が
集中的に流入されるエミッタコンタクト部位は、電流に
よる自然酸化膜の部分的損傷によりトランスコンダクタ
ンスの劣化を招来することになり、このような劣化を防
止するがためには、エミッタコンタクト抵抗をなるべく
低くしなければならない。このような要求は集積化が増
加してエミッタ面積が減少するにしたがって次第に深刻
に台頭し、特に高電流スイッチング素子の応用分野開発
にはコンタクト抵抗の減少がその問題になっている。
第２図は、上記第１図の多結晶シリコン層とシリコン基
板との境界面ｌｌＯを拡大した一例を示す断面図で、Ｐ
装置性ベース１０４、Ｎｔ型エミッタ１０５゜Ｎ型不純
物［砒素（Ａｓ）］がドーピングされた多結晶シリコン
層１０９、自然酸化膜Ｉ１１．多結晶シリコン層の結晶
粒界１１２．砒素拡散による自然酸化膜が破かいされた
部分１１３．エミッタ電流により自然酸化膜が劣化され
た部分１１４等からなっている。上記第２図に図示した
ように、自然酸化膜１１１の膜厚は均一かつ電流及びド
ーパント拡散により部分的に破かいされるため、これに
よりエミッタコンタクト抵抗の変動がＰＳＡバイポーラ
素子設計に対し難がしいことになっている。従って、上
記のようなエミッタ抵抗増加と抵抗値の変動の２つの欠
点を補なうための自然酸化膜１１１のより倍加の制御技
術に対する集中的研究が活発に展開しつつあり、境界面
持性の改善のため従来の研究方向は以下のように２つに
分類される。
板との境界面ｌｌＯを拡大した一例を示す断面図で、Ｐ
装置性ベース１０４、Ｎｔ型エミッタ１０５゜Ｎ型不純
物［砒素（Ａｓ）］がドーピングされた多結晶シリコン
層１０９、自然酸化膜Ｉ１１．多結晶シリコン層の結晶
粒界１１２．砒素拡散による自然酸化膜が破かいされた
部分１１３．エミッタ電流により自然酸化膜が劣化され
た部分１１４等からなっている。上記第２図に図示した
ように、自然酸化膜１１１の膜厚は均一かつ電流及びド
ーパント拡散により部分的に破かいされるため、これに
よりエミッタコンタクト抵抗の変動がＰＳＡバイポーラ
素子設計に対し難がしいことになっている。従って、上
記のようなエミッタ抵抗増加と抵抗値の変動の２つの欠
点を補なうための自然酸化膜１１１のより倍加の制御技
術に対する集中的研究が活発に展開しつつあり、境界面
持性の改善のため従来の研究方向は以下のように２つに
分類される。
■エミッターコンタクト抵抗を減少させるため。
高温（１１５０℃）、高１度ドーピング（：）１０２１
ｄｌｌ−’）処理により自然酸化膜の除去を図る。この
場合。
ｄｌｌ−’）処理により自然酸化膜の除去を図る。この
場合。
自然酸化膜が破かいされるのでシリコンと接続する多結
晶シリコンは結晶面をシード（ｓｅｅｄ）として再結晶
化され、エミッタが多結晶シリコンの厚さだけ拡張され
る効果を期待できる。
晶シリコンは結晶面をシード（ｓｅｅｄ）として再結晶
化され、エミッタが多結晶シリコンの厚さだけ拡張され
る効果を期待できる。
■化学酸イビ膜’（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｏｘｉｄｅ）或
いは窒化膜（ｓｉｌｉｃｏｎ ｎ１ｔｒｉｄｅ）を不完
全な自然酸化膜の代用として２０〜３０人程度人酸化に
成長させる。この場合は、工程及び素子特性の再現性が
増加する効果を期待することができる。
いは窒化膜（ｓｉｌｉｃｏｎ ｎ１ｔｒｉｄｅ）を不完
全な自然酸化膜の代用として２０〜３０人程度人酸化に
成長させる。この場合は、工程及び素子特性の再現性が
増加する効果を期待することができる。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、上記高温、高濃度による酸化膜破かい方法は、
エミッタコンタクト抵抗を最大に減少させることはでき
るが、高濃度不純物同志の析出現象、欠陥誘発及び高温
処理による接合の深さの変動等の欠点を有し、かつ高温
処理にも関わらすシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等が境
界面に残留物としてそのまま存在することにより抵抗値
の減少を期待し難くする欠点があって、人為的に絶縁膜
を再現させる■の方法は、工程及び素子特性の再現性を
増加させる長点があるにも関わらずエミッタ接触抵抗を
むしろ増加させる欠点により、この売品集積化に不適で
あった。
エミッタコンタクト抵抗を最大に減少させることはでき
るが、高濃度不純物同志の析出現象、欠陥誘発及び高温
処理による接合の深さの変動等の欠点を有し、かつ高温
処理にも関わらすシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等が境
界面に残留物としてそのまま存在することにより抵抗値
の減少を期待し難くする欠点があって、人為的に絶縁膜
を再現させる■の方法は、工程及び素子特性の再現性を
増加させる長点があるにも関わらずエミッタ接触抵抗を
むしろ増加させる欠点により、この売品集積化に不適で
あった。
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記のような欠点を解決するために。
高真空内で自然酸化膜の除去及び第１非晶質シリコンの
蒸着を遂行するとともに、第１の非晶質シリコン上に、
チタン／第２の非晶質シリコンの２層を追加して蒸着す
るものである。
蒸着を遂行するとともに、第１の非晶質シリコン上に、
チタン／第２の非晶質シリコンの２層を追加して蒸着す
るものである。
［作用］
上記のように構成することにより、従来ＰＳＡ工程で必
然的に存在していた多結晶シリコンとシリコン基板境界
面の自然酸化膜生成要因が除去され、これによりエミッ
タコンタクト抵抗を大いに減少させることができると共
に、不均一、不安定な自然酸化膜が除去されることによ
り薄膜・自然酸化膜による素子特性の不安定及び経時的
劣化現象を改善できるようにし、また第１の非晶質シリ
コン上にチタン／第２の非晶質シリコンの２層を追加し
て蒸着させることによりエミッタ接合深さをより安定す
るように調整し、シート抵抗を減少させることができる
ように工夫したものである。
然的に存在していた多結晶シリコンとシリコン基板境界
面の自然酸化膜生成要因が除去され、これによりエミッ
タコンタクト抵抗を大いに減少させることができると共
に、不均一、不安定な自然酸化膜が除去されることによ
り薄膜・自然酸化膜による素子特性の不安定及び経時的
劣化現象を改善できるようにし、また第１の非晶質シリ
コン上にチタン／第２の非晶質シリコンの２層を追加し
て蒸着させることによりエミッタ接合深さをより安定す
るように調整し、シート抵抗を減少させることができる
ように工夫したものである。
［実施例］
以下本発明を図面を参照しながら実施例により詳細に説
明する。説明を簡単にするため、エミッタ形成過程に対
しては詳細に説明し本発明と直接関係のないエミッタ形
成前後の全般的工程順は省略した。
明する。説明を簡単にするため、エミッタ形成過程に対
しては詳細に説明し本発明と直接関係のないエミッタ形
成前後の全般的工程順は省略した。
第３図は本発明によるＮ１型エミッタ形成過程（Ｐ型ベ
ースまたＰ型エミッタ形成過程も同一概念で説明できる
）を図示している。第３図（ａ）はエミッター形成直前
過程を図示し、Ｐ装置性ベース１０４は大気中に露出さ
れているので自然酸化１１ｉ１１１が不均一にシリコン
表面に分布されている。
ースまたＰ型エミッタ形成過程も同一概念で説明できる
）を図示している。第３図（ａ）はエミッター形成直前
過程を図示し、Ｐ装置性ベース１０４は大気中に露出さ
れているので自然酸化１１ｉ１１１が不均一にシリコン
表面に分布されている。
このウェハーを圧力１０−’Ｔｏｒｒでのスパッタ装置
にローディングし、純度９９．９９９％以上のアルゴン
ガス雰囲気中で直流電圧１０００Ｖ未満の条件で３０〜
４０秒間、常温で自然酸化膜をスパッタリングすれば、
第３図（ｂ）に図示したように清浄な表面１１５を得ら
れる。この時直流電圧を１００ＯＶ以上に上昇させると
、アルゴンイオンによる機械的損傷（ｄａｍａｇｅ）が
次の熱処理工程でも容易に回復できないので注意を要す
る。
にローディングし、純度９９．９９９％以上のアルゴン
ガス雰囲気中で直流電圧１０００Ｖ未満の条件で３０〜
４０秒間、常温で自然酸化膜をスパッタリングすれば、
第３図（ｂ）に図示したように清浄な表面１１５を得ら
れる。この時直流電圧を１００ＯＶ以上に上昇させると
、アルゴンイオンによる機械的損傷（ｄａｍａｇｅ）が
次の熱処理工程でも容易に回復できないので注意を要す
る。
アルゴンイオン衝撃による格子欠陥は、約８５０’Ｃ程
度で回復可能であるが上記自然酸化膜］、 １． ｌ除
去の際別途に熱処理をしない理由はシリサイド及びエミ
ッタ形成のための熱処理を伴うからである。
度で回復可能であるが上記自然酸化膜］、 １． ｌ除
去の際別途に熱処理をしない理由はシリサイド及びエミ
ッタ形成のための熱処理を伴うからである。
第３図（Ｃ）は、自然酸化膜が除去された表面に真空状
態で第１の非晶質シリコン１１６をすぐ蒸着させる過程
を図示している。非晶質シリコン特性の安定化のためで
きる限り遅い蒸着速度を維持する必要がある。蒸着速度
は秒当り５〜ｌＯ人、蒸着温度は５５０〜７５０℃の範
囲として膜厚２０００〜２５００人の非晶質シリコンを
蒸着する。この際、上記第１の非晶質シリコン１１６は
、エミッタコンタクト及びエミッター接合形成のための
拡散ソース（ｄｉｆｆｕｓｉ。
態で第１の非晶質シリコン１１６をすぐ蒸着させる過程
を図示している。非晶質シリコン特性の安定化のためで
きる限り遅い蒸着速度を維持する必要がある。蒸着速度
は秒当り５〜ｌＯ人、蒸着温度は５５０〜７５０℃の範
囲として膜厚２０００〜２５００人の非晶質シリコンを
蒸着する。この際、上記第１の非晶質シリコン１１６は
、エミッタコンタクト及びエミッター接合形成のための
拡散ソース（ｄｉｆｆｕｓｉ。
ｎ ５ｏｕｒＣｅ）の機能を有する。
第３図（ｄ）は拡散工程で先ず第１の非晶質シリコン１
１６上にイオン打込装置でエネルギー約１５０ＫｅＶ、
ドース量的Ｉ Ｘ １０” ｃｓｍ−’程度の砒素を注
入させた後、急速熱処理装置で温度１１００〜１１５０
℃のアルゴンガス雰囲気中で１０〜２０秒間上記第１の
非晶質シリコン１１６に含まれた砒素をシリコン表面に
拡散させ、約０．１〜０．２μｍのＮ型エミッタ接合１
１ｇを形成する。上記拡散工程中ウェハーが大気中に露
出されるため酸化膜１１７が形成され、上記のような拡
散過程を通じて、前述した自然酸化膜１１１除去過程に
おけるアルゴンガススパッタリングの工程で発生した表
面の損傷も同時に回復できる。
１６上にイオン打込装置でエネルギー約１５０ＫｅＶ、
ドース量的Ｉ Ｘ １０” ｃｓｍ−’程度の砒素を注
入させた後、急速熱処理装置で温度１１００〜１１５０
℃のアルゴンガス雰囲気中で１０〜２０秒間上記第１の
非晶質シリコン１１６に含まれた砒素をシリコン表面に
拡散させ、約０．１〜０．２μｍのＮ型エミッタ接合１
１ｇを形成する。上記拡散工程中ウェハーが大気中に露
出されるため酸化膜１１７が形成され、上記のような拡
散過程を通じて、前述した自然酸化膜１１１除去過程に
おけるアルゴンガススパッタリングの工程で発生した表
面の損傷も同時に回復できる。
第３図（ｅ）は上記拡散工程で生成された自然酸化膜１
１７を除去する過程であって、工程条件は前述の自然酸
化膜１．１ を除去過程と同一で、上記のようなアルゴ
ンガススパッタリングの工程を通じて第３図（ｅ）に図
示したような清浄な表面１１９が得られる。この際上記
自然酸化膜１１１除去過程がエミッタ接触抵抗減少を目
的とするのに代り、上記自然酸化膜１１７除去過程はシ
ート抵抗を減少させるのが主な目的である。
１７を除去する過程であって、工程条件は前述の自然酸
化膜１．１ を除去過程と同一で、上記のようなアルゴ
ンガススパッタリングの工程を通じて第３図（ｅ）に図
示したような清浄な表面１１９が得られる。この際上記
自然酸化膜１１１除去過程がエミッタ接触抵抗減少を目
的とするのに代り、上記自然酸化膜１１７除去過程はシ
ート抵抗を減少させるのが主な目的である。
第３図（ｆ）は自然酸化膜１１７が除去された表面に直
ちにチタン膜１２０と第２の非晶質シリコン＋２１を蒸
着させる過程で、チタン膜１２０を膜厚約５００人、第
２の非晶質シリコン１２１を約３００人魚着させる。
ちにチタン膜１２０と第２の非晶質シリコン＋２１を蒸
着させる過程で、チタン膜１２０を膜厚約５００人、第
２の非晶質シリコン１２１を約３００人魚着させる。
上記チタン膜１２０と第２の非晶質シリコン１２１の役
割は次の通りである。
割は次の通りである。
ＰＳＡ素子は、ポリシリコンで素子の間で連結がなされ
るため、高集積化による線幅の減少で線間抵抗が大きく
増加する。多結晶シリコンにドーピング濃度を高めて上
記のような問題点を少々改善させることは可能であるが
、濃度が約１０”Ｃａ１−”以上になればドーパントが
飽和状態になりドーパント間の析出（Ｐｒｅｃｉｐｉｔ
ａｔｉｏｎ）現象が生じてそれ以上の線間抵抗減少が不
可能になるばかりでなく、欠損による素子機能の低下を
招来するので、多結晶シリコンのシート抵抗として約５
０Ω１口以下の値を得ることは難しい。
るため、高集積化による線幅の減少で線間抵抗が大きく
増加する。多結晶シリコンにドーピング濃度を高めて上
記のような問題点を少々改善させることは可能であるが
、濃度が約１０”Ｃａ１−”以上になればドーパントが
飽和状態になりドーパント間の析出（Ｐｒｅｃｉｐｉｔ
ａｔｉｏｎ）現象が生じてそれ以上の線間抵抗減少が不
可能になるばかりでなく、欠損による素子機能の低下を
招来するので、多結晶シリコンのシート抵抗として約５
０Ω１口以下の値を得ることは難しい。
しかし、珪化チタン（ＴｉＳｉｘ）の場合は、熱処理条
件、ドーピング濃度により差異があるが、略２〜７Ω／
ロ程度のシート抵抗が得られ、多結晶シリコンに比べて
約１７１Ｏ程度迄の抵抗値の減少を期待することが可能
である。チタン膜厚を厚（（＝＞５００人）すれば抵抗
値をなお減少させることができるが、最終過程での膜厚
〔第１の非晶質シリコン＋１６、チタン膜１２０．及び
第２の非晶質シリコン１２１を合わせた膜厚］が厚くな
ればステップカバーレジ（ｓｔｅｐｃｏｖｅｒａｇｅ）
が不良になるので最終膜厚が約４０００人範囲内でチタ
ン膜厚を ５００人に調整した。またチタン膜１２０上に第２の非
晶質シリコン１２１を約３００人種度キャッピング（Ｃ
ａｐｐｉｇ） したことは、エミッタ或いは第１の非晶
質シリコン１１６に含まれていたドーパント等が次の過
程で発生する熱処理過程により大気側に拡散され、消費
されるのを防止するためである。
件、ドーピング濃度により差異があるが、略２〜７Ω／
ロ程度のシート抵抗が得られ、多結晶シリコンに比べて
約１７１Ｏ程度迄の抵抗値の減少を期待することが可能
である。チタン膜厚を厚（（＝＞５００人）すれば抵抗
値をなお減少させることができるが、最終過程での膜厚
〔第１の非晶質シリコン＋１６、チタン膜１２０．及び
第２の非晶質シリコン１２１を合わせた膜厚］が厚くな
ればステップカバーレジ（ｓｔｅｐｃｏｖｅｒａｇｅ）
が不良になるので最終膜厚が約４０００人範囲内でチタ
ン膜厚を ５００人に調整した。またチタン膜１２０上に第２の非
晶質シリコン１２１を約３００人種度キャッピング（Ｃ
ａｐｐｉｇ） したことは、エミッタ或いは第１の非晶
質シリコン１１６に含まれていたドーパント等が次の過
程で発生する熱処理過程により大気側に拡散され、消費
されるのを防止するためである。
第３図（ｇ）はイオン注入過程であって、追加して砒素
を、エネルギー８０〜１００Ｋｅｌｌで、ドース量的Ｉ
Ｘ １０２１０２Ｏ’程度注入させる。上記第３図（
ｄ）で図示したような拡散工程での熱処理過程と上記第
３図（ｇ）で図示したようなイオン注入過程は極めて浅
い接合（ｓｈａｌｌｏｗ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）または高
濃度エミッタ等素子の目的により省略または追加できる
工程段階であるから、エミッタ接合深さとか第１の非晶
質シリコン１１６の結晶粒成長（ｇｒａｉｎ ｇｒｏｔ
ｚｔｈ）等の最終目標値の規定により、工程条件（温度
、ドース量）が多少変化されることがある。
を、エネルギー８０〜１００Ｋｅｌｌで、ドース量的Ｉ
Ｘ １０２１０２Ｏ’程度注入させる。上記第３図（
ｄ）で図示したような拡散工程での熱処理過程と上記第
３図（ｇ）で図示したようなイオン注入過程は極めて浅
い接合（ｓｈａｌｌｏｗ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）または高
濃度エミッタ等素子の目的により省略または追加できる
工程段階であるから、エミッタ接合深さとか第１の非晶
質シリコン１１６の結晶粒成長（ｇｒａｉｎ ｇｒｏｔ
ｚｔｈ）等の最終目標値の規定により、工程条件（温度
、ドース量）が多少変化されることがある。
一方、第２の非晶質シリコン１２１の役割はシリサイド
形成過程でより明確に理解できる。第３図（ｈ）は珪化
チタン１２２の形成過程であって、急速熱処理装置で７
００℃、約２０〜３０秒間実施する。この場合、ディフ
ュザー（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）はパラジウム（Ｐｄ）。
形成過程でより明確に理解できる。第３図（ｈ）は珪化
チタン１２２の形成過程であって、急速熱処理装置で７
００℃、約２０〜３０秒間実施する。この場合、ディフ
ュザー（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）はパラジウム（Ｐｄ）。
プラチナ（Ｐｔ）とは異り、シリコンがディフュザーに
なるため第１の非晶質シリコン１１６の砒素もシリコン
と共にチタンに吸収され、既に形成されたエミッター接
合または濃度を変化させる。しかし第２の非晶質シリコ
ン１２１をキャッピングした場合は上記珪化チタン１２
２のシリコン供給源である第１〜第２の非晶質シリコン
１１６．１２１で、同時にチタン１２０にシリコンを供
給することになりより安定した珪化チタン１２２を形成
させることができる。なお上記第３図（ｇ）に図示した
ように追加して砒素を注入させた後、シリサイドを形成
する場合、上記珪化チタン１２２内の砒素溶解限度（ｓ
ｏｌｉｄ ５ｏｌｕｂｉｌｉｔｙ）を第２の非晶質シリ
コン１２１内の砒素でも供給してやることになり、Ｎ型
エミッタ接合の形成のため実際には拡散ソースに作用す
る第１の非晶質シリコン１１６内の砒素の損失を著しく
減少させることが可能である。
なるため第１の非晶質シリコン１１６の砒素もシリコン
と共にチタンに吸収され、既に形成されたエミッター接
合または濃度を変化させる。しかし第２の非晶質シリコ
ン１２１をキャッピングした場合は上記珪化チタン１２
２のシリコン供給源である第１〜第２の非晶質シリコン
１１６．１２１で、同時にチタン１２０にシリコンを供
給することになりより安定した珪化チタン１２２を形成
させることができる。なお上記第３図（ｇ）に図示した
ように追加して砒素を注入させた後、シリサイドを形成
する場合、上記珪化チタン１２２内の砒素溶解限度（ｓ
ｏｌｉｄ ５ｏｌｕｂｉｌｉｔｙ）を第２の非晶質シリ
コン１２１内の砒素でも供給してやることになり、Ｎ型
エミッタ接合の形成のため実際には拡散ソースに作用す
る第１の非晶質シリコン１１６内の砒素の損失を著しく
減少させることが可能である。
従って、゛上記のように本発明による工程は自然酸化膜
１１１が完全に除去されたＰ装置性ベース１０４上に、
第１の非晶質シリコン１１６を約１０００〜１５００人
、珪化チタン１２２を約１７００人、第２の非晶質シリ
コン１２１を約１００人形成してなる新しいエミッタ構
造を提供する。
１１１が完全に除去されたＰ装置性ベース１０４上に、
第１の非晶質シリコン１１６を約１０００〜１５００人
、珪化チタン１２２を約１７００人、第２の非晶質シリ
コン１２１を約１００人形成してなる新しいエミッタ構
造を提供する。
［発明の効果］
以上のように本発明は、真空状態において自然酸化膜の
除去及び非結晶シリコン蒸着を同時に遂行することによ
り、自然酸化膜によるエミッタコンタクト抵抗成分を完
全に除去できる効果があると共に、不完全な自然酸化膜
を除去することにより従来のＰＳＡ素子で発生する自然
酸化膜の存在による各種の素子特性の不均一性及び経時
的劣化現象を防ぐことのできる効果があり、さらに線間
抵抗を減少するためのシリサイドを形成し、シリサイド
に必要なシリコンの供給を第１及び第２の非晶質シリコ
ン両方で供給することにより安定したシリサイド成形特
性を得られる効果があるばかりでなく５第２の非晶質シ
リコンはエミッタ拡散のためのドーピングが大気に消耗
されないようにキャッピングの役割をなすことにより正
確なエミッタの深さ及び濃度調整を可能にする効果があ
る。特に本発明によるコンタクト構造はエミッタだけで
なくコンタクト面積が極めて小さく、コンタクト抵抗成
分が問題になるベース或いはコレクタ等既存バイポーラ
素子に広く適用できるためその応用範囲が拡大される効
果がある。
除去及び非結晶シリコン蒸着を同時に遂行することによ
り、自然酸化膜によるエミッタコンタクト抵抗成分を完
全に除去できる効果があると共に、不完全な自然酸化膜
を除去することにより従来のＰＳＡ素子で発生する自然
酸化膜の存在による各種の素子特性の不均一性及び経時
的劣化現象を防ぐことのできる効果があり、さらに線間
抵抗を減少するためのシリサイドを形成し、シリサイド
に必要なシリコンの供給を第１及び第２の非晶質シリコ
ン両方で供給することにより安定したシリサイド成形特
性を得られる効果があるばかりでなく５第２の非晶質シ
リコンはエミッタ拡散のためのドーピングが大気に消耗
されないようにキャッピングの役割をなすことにより正
確なエミッタの深さ及び濃度調整を可能にする効果があ
る。特に本発明によるコンタクト構造はエミッタだけで
なくコンタクト面積が極めて小さく、コンタクト抵抗成
分が問題になるベース或いはコレクタ等既存バイポーラ
素子に広く適用できるためその応用範囲が拡大される効
果がある。
第１図は、一般的ＰＳＡ トランジスタのエミッタ及び
ベース部分の構造図、第２図は、第１図に示されている
シリコンと多結晶シリコンとの境界面の拡大図、第３図
は１本発明のエミッタ形成の各工程を説明する断面図で
ある。 １０１・・・Ｐ型シリコン基板、１０２・・・Ｎ−エピ
タキシャル層、１０３・・・外部ベース、１０４・・・
Ｐ装置性ベース、１０５・・ゴ型エミッタ、１０６・・
・隔離酸化膜、１０７・・・Ｐ型不純物がドーピングさ
れた多結晶シリコン層、１０８・・・多結晶シリコン酸
化膜、１０９・・・Ｎ型不純物がドーピングされた多結
晶シリコン層、１１０・・多結晶シリコン層とシリコン
基板との境界面、１１１，１１７・・・自然酸化膜、１
１２・・・多結晶シリコン層の結晶粒界、１１３・・・
砒素拡散によって自然酸化膜が破かいされた部分、１１
４・・・エミッター電流により自然酸化膜が劣化された
部分、１１５・・・自然酸化膜が除去されたＰ装置性ベ
ース表面、１１６・・・第１の非晶質シリコン、１１８
・・・Ｎ型エミッタ接合、１１９・・・自然酸化膜が除
去された第１の非晶質シリコン表面、１２０・・・チタ
ン膜、１２１・・・第２の非晶質シリコン、１２２・・
・珪化チタン（ＴｉＳｉ、）。 第 図 ｙＦ）２Ｉ１２１
ベース部分の構造図、第２図は、第１図に示されている
シリコンと多結晶シリコンとの境界面の拡大図、第３図
は１本発明のエミッタ形成の各工程を説明する断面図で
ある。 １０１・・・Ｐ型シリコン基板、１０２・・・Ｎ−エピ
タキシャル層、１０３・・・外部ベース、１０４・・・
Ｐ装置性ベース、１０５・・ゴ型エミッタ、１０６・・
・隔離酸化膜、１０７・・・Ｐ型不純物がドーピングさ
れた多結晶シリコン層、１０８・・・多結晶シリコン酸
化膜、１０９・・・Ｎ型不純物がドーピングされた多結
晶シリコン層、１１０・・多結晶シリコン層とシリコン
基板との境界面、１１１，１１７・・・自然酸化膜、１
１２・・・多結晶シリコン層の結晶粒界、１１３・・・
砒素拡散によって自然酸化膜が破かいされた部分、１１
４・・・エミッター電流により自然酸化膜が劣化された
部分、１１５・・・自然酸化膜が除去されたＰ装置性ベ
ース表面、１１６・・・第１の非晶質シリコン、１１８
・・・Ｎ型エミッタ接合、１１９・・・自然酸化膜が除
去された第１の非晶質シリコン表面、１２０・・・チタ
ン膜、１２１・・・第２の非晶質シリコン、１２２・・
・珪化チタン（ＴｉＳｉ、）。 第 図 ｙＦ）２Ｉ１２１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＰＳＡトランジスタの形成において、 （１）Ｐ形真性ベース表面に分布された自然酸化膜を除
去するためのアルゴンスパッタリング工程、 （２）上記酸化膜が除去された表面にエミッタコンタク
ト及びエミッタ接合形成のための拡散ソースの機能を有
する第１の非晶質シリコンを蒸着させる工程。 （３）不純物をイオン注入した後、熱処理で第１の非晶
質シリコン表面まで拡散させ、エミッタ接合を形成する
工程、 （４）上記拡散工程で生じた自然酸化膜を除去するため
のアルゴンスパッタリング工程を行う工程。 （５）上記酸化膜を除去した後、シートレジスタンスの
減少及び安定したシリサイド形成のため、チタン膜と第
２の非晶質シリコンを蒸着させる工程、および （６）不純物をイオン注入した後、熱処理により珪化チ
タンを形成して、上記Ｐ型真性ベースの上に第１の非晶
質シリコン／チタン膜／第２の非晶質シリコンの３層の
構造をもつようにする工程、の各工程をこの順に有する
ことを特徴とする非晶質シリコンを利用した自己整列ト
ランジスタの製造方法。 ２、上記（１）工程及び（４）工程は、ウェハーを圧力
１０＾−＾７Ｔｏｒｒのスパッタ装置にローディングし
、純度９９．９９９％以上のアルゴンガス雰囲気内で直
流電圧１，０００Ｖ未満の条件下で３０〜４０秒間常温
で自然酸化膜をスパッタリングする工程であることを特
徴とする請求項１記載の非晶質シリコンを利用した自己
整列トランジスタの製造方法。 ３、上記（２）工程は、真空状態で、５５０゜〜７５０
℃の蒸着温度および秒当り５〜１０Åの緩慢な蒸着速度
を保持しながら膜厚２０００〜２５００Åの非晶質シリ
コンを蒸着させる工程であることを特徴とする請求項１
記載の非晶質シリコンを利用した自己整列トランジスタ
の製造方法。 ４、上記（３）工程はイオン打込装置でエネルギー１５
０ＫｅＶ、ドーズ量１×１０＾２＾■ｃｍ＾−＾３の砒
素を第１の非晶質シリコン上に注入させ、次いで急速熱
処理で温度１，１００〜１，１５０℃のアルゴンガス雰
囲気中で１０〜２０秒間加熱して第１の非晶質シリコン
に含まれた砒素をシリコン表面に拡散させ、０．１〜０
．２μｍのＮ型エミッタ接合を形成するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の非晶質シリコンを利用した
自己整列トランジスタの製造方法。 ５、上記（５）工程は、真空状態でチタン膜を膜厚５０
０Åに蒸着し、次いでその上に第２の非晶質シリコンを
３００Åの膜厚で蒸着したことを特徴とする請求項１記
載の非晶質シリコンを利用した自己整列トランジスタの
製造方法。 ６、上記（６）工程は、エネルギー８０〜１００ＫｅＶ
、ドーズ量１×１０＾２＾０ｃｍ＾−＾３の砒素を注入
した後、急速熱処理装置で温度７００℃にて２０〜３０
秒間加熱して、シリコンがチタンに吸収できるように安
定した珪化チタンを形成することを特徴とする請求項１
記載の非晶質シリコンを利用した自己整列トランジスタ
の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR88/11545 | 1988-09-07 | ||
| KR8811545A KR910005401B1 (ko) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 비결정 실리콘을 이용한 자기정렬 트랜지스터 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283934A true JPH0283934A (ja) | 1990-03-26 |
| JPH0642490B2 JPH0642490B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=19277543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63314001A Expired - Lifetime JPH0642490B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-12-14 | 非晶質シリコンを利用した自己整列トランジスタの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4977098A (ja) |
| JP (1) | JPH0642490B2 (ja) |
| KR (1) | KR910005401B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100282416B1 (ko) * | 1998-02-12 | 2001-06-01 | 김영환 | 반도체소자의제조방법 |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2746289B2 (ja) * | 1989-09-09 | 1998-05-06 | 忠弘 大見 | 素子の作製方法並びに半導体素子およびその作製方法 |
| US5254874A (en) * | 1990-05-02 | 1993-10-19 | Quality Semiconductor Inc. | High density local interconnect in a semiconductor circuit using metal silicide |
| US5223456A (en) * | 1990-05-02 | 1993-06-29 | Quality Semiconductor Inc. | High density local interconnect in an integrated circit using metal silicide |
| JPH0680638B2 (ja) * | 1990-07-05 | 1994-10-12 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| US5296388A (en) * | 1990-07-13 | 1994-03-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fabrication method for semiconductor devices |
| JP2761685B2 (ja) * | 1991-10-17 | 1998-06-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US5266504A (en) * | 1992-03-26 | 1993-11-30 | International Business Machines Corporation | Low temperature emitter process for high performance bipolar devices |
| US5313084A (en) * | 1992-05-29 | 1994-05-17 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Interconnect structure for an integrated circuit |
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