JPH05182913A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH05182913A JPH05182913A JP34570291A JP34570291A JPH05182913A JP H05182913 A JPH05182913 A JP H05182913A JP 34570291 A JP34570291 A JP 34570291A JP 34570291 A JP34570291 A JP 34570291A JP H05182913 A JPH05182913 A JP H05182913A
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、バイポーラトランジスタ、ダイナミックランダ
ムメモリ、TFT等の製造方法に適用することができ、
特に、アモルファスシリコン膜を結晶化して形成された
多結晶シリコン膜の結晶性を良好にすることができる半
導体装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and can be applied to a method for manufacturing a bipolar transistor, a dynamic random memory, a TFT, etc.
In particular, the present invention relates to a semiconductor device manufacturing method capable of improving the crystallinity of a polycrystalline silicon film formed by crystallizing an amorphous silicon film.
【0002】近年のデバイス製造には、薄膜化と低温化
及び低コスト化が要求されており、この要求に伴い、ポ
リシリコンへの不純物のドーピング方法を熱拡散、イオ
ン注入によらないで達成させることができる方法が要求
されている。特に、アモルファスシリコン膜を結晶化し
て形成された多結晶シリコン膜の結晶性を良好にするこ
とができる半導体装置の製造方法が要求されている。In recent years, device manufacturing requires thinning, low temperature, and cost reduction. With this demand, a method of doping impurities into polysilicon can be achieved without thermal diffusion or ion implantation. There is a demand for ways that can be done. In particular, there is a demand for a method of manufacturing a semiconductor device that can improve the crystallinity of a polycrystalline silicon film formed by crystallizing an amorphous silicon film.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来の多結晶シリコン膜の形成方法につ
いては、まず、CVD法により不活性ガス雰囲気内で水
素ガスとシラン系ガスを反応させてアモルファスシリコ
ン膜を形成し、次いで、不活性ガス雰囲気内で熱処理す
ることによりアモルファスシリコン膜を結晶化して多結
晶シリコン膜を形成していた。このように、アモルファ
ス状態で堆積すると、シリコンソースガスの未分解の水
素が膜中に取り込まれ、この取り込まれたアモルファス
シリコン膜をアニールすると、膜中の水素が離脱して結
晶化が起きる。2. Description of the Related Art Regarding the conventional method for forming a polycrystalline silicon film, first, a hydrogen gas and a silane-based gas are reacted in an inert gas atmosphere by a CVD method to form an amorphous silicon film, and then an inert gas is formed. The amorphous silicon film is crystallized by heat treatment in an atmosphere to form a polycrystalline silicon film. Thus, when deposited in an amorphous state, undecomposed hydrogen of the silicon source gas is taken into the film, and when the taken amorphous silicon film is annealed, hydrogen in the film is released and crystallization occurs.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
装置の製造方法では、熱拡散やイオン注入による場合よ
りも薄膜化、低温化及び低コスト化の点で優れていると
いう利点を有するが、CVD法により不活性ガス雰囲気
内で水素ガスとシラン系ガスを反応させてアモルファス
シリコン膜を形成すると、図2(a)に示す如く、チャ
ンバー内のC、O等がアモルファスシリコン膜中に混入
し易い。そして、不活性ガス雰囲気内で熱処理すること
によりアモルファスシリコン膜を結晶化して多結晶シリ
コン膜を形成すると、図2(b)に示す如く、熱処理を
かけても膜中に混入されたC、O等を飛ばして除去する
ことができなかった。このため、得られた多結晶シリコ
ン膜の結晶性が悪く、低抵抗化の点で問題があった。The above-mentioned conventional method for manufacturing a semiconductor device has the advantage that it is superior in terms of thinning, lowering of temperature and cost compared to the case of using thermal diffusion or ion implantation. When a hydrogen gas and a silane-based gas are reacted in an inert gas atmosphere by a CVD method to form an amorphous silicon film, C, O, etc. in the chamber are mixed in the amorphous silicon film as shown in FIG. easy. Then, when the amorphous silicon film is crystallized by heat treatment in an inert gas atmosphere to form a polycrystalline silicon film, as shown in FIG. 2B, even if heat treatment is performed, C and O mixed in the film are mixed. Etc. could not be skipped and removed. Therefore, the crystallinity of the obtained polycrystalline silicon film is poor, and there is a problem in terms of resistance reduction.
【0005】そこで、本発明では、アモルファスシリコ
ン膜中にC、O等を混入しないようにすることができ、
得られた多結晶シリコン膜の結晶性を良好にして低抵抗
にすることができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。Therefore, in the present invention, it is possible to prevent C, O, etc. from being mixed into the amorphous silicon film,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which can improve the crystallinity of the obtained polycrystalline silicon film and reduce the resistance.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明によ
る半導体装置の製造方法は上記目的達成のため、化学気
相成長法により水素ガスをベースガスとしてシラン系ガ
スと不純物含有ガスを反応させて水素含有アモルファス
シリコン膜を形成する工程と、次いで、不活性ガス雰囲
気内で熱処理することにより該水素含有アモルファスシ
リコン膜を結晶化して多結晶シリコン膜を形成する工程
とを含むものである。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect of the present invention comprises reacting a silane-based gas with an impurity-containing gas using hydrogen gas as a base gas by chemical vapor deposition. And forming a hydrogen-containing amorphous silicon film by heat treatment in an inert gas atmosphere to crystallize the hydrogen-containing amorphous silicon film to form a polycrystalline silicon film.
【0007】請求項1記載の発明に係るシラン系ガスに
は、モノシランガス、ジシランガス、トリシランガス等
が挙げられ、また、不純物含有ガスにはP、B、As等
を含有するガスが挙げられる。水素含有アモルファスシ
リコン膜を堆積させる際の好ましい基板温度は 550℃以
下であり、この場合、アモルファス状態のシリコン膜を
堆積させることができる。なお、 550℃を越えると遷移
領域の状態になり、 590℃を越えると多結晶の状態にな
る。The silane-based gas according to the first aspect of the invention includes monosilane gas, disilane gas, trisilane gas and the like, and the impurity-containing gas includes gases containing P, B, As and the like. The preferable substrate temperature for depositing the hydrogen-containing amorphous silicon film is 550 ° C. or lower, and in this case, the amorphous silicon film can be deposited. It should be noted that, when the temperature exceeds 550 ° C, the state becomes the transition region, and when the temperature exceeds 590 ° C, the state becomes polycrystalline.
【0008】請求項1記載の発明においては、前記多結
晶シリコン膜をバイポーラトランジスタのエミッタ電極
あるいはDRAMのキャパシタ電極若しくは配線に好ま
しく適用させることができる。請求項1乃至2記載の発
明においては、前記水素含有アモルファスシリコン膜を
形成する際の堆積圧力は50Torr以上である場合が好まし
く、この場合、50Torrより小さい場合よりもカバレッジ
良く形成することができる。In the invention of claim 1, the polycrystalline silicon film can be preferably applied to an emitter electrode of a bipolar transistor or a capacitor electrode or wiring of a DRAM. In the invention of claims 1 and 2, the deposition pressure when forming the hydrogen-containing amorphous silicon film is preferably 50 Torr or more, and in this case, the coverage can be formed with better coverage than when it is less than 50 Torr.
【0009】請求項1乃至3記載の発明においては、前
記水素含有アモルファスシリコン膜を形成する際の製造
装置は枚葉式化学気相成長装置であり、該枚葉式化学気
相成長装置のリアクター内部は炭化シリコンコートされ
たグラファイトあるいは炭化シリコンにより表面処理さ
れてなる場合が好ましく、この場合、チャンバー内がS
US、石英で露出されている場合よりもパーティクルを
発生し難くすることができる。In the invention of claims 1 to 3, the manufacturing apparatus for forming the hydrogen-containing amorphous silicon film is a single-wafer chemical vapor deposition apparatus, and a reactor of the single-wafer chemical vapor deposition apparatus. The inside is preferably surface-treated with graphite or silicon carbide coated with silicon carbide, and in this case, the inside of the chamber is S
It is possible to make particles less likely to be generated than when exposed by US or quartz.
【0010】請求項5記載の発明による半導体装置の製
造方法は上記目的達成のため、化学気相成長法により水
素ガスをベースガスとしてシラン系ガスを反応させて水
素含有アモルファスシリコン膜を形成する工程と、次い
で、不活性ガス雰囲気内で熱処理することにより該水素
含有アモルファスシリコン膜を結晶化して多結晶シリコ
ン膜を形成する工程を含むものである。In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention is a step of forming a hydrogen-containing amorphous silicon film by reacting a silane-based gas with hydrogen gas as a base gas by a chemical vapor deposition method. And then heat-treating in an inert gas atmosphere to crystallize the hydrogen-containing amorphous silicon film to form a polycrystalline silicon film.
【0011】請求項5記載の発明においては、TFTを
形成する際に好ましく適用させることができる。The invention according to claim 5 can be preferably applied when forming a TFT.
【0012】[0012]
【作用】図1は本発明の原理説明図である。本実施例で
は、H2 ガスをベースガスに用いてシラン系ガスと不純
物含有ガスを反応させたため、チャンバー内のC、Oを
ベースガスのH2 ガスによってO+H2 →H2 O、C+
2H2 →CH4 の如くH 2 Oガス、CH4 ガスにして除
去することができるとともに、アモルファスシリコン膜
表面に生じ易いC混入の自然酸化膜(SiO2 膜)を還
元性の強いベースガスのH2 ガスによって除去すること
ができる。このため、図1(a)に示す如く、ダングリ
ングボンドをHでターミネートすることができる。そし
て、この状態で結晶化のための熱処理を行っているた
め、図1(b)に示す如く、水素含有アモルファスシリ
コンからHを脱離させることができ、C、O等が混入し
ていない結晶性の良好な、しかも表面モホロジーの良好
な多結晶シリコン膜を得ることができる。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention. In this example
Is H2Impurity with silane-based gas using gas as base gas
Since the substance-containing gas was reacted, C and O in the chamber
Base gas H2O + H by gas2→ H2O, C +
2H2→ CHFourLike H 2O gas, CHFourRemove as gas
Amorphous silicon film that can be removed
A natural oxide film (SiO) containing C that is likely to occur on the surface2Membrane)
H, a base gas with strong originality2Gas removal
You can Therefore, as shown in FIG.
The long bond can be terminated with H. That
In this state, heat treatment for crystallization is performed.
Therefore, as shown in FIG. 1 (b), hydrogen-containing amorphous silicon
H can be desorbed from the mixture, and C, O, etc. are mixed in.
Good crystallinity and good surface morphology
An excellent polycrystalline silicon film can be obtained.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。ここで
は、バイポーラトランジスタのエミッタ電極を構成する
多結晶シリコン膜の形成方法について具体的に説明す
る。まず、枚葉式CVD装置を用い、CVD法によりH
2 ガスとSi2 H6 ガスとPH3 ガスを反応させて膜厚
100nm程度の水素含有アモルファスシリコン膜を形成す
る。この時の成長条件はSi2 H6 ガス 100sccm、PH
3 ガス20%/H2 ガス 100sccm、H2 ガス10sccm、圧力
100Torr、基板温度 500℃である。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. Here, a method for forming a polycrystalline silicon film forming an emitter electrode of a bipolar transistor will be specifically described. First, using a single-wafer CVD apparatus, H
Film thickness by reacting 2 gas, Si 2 H 6 gas and PH 3 gas
A hydrogen containing amorphous silicon film of about 100 nm is formed. The growth conditions at this time are Si 2 H 6 gas 100 sccm, PH
3 gas 20% / H 2 gas 100sccm, H 2 gas 10sccm, pressure
100 Torr, substrate temperature is 500 ℃.
【0014】次に、Arガス雰囲気内で 750℃、30分程
度熱処理することにより水素含有アモルファスシリコン
膜を結晶化してエミッタ電極となる多結晶シリコン膜を
形成する。このように本実施例では、H2 ガスをベース
ガスに用いてSi2 H6 ガスとPH3 ガスを反応させた
ため、チャンバー内のC、OをベースガスのH2 ガスに
よってO+H2 →H2 O、C+2H2 →CH4 の如くH
2 Oガス、CH4 ガスにして除去することができるとと
もに、アモルファスシリコン膜表面に生じ易いC混入の
自然酸化膜(SiO2 膜)を還元性の強いベースガスの
H2 ガスによって除去することができる。このため、前
述した図1(a)に示す如く、ダングリングボンドをH
でターミネートすることができる。そして、この状態で
結晶化のための熱処理を行っているため、図1(b)に
示す如く、水素含有アモルファスシリコンからHを脱離
させることができ、C、O等が混入していない結晶性の
良好な、しかも表面モホロジーの良好な多結晶シリコン
膜を得ることができる。Then, the hydrogen-containing amorphous silicon film is crystallized by performing a heat treatment at 750 ° C. for about 30 minutes in an Ar gas atmosphere to form a polycrystalline silicon film to be an emitter electrode. As described above, in this embodiment, since H 2 gas was used as the base gas to react the Si 2 H 6 gas and the PH 3 gas, C and O in the chamber were O + H 2 → H 2 by the H 2 gas of the base gas. O, C + 2H 2 → H as CH 4
2 O gas or CH 4 gas can be removed, and a natural oxide film (SiO 2 film) containing C, which easily occurs on the surface of an amorphous silicon film, can be removed by H 2 gas, which is a highly reducing base gas. it can. For this reason, as shown in FIG.
Can be terminated with. Since heat treatment for crystallization is performed in this state, as shown in FIG. 1B, H can be desorbed from the hydrogen-containing amorphous silicon, and a crystal in which C, O, etc. are not mixed. It is possible to obtain a polycrystalline silicon film having good properties and good surface morphology.
【0015】また、この得られた多結晶シリコン膜をバ
イポーラトランジスタのエミッタ電極に用いて構成し、
バイポーラトランジスタ特性を測定したところ、hFE 1
00、VEB7.0 V、VCB39V、VCE 5.0Vと問題のない良
好なトランジスタ特性を得ることができた。なお、上記
実施例では、ベースガスにH2 ガスを用いる場合につい
て説明したが、本発明においては、H2 ガスの他に更に
還元性の強いSi3 H8 ガスを適宜少量導入する場合で
あってもよい。この場合、Si3 H8 ガスを堆積させな
い程度少量流すことにより自然酸化膜、C、O等を効果
的に除去することができ好ましい。また、上記実施例で
はソースガスにSi2 H6 ガスを用いたが、Si3 H 8
ガスを用いて行ってもよく、この場合、堆積時、表面処
理時適宜ガス量を調節すればよい。Further, the obtained polycrystalline silicon film is
Configured by using it as the emitter electrode of the Ipolar transistor,
When the characteristics of the bipolar transistor were measured, hFE 1
00, VEB7.0 V, VCB39V, VCE 5.0V and good without problems
Good transistor characteristics could be obtained. The above
In the embodiment, the base gas is H2When using gas
However, in the present invention, H2In addition to gas
Strongly reducing Si3H8When introducing a small amount of gas
It may be. In this case Si3H8Do not deposit gas
The natural oxide film, C, O, etc. are effective by flowing a small amount
It is preferable because it can be removed selectively. Also, in the above embodiment
Is the source gas of Si2H6Gas was used, but Si3H 8
Gas may also be used, in which case the surface treatment during deposition
The amount of gas may be adjusted appropriately at any time.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明によれば、アモルファスシリコン
膜中にC、O等を混入しないようにすることができ、得
られた多結晶シリコン膜の結晶性を良好にすることがで
きるという効果がある。According to the present invention, it is possible to prevent C, O, etc. from being mixed into the amorphous silicon film and to improve the crystallinity of the obtained polycrystalline silicon film. is there.
【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図2】従来例の課題を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a problem of a conventional example.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784 // H01L 21/28 301 A 7738−4M 21/3205 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 29/784 // H01L 21/28 301 A 7738-4M 21/3205
Claims (6)
ガスとしてシラン系ガスと不純物含有ガスを反応させて
水素含有アモルファスシリコン膜を形成する工程と、 次いで、不活性ガス雰囲気内で熱処理することにより該
水素含有アモルファスシリコン膜を結晶化して多結晶シ
リコン膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。1. A step of forming a hydrogen-containing amorphous silicon film by reacting a silane-based gas with an impurity-containing gas using hydrogen gas as a base gas by a chemical vapor deposition method, and then performing heat treatment in an inert gas atmosphere. And a step of crystallizing the hydrogen-containing amorphous silicon film to form a polycrystalline silicon film.
ンジスタのエミッタ電極あるいはダイナミックランダム
アクセスメモリのキャパシタ電極若しくは配線であるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the polycrystalline silicon film is an emitter electrode of a bipolar transistor or a capacitor electrode or wiring of a dynamic random access memory.
形成する際の堆積圧力は50Torr以上であることを特徴と
する請求項1乃至2記載の半導体装置の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a deposition pressure when forming the hydrogen-containing amorphous silicon film is 50 Torr or more.
形成する際の製造装置は枚葉式化学気相成長装置であ
り、該枚葉式化学気相成長装置のリアクター内部は炭化
シリコンコートされたグラファイトあるいは炭化シリコ
ンにより表面処理されてなることを特徴とする請求項1
乃至3記載の半導体装置の製造方法。4. The manufacturing apparatus for forming the hydrogen-containing amorphous silicon film is a single-wafer chemical vapor deposition apparatus, and the inside of the reactor of the single-wafer chemical vapor deposition apparatus is graphite coated with silicon carbide or 2. The surface-treated with silicon carbide.
4. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 3 to 3.
ガスとしてシラン系ガスを反応させて水素含有アモルフ
ァスシリコン膜を形成する工程と、 次いで、不活性ガス雰囲気内で熱処理することにより該
水素含有アモルファスシリコン膜を結晶化して多結晶シ
リコン膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。5. A step of forming a hydrogen-containing amorphous silicon film by reacting a silane-based gas with hydrogen gas as a base gas by a chemical vapor deposition method, and then heat-treating the same in an inert gas atmosphere. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of crystallizing an amorphous silicon film to form a polycrystalline silicon film.
(Thin Film Transistor)が形成されることを特徴とす
る請求項5記載の半導体装置の製造方法。6. A TFT using the polycrystalline silicon film
(Thin Film Transistor) is formed, The manufacturing method of the semiconductor device of Claim 5 characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34570291A JPH05182913A (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34570291A JPH05182913A (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05182913A true JPH05182913A (en) | 1993-07-23 |
Family
ID=18378391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34570291A Withdrawn JPH05182913A (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05182913A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008072146A (en) * | 2007-12-03 | 2008-03-27 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | METHOD FOR MANUFACTURING SiC SCHOTTKY DIODE |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP34570291A patent/JPH05182913A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008072146A (en) * | 2007-12-03 | 2008-03-27 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | METHOD FOR MANUFACTURING SiC SCHOTTKY DIODE |
JP4645641B2 (en) * | 2007-12-03 | 2011-03-09 | 富士電機システムズ株式会社 | Method for manufacturing SiC Schottky diode |
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