JPH06163445A - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
半導体デバイスの製造方法Info
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- JPH06163445A JPH06163445A JP5182860A JP18286093A JPH06163445A JP H06163445 A JPH06163445 A JP H06163445A JP 5182860 A JP5182860 A JP 5182860A JP 18286093 A JP18286093 A JP 18286093A JP H06163445 A JPH06163445 A JP H06163445A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコンよりも大きなバンドギャップを有す
る表面領域であって、例えばヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタのエミッタ領域を形成するのに適した浅い表面
領域を形成する方法を提供する。 【構成】 炭素原子およびドーパント原子を局部的に設
け、炭素原子４はイオン注入により設けることにより表
面２に隣接する表面領域３をシリコン半導体本体１に形
成して半導体デバイスを製造するにあたり、炭素−ハロ
ゲン化合物イオンを用いた注入により炭素原子と同時に
ハロゲン原子を与え、しかる後熱処理を実施して非結合
ハロゲン原子を表面領域３から除去する。
る表面領域であって、例えばヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタのエミッタ領域を形成するのに適した浅い表面
領域を形成する方法を提供する。 【構成】 炭素原子およびドーパント原子を局部的に設
け、炭素原子４はイオン注入により設けることにより表
面２に隣接する表面領域３をシリコン半導体本体１に形
成して半導体デバイスを製造するにあたり、炭素−ハロ
ゲン化合物イオンを用いた注入により炭素原子と同時に
ハロゲン原子を与え、しかる後熱処理を実施して非結合
ハロゲン原子を表面領域３から除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素原子およびドーパ
ント原子を局部的に設け、炭素原子はイオン注入により
設けることにより表面に隣接する表面領域をシリコン半
導体本体に形成して半導体デバイスを製造する方法に関
する。
ント原子を局部的に設け、炭素原子はイオン注入により
設けることにより表面に隣接する表面領域をシリコン半
導体本体に形成して半導体デバイスを製造する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】かかる方法は炭素原子を用いたイオン注
入後に半導体本体のシリコンより大きなバンドギャップ
を有する材料の表面領域を製造するのに適している。表
面領域は、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
(HBT) のエミッタ領域としてまたは "トンネル熱電子ト
ランジスタ" のバリアとして用いることができる。ドー
パント原子は表面領域の導電型を決定する作用を行う。
表面領域の材料には、炭素をイオン注入する前または注
入した後にドーパント原子を通常のように拡散または注
入することによりある導電型、すなわちｐ型またはｎ型
が与えられる。半導体本体の材料が反対の導電型を有す
る場合、ヘテロpn接合が表面領域と半導体本体との間に
形成される。かかる接合は、例えば、HBT のエミッタ−
ベース接合として機能し得る。かかるヘテロ接合が設け
られたトランジスタは高速でしかも極めて効率的であ
る。
入後に半導体本体のシリコンより大きなバンドギャップ
を有する材料の表面領域を製造するのに適している。表
面領域は、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
(HBT) のエミッタ領域としてまたは "トンネル熱電子ト
ランジスタ" のバリアとして用いることができる。ドー
パント原子は表面領域の導電型を決定する作用を行う。
表面領域の材料には、炭素をイオン注入する前または注
入した後にドーパント原子を通常のように拡散または注
入することによりある導電型、すなわちｐ型またはｎ型
が与えられる。半導体本体の材料が反対の導電型を有す
る場合、ヘテロpn接合が表面領域と半導体本体との間に
形成される。かかる接合は、例えば、HBT のエミッタ−
ベース接合として機能し得る。かかるヘテロ接合が設け
られたトランジスタは高速でしかも極めて効率的であ
る。
【０００３】米国特許第4,559,696 号明細書には上述し
た種類の方法が開示されておりこの場合表面領域が約４
×1016/cm2のドーズ量で約 100keＶのエネルギーでヒ素
および炭素イオンを注入することにより形成される。こ
れによりシリコンより大きなバンドギャップを有するｎ
型材料の表面領域が形成される。表面領域はHBT のエミ
ッタとして作用する。
た種類の方法が開示されておりこの場合表面領域が約４
×1016/cm2のドーズ量で約 100keＶのエネルギーでヒ素
および炭素イオンを注入することにより形成される。こ
れによりシリコンより大きなバンドギャップを有するｎ
型材料の表面領域が形成される。表面領域はHBT のエミ
ッタとして作用する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ヘテロ接合を有するト
ランジスタを既知の方法で形成する場合、ベース−エミ
ッタ接合中もしくはベース領域中の損傷を回復するため
またはドーパント原子を活性化しもしくは拡散するため
に炭素イオン注入後に熱処理が実際に必要であることを
確かめた。しかし、かかる熱処理後、多数の再結合中心
が表面領域に残り、ヘテロ接合トランジスタの効率およ
びスイッチング速度に悪影響を与える。さらに約 800℃
より高い温度の熱処理を用た際与えられたドーパント原
子が表面領域から拡散し、その結果炭素をイオン注入さ
れた領域およびドーパント原子をイオン注入された領域
が一致しなくなることを実際に確かめた。このように表
面領域からのドーパント原子の拡散の結果として、例え
ば、大きなバンドギャップの表面領域と小さなバンドギ
ャップの半導体本体との間の接合がｎ型およびｐ型材料
間の接合と一致しなくなるおそれが生じる。HBT のエミ
ッタベース接合の場合にはヘテロ接合の代わりに、通常
のpn接合が形成される。また比較的浅い表面領域に炭素
原子をイオン注入することは実際に困難であることを確
かめた。その理由は炭素原子がその小さな寸法のために
イオン注入中低い注入エネルギーで材料中に深く浸入す
るためであり。すなわち炭素原子は 100keＶの注入エネ
ルギーで0.3μm の深さまでシリコン半導体本体に浸入
する。
ランジスタを既知の方法で形成する場合、ベース−エミ
ッタ接合中もしくはベース領域中の損傷を回復するため
またはドーパント原子を活性化しもしくは拡散するため
に炭素イオン注入後に熱処理が実際に必要であることを
確かめた。しかし、かかる熱処理後、多数の再結合中心
が表面領域に残り、ヘテロ接合トランジスタの効率およ
びスイッチング速度に悪影響を与える。さらに約 800℃
より高い温度の熱処理を用た際与えられたドーパント原
子が表面領域から拡散し、その結果炭素をイオン注入さ
れた領域およびドーパント原子をイオン注入された領域
が一致しなくなることを実際に確かめた。このように表
面領域からのドーパント原子の拡散の結果として、例え
ば、大きなバンドギャップの表面領域と小さなバンドギ
ャップの半導体本体との間の接合がｎ型およびｐ型材料
間の接合と一致しなくなるおそれが生じる。HBT のエミ
ッタベース接合の場合にはヘテロ接合の代わりに、通常
のpn接合が形成される。また比較的浅い表面領域に炭素
原子をイオン注入することは実際に困難であることを確
かめた。その理由は炭素原子がその小さな寸法のために
イオン注入中低い注入エネルギーで材料中に深く浸入す
るためであり。すなわち炭素原子は 100keＶの注入エネ
ルギーで0.3μm の深さまでシリコン半導体本体に浸入
する。
【０００５】本発明の目的は、特に、上述した欠点を解
決することにある。
決することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明により、この目的
のための方法は炭素−ハロゲン化合物のイオンを用いた
イオン注入により炭素原子と同時にハロゲン原子を与
え、しかる後熱処理を実施して非結合ハロゲン原子を表
面領域から除去することを特徴とする。
のための方法は炭素−ハロゲン化合物のイオンを用いた
イオン注入により炭素原子と同時にハロゲン原子を与
え、しかる後熱処理を実施して非結合ハロゲン原子を表
面領域から除去することを特徴とする。
【０００７】本発明により表面領域の材料中の再結合中
心の数を約 800℃よりも高い熱処理後に著しく低くする
ことができる。非結合すなわち "ダングリング" 結合が
イオン注入中に表面領域に生じることを確かめた。これ
らのダングリング結合は電荷キャリアに対する再結合中
心を形成し得る。ハロゲン原子はSi−ハロゲン化合物の
形成によりこれらのダングリング結合を安定化する。
心の数を約 800℃よりも高い熱処理後に著しく低くする
ことができる。非結合すなわち "ダングリング" 結合が
イオン注入中に表面領域に生じることを確かめた。これ
らのダングリング結合は電荷キャリアに対する再結合中
心を形成し得る。ハロゲン原子はSi−ハロゲン化合物の
形成によりこれらのダングリング結合を安定化する。
【０００８】ドーパントがハロゲンに対してある親和性
を有するので、イオン注入された表面領域からのドーパ
ント原子の拡散は著しく減速され、その結果実際に与え
られたドーパント原子は表面領域から拡散せず "急峻
な" ドーピングプロファイルが形成される。従って大き
なバンドギャップの表面領域および小さなバンドギャッ
プの半導体本体間の接合とｎ型およびｐ型材料間の接合
とが一致し、これによりヘテロpn接合が生じる。浅いイ
オン注入が本発明により可能となり、それにもかかわら
ず比較的高い注入エネルギーを用いることができる。炭
素−ハロゲン化合物イオンはこれらの注入中に半導体本
体の表面に衝突して解離する。これにより注入エネルギ
ーが化合物の炭素およびハロゲン原子の質量に比例して
炭素およびハロゲン原子に配分される。数個の原子にわ
たるエネルギーのこの配分のために、炭素およびハロゲ
ンの浸入深さは全注入エネルギーが１つの原子に集中さ
れた場合よりも浅くなる。さらに、この配分が炭素およ
びハロゲンの質量に比例しているので、炭素およびハロ
ゲンはほとんど同一の浸入深さを有し、従って炭素およ
びハロゲン原子の双方が全表面領域にわたり与えられ
る。
を有するので、イオン注入された表面領域からのドーパ
ント原子の拡散は著しく減速され、その結果実際に与え
られたドーパント原子は表面領域から拡散せず "急峻
な" ドーピングプロファイルが形成される。従って大き
なバンドギャップの表面領域および小さなバンドギャッ
プの半導体本体間の接合とｎ型およびｐ型材料間の接合
とが一致し、これによりヘテロpn接合が生じる。浅いイ
オン注入が本発明により可能となり、それにもかかわら
ず比較的高い注入エネルギーを用いることができる。炭
素−ハロゲン化合物イオンはこれらの注入中に半導体本
体の表面に衝突して解離する。これにより注入エネルギ
ーが化合物の炭素およびハロゲン原子の質量に比例して
炭素およびハロゲン原子に配分される。数個の原子にわ
たるエネルギーのこの配分のために、炭素およびハロゲ
ンの浸入深さは全注入エネルギーが１つの原子に集中さ
れた場合よりも浅くなる。さらに、この配分が炭素およ
びハロゲンの質量に比例しているので、炭素およびハロ
ゲンはほとんど同一の浸入深さを有し、従って炭素およ
びハロゲン原子の双方が全表面領域にわたり与えられ
る。
【０００９】驚くべきことにハロゲン原子の量は臨界的
なファクタでないことを確かめた。表面領域の安定化中
にSi−ハロゲン化合物を形成するのに用いられない非結
合ハロゲン原子は、半導体本体の表面に対する拡散のた
めの熱処理により表面領域から除去される。
なファクタでないことを確かめた。表面領域の安定化中
にSi−ハロゲン化合物を形成するのに用いられない非結
合ハロゲン原子は、半導体本体の表面に対する拡散のた
めの熱処理により表面領域から除去される。
【００１０】Si−H 化合物をこれより安定なSi−F 化合
物と置換する手段としてフッ素を用いることは、シリコ
ン半導体本体上に "化学蒸着"(CVD)層の形態でHBT のエ
ミッタ領域を設ける場合に知られていることは注意すべ
きである。IEEE Trans. Electron Devices、37巻、11
号、1990年11月、2331〜2335ページ、論文 "Si Hetero-
Bipolar Transistor with a Fluorine-Doped SiC Emitt
er and a Thin, HighlyDopeed Epitaxial Base" (T.Sug
ii 等著) を参照。この場合、エミッタ領域がCVD によ
り設けられた後、一定の比率のケイ素、炭素、フッ素お
よびドーパントを有する層が設けられる。この層にはCV
D 中の温度よりも高い温度で他の熱処理が行われること
はない。かかるエミッタ領域はエミッタ領域とベース領
域の間の界面を有し、この界面は制御するのが極めて困
難である。
物と置換する手段としてフッ素を用いることは、シリコ
ン半導体本体上に "化学蒸着"(CVD)層の形態でHBT のエ
ミッタ領域を設ける場合に知られていることは注意すべ
きである。IEEE Trans. Electron Devices、37巻、11
号、1990年11月、2331〜2335ページ、論文 "Si Hetero-
Bipolar Transistor with a Fluorine-Doped SiC Emitt
er and a Thin, HighlyDopeed Epitaxial Base" (T.Sug
ii 等著) を参照。この場合、エミッタ領域がCVD によ
り設けられた後、一定の比率のケイ素、炭素、フッ素お
よびドーパントを有する層が設けられる。この層にはCV
D 中の温度よりも高い温度で他の熱処理が行われること
はない。かかるエミッタ領域はエミッタ領域とベース領
域の間の界面を有し、この界面は制御するのが極めて困
難である。
【００１１】用いるハロゲンは、例えば、フッ素、塩
素、または臭素でよい。本発明の方法ではハロゲンとし
てフッ素を用いるのが好ましい。フッ素原子は塩素また
は臭素原子より半導体本体のシリコン原子と安定な化合
物を形成し、その結果表面領域の材料は温度が高くなる
ほど一層安定となる。
素、または臭素でよい。本発明の方法ではハロゲンとし
てフッ素を用いるのが好ましい。フッ素原子は塩素また
は臭素原子より半導体本体のシリコン原子と安定な化合
物を形成し、その結果表面領域の材料は温度が高くなる
ほど一層安定となる。
【００１２】用いることができる炭素−ハロゲン化合物
の例は、２つの炭素原子を有するCF + 、 CF2 + 、 CF3 +
化合物、ハロゲンとして塩素または臭素を有する化合
物、または、例えば窒素もしくは酸素原子のような他の
原子を有する化合物である。 CF3 + イオンを炭素−ハロ
ゲン化合物のイオンとして用いる場合追加の利点が得ら
れる。すなわちイオン注入エネルギーは注入機械の所定
の加速電圧で最小になる。この理由は前記化合物が１価
の陽性であるとともに、このエネルギーが１つの炭素原
子および３つのフッ素原子に配分され、その結果原子当
たりのエネルギーが比較的低くなるからである。さら
に、 CF3 + イオンは比較的製造が容易で、そのため注入
が簡単となる。
の例は、２つの炭素原子を有するCF + 、 CF2 + 、 CF3 +
化合物、ハロゲンとして塩素または臭素を有する化合
物、または、例えば窒素もしくは酸素原子のような他の
原子を有する化合物である。 CF3 + イオンを炭素−ハロ
ゲン化合物のイオンとして用いる場合追加の利点が得ら
れる。すなわちイオン注入エネルギーは注入機械の所定
の加速電圧で最小になる。この理由は前記化合物が１価
の陽性であるとともに、このエネルギーが１つの炭素原
子および３つのフッ素原子に配分され、その結果原子当
たりのエネルギーが比較的低くなるからである。さら
に、 CF3 + イオンは比較的製造が容易で、そのため注入
が簡単となる。
【００１３】炭素−ハロゲン化合物イオンの注入は表面
下0.15μm 未満の深さまで行うのが好ましい。従ってヘ
テロ接合の深さ、すなわち表面領域の深さは0.15μm 未
満となる。半導体の表面に垂直な方向の表面領域の電気
抵抗をかかる浅い表面領域を用いて小さくすることが可
能である。従って低いエミッタ抵抗を有するHBT のエミ
ッタを形成することができ、その結果HBT における電気
損失が小さくなる。従って 100keＶの加速電圧を用いる
CF3 + イオンの注入は、例えば、ヘテロ接合まで、すな
わち表面領域の0.12μm の深さまで到達する。
下0.15μm 未満の深さまで行うのが好ましい。従ってヘ
テロ接合の深さ、すなわち表面領域の深さは0.15μm 未
満となる。半導体の表面に垂直な方向の表面領域の電気
抵抗をかかる浅い表面領域を用いて小さくすることが可
能である。従って低いエミッタ抵抗を有するHBT のエミ
ッタを形成することができ、その結果HBT における電気
損失が小さくなる。従って 100keＶの加速電圧を用いる
CF3 + イオンの注入は、例えば、ヘテロ接合まで、すな
わち表面領域の0.12μm の深さまで到達する。
【００１４】温度は熱処理中に 800℃より高く選定する
のが好ましい。過剰に注入したハロゲン原子の急速な蒸
発はかかる温度で確実にする。例えば、 900℃で５分間
の熱処理が過剰に注入したハロゲン原子の蒸発に十分で
ある。
のが好ましい。過剰に注入したハロゲン原子の急速な蒸
発はかかる温度で確実にする。例えば、 900℃で５分間
の熱処理が過剰に注入したハロゲン原子の蒸発に十分で
ある。
【００１５】ドーパント原子は拡散を介してまたは注入
および活性化により表面領域に与えられる。拡散および
活性化は高くした温度で実施する。また非結合ハロゲン
原子の除去のための熱処理はドーパント原子を拡散させ
あるいは活性化するのにも用いられる。本発明の方法で
は１回の熱処理が必要であるにすぎない。
および活性化により表面領域に与えられる。拡散および
活性化は高くした温度で実施する。また非結合ハロゲン
原子の除去のための熱処理はドーパント原子を拡散させ
あるいは活性化するのにも用いられる。本発明の方法で
は１回の熱処理が必要であるにすぎない。
【００１６】ドーパント原子は、所望により炭素原子の
注入前または後のいずれでも、与えることができる。炭
素−ハロゲン化合物のイオンを用いた注入後にドーパン
ト原子を与える場合追加の利点が得られる。すなわちイ
オン注入により表面領域の材料が実際に非晶質にされ
る。これによりドーパント原子は、例えば、 "チャネリ
ング" により表面領域よりも深く半導体本体にもはや浸
入することができない。さらに、ドーパント原子はハロ
ゲンに対するこれらの親和性により表面領域の外部にこ
れらが拡散するのを阻止される。
注入前または後のいずれでも、与えることができる。炭
素−ハロゲン化合物のイオンを用いた注入後にドーパン
ト原子を与える場合追加の利点が得られる。すなわちイ
オン注入により表面領域の材料が実際に非晶質にされ
る。これによりドーパント原子は、例えば、 "チャネリ
ング" により表面領域よりも深く半導体本体にもはや浸
入することができない。さらに、ドーパント原子はハロ
ゲンに対するこれらの親和性により表面領域の外部にこ
れらが拡散するのを阻止される。
【００１７】表面領域には、例えば、ポリシリコン層に
より接点を形成することができる。金属層と表面領域と
の接触は比較的困難である。炭素およびハロゲン原子は
表面領域に深く与えることなく半導体本体の表面に隣接
する領域内の表面領域にわずかに設け、金属層は熱処理
後に表面に設けるのが好ましい。この場合、比較的少な
い炭素およびハロゲン原子を有する領域が半導体本体の
表面に形成される。金属層との電気接続は比較的多くの
炭素およびハロゲン原子が与えられている領域を用いる
よりも前記領域を用いて良好に行うことができる。この
領域の深さは、例えば、約10nmである。金属層として、
例えば、TiW 接着層およびAl接点層を有する通常の二重
層を設けることができる。
より接点を形成することができる。金属層と表面領域と
の接触は比較的困難である。炭素およびハロゲン原子は
表面領域に深く与えることなく半導体本体の表面に隣接
する領域内の表面領域にわずかに設け、金属層は熱処理
後に表面に設けるのが好ましい。この場合、比較的少な
い炭素およびハロゲン原子を有する領域が半導体本体の
表面に形成される。金属層との電気接続は比較的多くの
炭素およびハロゲン原子が与えられている領域を用いる
よりも前記領域を用いて良好に行うことができる。この
領域の深さは、例えば、約10nmである。金属層として、
例えば、TiW 接着層およびAl接点層を有する通常の二重
層を設けることができる。
【００１８】
【実施例】次に、図面を参照して本発明を実施例により
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１９】図１は半導体デバイスを製造する１工程を
示し、この工程では炭素原子４とドーパント原子とを局
部的に設けることにより表面２に隣接する表面領域３を
シリコン半導体本体１内に形成する。炭素原子は注入に
より設けられる。
示し、この工程では炭素原子４とドーパント原子とを局
部的に設けることにより表面２に隣接する表面領域３を
シリコン半導体本体１内に形成する。炭素原子は注入に
より設けられる。
【００２０】炭素イオン４を用いた注入により表面領域
３は実際に完全に非晶質となる。その後表面領域３の材
料は半導体本体１の単結晶シリコンより大きなバンドギ
ャップを有する。ドーパント原子を拡散または注入によ
り通常の方法で与えて表面領域３の導電型（ｎまたはｐ
型）を決定する。例えば半導体本体１のドーパント原子
と反対の導電型のドーパント原子は、炭素注入の前また
は後に表面領域３に与える。従ってヘテロpn接合５を表
面領域３および半導体本体１の間に形成する。炭素およ
びドーパント原子を通常の方法、例えば、酸化物層７に
設けた窓６を介するイオン注入により局部的に与える。
ヘテロpn接合５は、例えば、ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ(HBT) のエミッタ−ベース接合として作用し得
る。順方向にイオン注入された電荷キャリアがヘテロ接
合を透過し逆方向に注入された電荷キャリアが減速され
るのでかかるトランジスタは極めて効率的である。
３は実際に完全に非晶質となる。その後表面領域３の材
料は半導体本体１の単結晶シリコンより大きなバンドギ
ャップを有する。ドーパント原子を拡散または注入によ
り通常の方法で与えて表面領域３の導電型（ｎまたはｐ
型）を決定する。例えば半導体本体１のドーパント原子
と反対の導電型のドーパント原子は、炭素注入の前また
は後に表面領域３に与える。従ってヘテロpn接合５を表
面領域３および半導体本体１の間に形成する。炭素およ
びドーパント原子を通常の方法、例えば、酸化物層７に
設けた窓６を介するイオン注入により局部的に与える。
ヘテロpn接合５は、例えば、ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ(HBT) のエミッタ−ベース接合として作用し得
る。順方向にイオン注入された電荷キャリアがヘテロ接
合を透過し逆方向に注入された電荷キャリアが減速され
るのでかかるトランジスタは極めて効率的である。
【００２１】炭素イオン４が半導体本体１中に比較的深
く浸入しヘテロpn接合５に、さらに接合５の下側の半導
体本体１にも損傷を生じさせることを実際に確かめた。
この場合、 100keＶの注入エネルギーで炭素原子がシリ
コン半導体本体１内に 0.3μm の深さに浸入してここで
シリコン格子に損傷を与える。従って、通常この比較的
深く位置する損傷を回復するのに熱処理が必要である。
熱処理は、例えば、イオン注入したドーパント原子を活
性化するのにも必要である。しかし、かかる熱処理をし
た後、多数の再結合中心が残る。結果としてヘテロ接合
を用いたトランジスタのスイッチング速度および効率は
最適値より低くなる。さらに与えたドーパント原子は約
800℃より高い温度の熱処理により表面領域３から半導
体本体１中に拡散し、その結果大きなバンドギャップお
よび小さなバンドギャップの領域の間の接合とｐ型ドー
ピングおよびｎ型ドーピングを用いた領域の間の接合と
が一致しないことを実際に確かめた。
く浸入しヘテロpn接合５に、さらに接合５の下側の半導
体本体１にも損傷を生じさせることを実際に確かめた。
この場合、 100keＶの注入エネルギーで炭素原子がシリ
コン半導体本体１内に 0.3μm の深さに浸入してここで
シリコン格子に損傷を与える。従って、通常この比較的
深く位置する損傷を回復するのに熱処理が必要である。
熱処理は、例えば、イオン注入したドーパント原子を活
性化するのにも必要である。しかし、かかる熱処理をし
た後、多数の再結合中心が残る。結果としてヘテロ接合
を用いたトランジスタのスイッチング速度および効率は
最適値より低くなる。さらに与えたドーパント原子は約
800℃より高い温度の熱処理により表面領域３から半導
体本体１中に拡散し、その結果大きなバンドギャップお
よび小さなバンドギャップの領域の間の接合とｐ型ドー
ピングおよびｎ型ドーピングを用いた領域の間の接合と
が一致しないことを実際に確かめた。
【００２２】従って、本発明によれば、炭素−ハロゲン
化合物のイオンを用いた注入により炭素原子と同時にハ
ロゲン原子を与え、しかる後熱処理を実施して非結合ハ
ロゲン原子をこの表面領域３から除去する。
化合物のイオンを用いた注入により炭素原子と同時にハ
ロゲン原子を与え、しかる後熱処理を実施して非結合ハ
ロゲン原子をこの表面領域３から除去する。
【００２３】再結合中心を形成するおそれがある、シリ
コンの非結合すなわち "ダングリング" 結合は本発明の
手段によればシリコン−ハロゲン化合物の形成により安
定化される。かかる化合物は約 800℃より高い温度で極
めて安定であり、その結果熱処理の後に再結合中心の数
が最小となる。イオン注入された表面領域３からのドー
パント原子の拡散は著しく減速される。その理由はドー
パント原子がハロゲン原子に対して著しい親和性を有す
るからである。従ってハロゲン原子の存在により著しく
制限されるドーピングプロファイルが発生し、その結果
として大きなバンドギャップおよび小さなバンドギャッ
プの領域の間の遷移がｐ型ドーピングおよびｎ型ドーピ
ングを用いた領域の間の遷移と一致しヘテロpn接合５が
形成される。本発明の方法によれば比較的大きな注入エ
ネルギーで浅いイオン注入を行うことができる。その理
由は炭素−ハロゲン化合物のイオンが半導体本体１の表
面２に衝突した際に解離するからである。これにより注
入エネルギーは化合物の炭素およびハロゲン原子にこれ
らの質量に比例して配分される。従って炭素およびハロ
ゲンは同一の浸入深さを有し、その結果炭素およびハロ
ゲンの両原子が全表面領域３にわたり与えられる。驚く
べきことにハロゲン原子の量が臨界的なファクタでない
ことを確かめた。炭素原子の量とハロゲン原子の量とが
実際に同じであるということは、前記利点を達成する上
で十分であることを実際に確かめた。表面領域３を安定
化するSi−ハロゲン化合物を形成するために用いること
のないハロゲン原子は実際に非結合である。これらのハ
ロゲン原子を熱処理により表面領域３から除去する。
コンの非結合すなわち "ダングリング" 結合は本発明の
手段によればシリコン−ハロゲン化合物の形成により安
定化される。かかる化合物は約 800℃より高い温度で極
めて安定であり、その結果熱処理の後に再結合中心の数
が最小となる。イオン注入された表面領域３からのドー
パント原子の拡散は著しく減速される。その理由はドー
パント原子がハロゲン原子に対して著しい親和性を有す
るからである。従ってハロゲン原子の存在により著しく
制限されるドーピングプロファイルが発生し、その結果
として大きなバンドギャップおよび小さなバンドギャッ
プの領域の間の遷移がｐ型ドーピングおよびｎ型ドーピ
ングを用いた領域の間の遷移と一致しヘテロpn接合５が
形成される。本発明の方法によれば比較的大きな注入エ
ネルギーで浅いイオン注入を行うことができる。その理
由は炭素−ハロゲン化合物のイオンが半導体本体１の表
面２に衝突した際に解離するからである。これにより注
入エネルギーは化合物の炭素およびハロゲン原子にこれ
らの質量に比例して配分される。従って炭素およびハロ
ゲンは同一の浸入深さを有し、その結果炭素およびハロ
ゲンの両原子が全表面領域３にわたり与えられる。驚く
べきことにハロゲン原子の量が臨界的なファクタでない
ことを確かめた。炭素原子の量とハロゲン原子の量とが
実際に同じであるということは、前記利点を達成する上
で十分であることを実際に確かめた。表面領域３を安定
化するSi−ハロゲン化合物を形成するために用いること
のないハロゲン原子は実際に非結合である。これらのハ
ロゲン原子を熱処理により表面領域３から除去する。
【００２４】用いるハロゲン原子は、例えばフッ素、塩
素、または臭素でよい。しかし、ハロゲンとしてフッ素
を用いるのが好ましい。フッ素原子は塩素または臭素原
子よりも半導体本体のシリコン原子と安定な化合物を形
成し、その結果表面領域の材料は温度が高くなるほど一
層安定となる。
素、または臭素でよい。しかし、ハロゲンとしてフッ素
を用いるのが好ましい。フッ素原子は塩素または臭素原
子よりも半導体本体のシリコン原子と安定な化合物を形
成し、その結果表面領域の材料は温度が高くなるほど一
層安定となる。
【００２５】使用することができる炭素−ハロゲン化合
物の例には、１つ、２つまたはそれより多い炭素原子を
有する化合物、ハロゲンとしてフッ素、臭素もしくは塩
素を有する化合物、または、例えば、さらに窒素もしく
は酸素原子のような他の原子を有する前記化合物が含ま
れる。また窒素および酸素原子はシリコンと比較して表
面領域３の材料のバンドギャップを増加せしめ得る。炭
素−ハロゲン化合物のイオンとして CF3 + イオンを用い
るのが好ましい。この場合イオン注入エネルギーが注入
機械の所定の加速電圧に対して最小となる。その理由は
前記化合物が一価の陽性であるとともに、前記エネルギ
ーが１つの炭素原子および３つのフッ素原子にわたって
配分され、その結果原子当たりのエネルギーが比較的低
くなるからである。さらに、イオン注入は CF3 + イオン
を用いて実施するのが比較的容易である。
物の例には、１つ、２つまたはそれより多い炭素原子を
有する化合物、ハロゲンとしてフッ素、臭素もしくは塩
素を有する化合物、または、例えば、さらに窒素もしく
は酸素原子のような他の原子を有する前記化合物が含ま
れる。また窒素および酸素原子はシリコンと比較して表
面領域３の材料のバンドギャップを増加せしめ得る。炭
素−ハロゲン化合物のイオンとして CF3 + イオンを用い
るのが好ましい。この場合イオン注入エネルギーが注入
機械の所定の加速電圧に対して最小となる。その理由は
前記化合物が一価の陽性であるとともに、前記エネルギ
ーが１つの炭素原子および３つのフッ素原子にわたって
配分され、その結果原子当たりのエネルギーが比較的低
くなるからである。さらに、イオン注入は CF3 + イオン
を用いて実施するのが比較的容易である。
【００２６】炭素−ハロゲン化合物のイオンの注入は表
面下0.15μm 未満の深さまで行うのが好ましい。従って
ヘテロpn接合５は表面２の下0.15μm 未満の深さに存在
する。表面２に垂直な方向の表面領域３の電気抵抗が表
面領域３の深さに正比例するので、表面領域３の電気抵
抗は表面領域３のわずかな深さまで小さくし得る。この
ことは特に表面領域３をHBT のエミッタ領域として用い
る場合に重要となる。従ってHBT の電気損失は比較的小
さくなる。例えば、ヘテロ接合５は 100keV の加速電圧
で CF3 + イオンを注入した場合表面２の下側0.12μm の
深さに位置する。
面下0.15μm 未満の深さまで行うのが好ましい。従って
ヘテロpn接合５は表面２の下0.15μm 未満の深さに存在
する。表面２に垂直な方向の表面領域３の電気抵抗が表
面領域３の深さに正比例するので、表面領域３の電気抵
抗は表面領域３のわずかな深さまで小さくし得る。この
ことは特に表面領域３をHBT のエミッタ領域として用い
る場合に重要となる。従ってHBT の電気損失は比較的小
さくなる。例えば、ヘテロ接合５は 100keV の加速電圧
で CF3 + イオンを注入した場合表面２の下側0.12μm の
深さに位置する。
【００２７】温度は熱処理中に 800℃より高く選択する
のが好ましい。非結合イオン注入ハロゲン原子をかかる
温度で比較的迅速に除去することができる。例えば、３
×10 16 CF3 + /cm2の注入後に５分間の 900℃での熱処理
が非結合フッ素原子を除去し表面領域３において約３×
1016フッ素原子/cm2を保持するのに十分である。
のが好ましい。非結合イオン注入ハロゲン原子をかかる
温度で比較的迅速に除去することができる。例えば、３
×10 16 CF3 + /cm2の注入後に５分間の 900℃での熱処理
が非結合フッ素原子を除去し表面領域３において約３×
1016フッ素原子/cm2を保持するのに十分である。
【００２８】ドーパント原子を拡散によりまたはイオン
注入および活性化により与える。拡散および活性化は高
くした温度で実施する。また非結合ハロゲン原子を除去
するための熱処理はドーパント原子の拡散または活性化
のためにも用いるのが好ましい。熱処理は通常の方法に
より炉中でまたはいわゆる高速熱アニール処理により実
施し得る。
注入および活性化により与える。拡散および活性化は高
くした温度で実施する。また非結合ハロゲン原子を除去
するための熱処理はドーパント原子の拡散または活性化
のためにも用いるのが好ましい。熱処理は通常の方法に
より炉中でまたはいわゆる高速熱アニール処理により実
施し得る。
【００２９】ドーパント原子は炭素原子のイオン注入前
または注入後のいずれでも与えることができる。ドーパ
ント原子を炭素−ハロゲン化合物のイオンの注入後に与
える場合追加の利点が得られる。すなわち注入は表面領
域の材料を実際に完全に非晶質にする。従ってドーパン
ト原子はシリコン格子中のチャネル（ "チャネリング"
）により表面領域３を越えて半導体本体１内に浸入で
きない。ドーパント原子を与える際ハロゲン原子が既に
存在しているので、ドーパント原子はハロゲンに対する
それらの親和性により表面領域３の外部への拡散中減速
される。
または注入後のいずれでも与えることができる。ドーパ
ント原子を炭素−ハロゲン化合物のイオンの注入後に与
える場合追加の利点が得られる。すなわち注入は表面領
域の材料を実際に完全に非晶質にする。従ってドーパン
ト原子はシリコン格子中のチャネル（ "チャネリング"
）により表面領域３を越えて半導体本体１内に浸入で
きない。ドーパント原子を与える際ハロゲン原子が既に
存在しているので、ドーパント原子はハロゲンに対する
それらの親和性により表面領域３の外部への拡散中減速
される。
【００３０】炭素およびハロゲン原子は表面領域３に深
く設けることなく半導体本体１の表面２に隣接する領域
８内にわずかに設け、金属層９は熱処理後に表面２上に
設けるのが好ましい（図２参照）。これにより比較的少
ない炭素およびハロゲン原子を有する領域８が半導体本
体の表面２に形成される。電気接続は比較的多くの炭素
およびハロゲン原子が与えられている比較的大きなバン
ドギャップを有する領域３に対するよりもかかる領域８
に対して良好に行うことができる。その理由はいわゆる
ショットキバリアのために、比較的大きなバンドギャッ
プを有する材料が金属層に接触することが困難であるか
らである。例えば、10nmの深さを有する領域８はイオン
注入エネルギーおよびドーズ量を適切に選択して、例え
ば、45keＶで５×1016/cm2の CF3 + の注入により造るこ
とができる。この領域８は熱処理後多結晶となる。この
多結晶シリコンに接点を形成するのは比較的容易であ
る。設ける金属層は、例えば、通常のアルミニウム層９
でよい。
く設けることなく半導体本体１の表面２に隣接する領域
８内にわずかに設け、金属層９は熱処理後に表面２上に
設けるのが好ましい（図２参照）。これにより比較的少
ない炭素およびハロゲン原子を有する領域８が半導体本
体の表面２に形成される。電気接続は比較的多くの炭素
およびハロゲン原子が与えられている比較的大きなバン
ドギャップを有する領域３に対するよりもかかる領域８
に対して良好に行うことができる。その理由はいわゆる
ショットキバリアのために、比較的大きなバンドギャッ
プを有する材料が金属層に接触することが困難であるか
らである。例えば、10nmの深さを有する領域８はイオン
注入エネルギーおよびドーズ量を適切に選択して、例え
ば、45keＶで５×1016/cm2の CF3 + の注入により造るこ
とができる。この領域８は熱処理後多結晶となる。この
多結晶シリコンに接点を形成するのは比較的容易であ
る。設ける金属層は、例えば、通常のアルミニウム層９
でよい。
【００３１】npn ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(H
BT) の製造を実施例として説明する。図３〜６はこのHB
T の種々の製造工程を示す。比較的多くドーピングした
（ n + ）基板12とエピタキシャル成長によりこの基板上
に設けられたわずかにドーピングした（ n- ）層13とを
有するｎ型シリコン半導体本体11には通常の方法でＢイ
オンを注入することによりベース層14が設けられる（図
３参照）。ベース層14はトランジスタのベース領域を構
成する。次の工程において、通常のホトリソグラフおよ
びエッチング技術により n- 層13およびベース層14にメ
サ構造体を形成する（図４参照）。図４のメサ構造体に
は例えば、気相からのテトラエトキシシラン(TEOS)の解
離により酸化物層15を設けることにより被覆を行う（図
５参照）。通常の技術によりこの酸化物層15中に窓16を
局部的に腐食形成する。この窓16を通して45keＶのエネ
ルギーで５×1016/cm2の CF3 + イオンの注入を行って炭
素およびフッ素原子を同時に設けることにより表面17に
隣接する表面領域18を形成する。 CF3 + イオン注入の
後、50keＶのエネルギーで５×1015P/cm2 の注入でリン
をドーパント原子として与える。これにより表面領域18
は約 0.1μm の深さとなり、炭素およびフッ素原子は表
面領域18中で深く存在せずに表面17の下側約10nmの深さ
の領域20中にわずかに存在する。次にドーパント原子を
活性化し、いかなる損傷をも回復させ、いかなる非結合
フッ素原子をも除去するために半導体デバイスを 900℃
で30分間熱処理する。熱処理後、表面領域18のフッ素濃
度は約５×1016/cm2となる。表面領域18はHBT のエミッ
タ領域として作用する。次いでエミッタ接点21からある
距離で酸化物層中に窓を設ける。この窓を通してベース
領域14に接触させるために通常の方法でＢイオン注入に
より P+ 領域23を設ける。エミッタ領域18およびベース
領域23には通常の方法で、本例ではアルミニウムより成
る接点接続体21および24をそれぞれ設ける。基板12の下
側面にもコレクタ接続体として作用する導電アルミニウ
ム層25を設ける。HBT は通常の方法で接続体フレーム上
に装着し合成材料で包み込むことにより仕上げることが
できる。
BT) の製造を実施例として説明する。図３〜６はこのHB
T の種々の製造工程を示す。比較的多くドーピングした
（ n + ）基板12とエピタキシャル成長によりこの基板上
に設けられたわずかにドーピングした（ n- ）層13とを
有するｎ型シリコン半導体本体11には通常の方法でＢイ
オンを注入することによりベース層14が設けられる（図
３参照）。ベース層14はトランジスタのベース領域を構
成する。次の工程において、通常のホトリソグラフおよ
びエッチング技術により n- 層13およびベース層14にメ
サ構造体を形成する（図４参照）。図４のメサ構造体に
は例えば、気相からのテトラエトキシシラン(TEOS)の解
離により酸化物層15を設けることにより被覆を行う（図
５参照）。通常の技術によりこの酸化物層15中に窓16を
局部的に腐食形成する。この窓16を通して45keＶのエネ
ルギーで５×1016/cm2の CF3 + イオンの注入を行って炭
素およびフッ素原子を同時に設けることにより表面17に
隣接する表面領域18を形成する。 CF3 + イオン注入の
後、50keＶのエネルギーで５×1015P/cm2 の注入でリン
をドーパント原子として与える。これにより表面領域18
は約 0.1μm の深さとなり、炭素およびフッ素原子は表
面領域18中で深く存在せずに表面17の下側約10nmの深さ
の領域20中にわずかに存在する。次にドーパント原子を
活性化し、いかなる損傷をも回復させ、いかなる非結合
フッ素原子をも除去するために半導体デバイスを 900℃
で30分間熱処理する。熱処理後、表面領域18のフッ素濃
度は約５×1016/cm2となる。表面領域18はHBT のエミッ
タ領域として作用する。次いでエミッタ接点21からある
距離で酸化物層中に窓を設ける。この窓を通してベース
領域14に接触させるために通常の方法でＢイオン注入に
より P+ 領域23を設ける。エミッタ領域18およびベース
領域23には通常の方法で、本例ではアルミニウムより成
る接点接続体21および24をそれぞれ設ける。基板12の下
側面にもコレクタ接続体として作用する導電アルミニウ
ム層25を設ける。HBT は通常の方法で接続体フレーム上
に装着し合成材料で包み込むことにより仕上げることが
できる。
【００３２】本発明は上記の例に制限されず、高効率の
ためにヘテロ接合が所望される、例えば、IC分野または
集積注入論理(I2L) に用いることもできる。シリコンよ
り大きなバンドギャップを有する表面領域の材料はトン
ネル熱電子トランジスタのバリアにも用いることができ
る。
ためにヘテロ接合が所望される、例えば、IC分野または
集積注入論理(I2L) に用いることもできる。シリコンよ
り大きなバンドギャップを有する表面領域の材料はトン
ネル熱電子トランジスタのバリアにも用いることができ
る。
【図１】本発明の方法を用いるヘテロ接合ダイオードの
製造工程を示す断面図である。
製造工程を示す断面図である。
【図２】図１の工程に続く製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の方法を用いるHBT の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図４】図３の工程に続く製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図５】図４の工程に続く製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図６】図５の工程に続く製造工程を示す断面図であ
る。
る。
１ 半導体本体 ２、17 表面 ３、18 表面領域 ４ 炭素原子 ５ ヘテロpn接合 ６、16 窓 ７、15 酸化物層 ８ 表面２に接する領域 ９ 金属層（アルミニウム層） 11 ｎ型シリコン半導体本体 12 ｎ+ 基板 13 ｎ- 層 14 ベース層（ベース領域） 21 エミッタ接点（エミッタ領域） 23 ｐ+ 領域 25 導電アルミニウム層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨゼフ ヤコブス マリア オッテンハイ ム オランダ国 ローゼンダール ツバンホー フストラート ２ (72)発明者 ヤリフ ポリティーク オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １
Claims (8)
- 【請求項１】 炭素原子およびドーパント原子を局部的
に設け、炭素原子は注入により設けることにより表面に
隣接する表面領域をシリコン半導体本体に形成して半導
体デバイスを製造するにあたり、炭素−ハロゲン化合物
のイオンを用いた注入により炭素原子と同時にハロゲン
原子を与え、しかる後熱処理を実施して非結合ハロゲン
原子をこの表面領域から除去することを特徴とする半導
体デバイスの製造方法。 - 【請求項２】 ハロゲンとしてフッ素を用いることを特
徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 炭素−ハロゲン化合物のイオンとして C
F3 + イオンを用いることを特徴とする請求項２に記載の
方法。 - 【請求項４】 炭素−ハロゲン化合物イオンの注入を表
面下0.15μm 未満の深さまで行うことを特徴とする請求
項１〜３のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項５】 温度を熱処理中に 800℃より高く選択す
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載
の方法。 - 【請求項６】 非結合ハロゲン原子を除去するための熱
処理をドーパント原子の拡散または活性化のためにも用
いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記
載の方法。 - 【請求項７】 炭素−ハロゲン化合物のイオンを注入し
た後ドーパント原子を与えることを特徴とする請求項１
〜６のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項８】 炭素およびハロゲン原子を表面領域中に
深く与えることなく半導体本体の表面に隣接する領域中
で表面領域内にわずかに与え、熱処理後表面上に金属層
を設けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項
に記載の方法。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| US5863831A (en) * | 1995-08-14 | 1999-01-26 | Advanced Materials Engineering Research, Inc. | Process for fabricating semiconductor device with shallow p-type regions using dopant compounds containing elements of high solid solubility |
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| US5891791A (en) * | 1997-05-27 | 1999-04-06 | Micron Technology, Inc. | Contamination free source for shallow low energy junction implants |
| US6452338B1 (en) | 1999-12-13 | 2002-09-17 | Semequip, Inc. | Electron beam ion source with integral low-temperature vaporizer |
| US6774019B2 (en) | 2002-05-17 | 2004-08-10 | International Business Machines Corporation | Incorporation of an impurity into a thin film |
| US6995051B1 (en) * | 2004-10-28 | 2006-02-07 | International Business Machines Corporation | Irradiation assisted reactive ion etching |
| CN104837768B (zh) * | 2012-10-12 | 2017-05-17 | 宾夕法尼亚州研究基金会 | 微米尺寸的互连Si‑C复合材料的合成 |
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Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4559696A (en) * | 1984-07-11 | 1985-12-24 | Fairchild Camera & Instrument Corporation | Ion implantation to increase emitter energy gap in bipolar transistors |
| JPS6197818A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-16 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| US4992839A (en) * | 1987-03-23 | 1991-02-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Field effect thin film transistor having a semiconductor layer formed from a polycrystal silicon film containing hydrogen atom and halogen atom and process for the preparation of the same |
| EP0350845A3 (en) * | 1988-07-12 | 1991-05-29 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device with doped regions and method for manufacturing it |
| JP2860138B2 (ja) * | 1989-03-29 | 1999-02-24 | キヤノン株式会社 | 半導体装置およびこれを用いた光電変換装置 |
| JPH0828379B2 (ja) * | 1990-05-28 | 1996-03-21 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0496273A (ja) * | 1990-08-03 | 1992-03-27 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
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- 1993-07-20 DE DE69316677T patent/DE69316677T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-07-22 US US08/095,978 patent/US5354696A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-07-23 JP JP18286093A patent/JP3405766B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010524263A (ja) * | 2007-04-10 | 2010-07-15 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 浅い接合の形成技術 |
| US9139156B2 (en) | 2008-09-30 | 2015-09-22 | Trw Airbag Systems Gmbh | Gas generator, method for the production thereof and module having a gas generator |
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| US5354696A (en) | 1994-10-11 |
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