JPH0817845A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0817845A
JPH0817845A JP17358894A JP17358894A JPH0817845A JP H0817845 A JPH0817845 A JP H0817845A JP 17358894 A JP17358894 A JP 17358894A JP 17358894 A JP17358894 A JP 17358894A JP H0817845 A JPH0817845 A JP H0817845A
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JP
Japan
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film
semiconductor device
sipos
polysilicon
manufacturing
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JP17358894A
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Inventor
Shinichi Araki
新一 荒木
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ウオツシユドエミツタポリシリコン層を有する
半導体装置において、容易に固相エピタキシヤルの発生
を抑制する。 【構成】半導体基板1とウオツシユドエミツタポリシリ
コン層4Aとの間にポリシリコンに酸素をドーピングし
てなる SIPOS(Semi-Insulating-Polycristaline-Silic
on)膜10Aを設けるようにしたことにより、容易に固
相エピタキシヤルの発生を抑制し得、安定した特性の半
導体装置12を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術(図5) 発明が解決しようとする課題(図6〜図8) 課題を解決するための手段(図1〜図4) 作用(図1) 実施例(図1〜図4) 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関し、特にウオツシユドエミツタポリシリコン層
を有する半導体装置及びその製造方法に適用して好適な
ものである。
【0003】
【従来の技術】従来、ウオツシユドエミツタポリシリコ
ン層を有する半導体装置は、図5に示すような工程によ
り製造される。すなわち先ず図5(A)のように、シリ
コン基板1の表面に酸化膜でなる絶縁層2を成膜し、こ
の絶縁層2にエミツタ電極形成のためのコンタクトホー
ル3を空ける。
【0004】次に図5(B)に示すように、コンタクト
ホール3が埋め込まれるようにポリシリコン層4を堆積
させる。次に図5(C)に示すように、ポリシリコン層
4を通してコンタクトホール3に不純物(例えばA
+ )をイオン注入し、熱拡散処理を施すことにより、
+ 層5を生成する。この結果ウオツシユドエミツタポ
リシリコン層6を有する半導体装置7を得ることができ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、かかる構成
の半導体装置7においては、熱拡散処理後、ポリシリコ
ン層4が再結晶してウオツシユドエミツタポリシリコン
層6となる際、下地のシリコン基板1の結晶方位と同方
位の結晶となり、固相エピタキシヤルが形成される場合
がある。この固相エピタキシヤルは1個のトランジスタ
でみた場合には、特に問題はないが、全てのトランジス
タに同じような固相エピタキシヤルを生成することは非
常に困難なため、このようなトランジスタを複数個用い
て回路を構成する場合に回路として所望の特性を得難い
問題がある。
【0006】例えば固相エピタキシヤルが形成されたト
ランジスタと、それが形成されないトランジスタとの間
では、トランジスタ特性のばらつきは、直流電流増幅率
FEでほぼ20〔%〕にもなる。かかる課題を解決する一
つの方法として従来、図6に示すように、予めコンタク
トホール3の位置に自然酸化膜8を形成し、次にポリシ
リコン層4を形成した後、イオン注入及び熱拡散処理を
施すようにしたものがある。この方法によれば、ポリシ
リコン層4とシリコン基板1との間に自然酸化膜8が存
在するため、固相エピタキシヤルの生成を回避でき安定
したウオツシユドエミツタポリシリコン層9を生成する
ことができる。
【0007】ところが、この方法においては、実際上自
然酸化膜8の厚みをほぼ 1.2〔nm〕程度に成膜する必要
がある。しかしながら、自然酸化膜8の成膜条件は、処
理液の安定度や放置時間に大きく左右されるため、所望
の厚みの自然酸化膜8を生成するのは非常に困難な問題
がある。すなわち自然酸化膜8は例えば以下のようなウ
エツト酸化処理を施すことにより生成することができ
る。すなわち先ず(HF:H2 O=1:20)によりシ
リコン基板1表面をライトエツチンすることによりSi
2 膜を除去し、次に(NH4 OH:H2 2 :H2
=1:2:7)による湿式酸化、(HCl:H2 2
2 O=1:1:8)による湿式酸化を順次施す。この
後所定時間放置することにより 1.2〔nm〕程度の自然酸
化膜8が生成される。
【0008】ここでウエツト酸化処理後の放置時間と自
然酸化膜8の膜厚の関係は図7に示すようになり、目的
とする1.2 〔nm〕程度の自然酸化膜8を得るためには、
数十分レベルの作業をしなけらればならない。またウエ
ツト酸化処理後の放置時間とラテラルpnpトランジス
タの直流電流増幅率hFEとの関係は図8に示すように、
ウエツト酸化処理直後ではhFEが 240なのに対して、24
時間後にはhFEが 290に達し、ほぼ20〔%〕の変化が生
じる。かくして、このように自然酸化膜8を用いて固相
エピタキシヤルの発生を回避する方法においても、所望
の特性を有するトランジスタを得ることは実際上困難な
問題があつた。
【0009】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、ウオツシユドエミツタポリシリコン層を有する半導
体装置において、容易に固相エピタキシヤルの発生を抑
制し得る半導体装置及びその製造方法を提案しようとす
るものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、半導体基板1の表面にウオツシユ
ドエミツタポリシリコン層4Aを有する半導体装置12
において、半導体基板1とウオツシユドエミツタポリシ
リコン層4Aとの間にポリシリコンに酸素をドーピング
してなる SIPOS(Semi-Insulating-Polycristaline-Sil
icon)膜10Aを備えるようにする。
【0011】また本発明においては、 SIPOS膜10A
は、 0.4〔nm〕〜 1.7〔nm〕の膜厚でなるようにする。
【0012】また本発明においては、半導体基板1の表
面にウオツシユドエミツタポリシリコン層4Aを有する
半導体装置12を製造する半導体装置の製造方法におい
て、半導体基板1の表面に SIPOS(Semi-Insulating-Po
lycristaline-Silicon)膜10を成膜し、 SIPOS膜10
の表面にポリシリコン膜4を成膜し、ポリシリコン膜4
の表面側からイオン注入及び熱処理を施すようにする。
【0013】また本発明においては、 SIPOS膜10を、
630〔°C〕以下の温度範囲において成膜するようにす
る。
【0014】また本発明においては、ポリシリコン膜4
を、 630〔°C〕以下の温度範囲若しくは、温度の上昇
及び下降を繰り返しながら成膜するようにする。
【0015】また本発明においては、 SIPOS膜10をC
VD法によつて成膜する場合、成膜真空度を 300〔pa〕
以下に設定して成膜するようにする。
【0016】また本発明においては、 SIPOS膜10をC
VD法によつて成膜する場合、膜中酸素濃度を 8〔 atm
%〕以下に設定して成膜するようにする。
【0017】さらに本発明においては、 SIPOS膜10を
CVD法によつて成膜する場合、成膜真空度を 300〔p
a〕以下に設定すると共に膜中酸素濃度を 8〔 atm%〕
以下に設定して成膜するようにする。
【0018】
【作用】SIPOS膜10によつて半導体基板1とポリシリ
コン層4との間に界面ができることにより、イオン注入
及び熱処理を施してウオツシユドエミツタポリシリコン
層4Aを作る際、固相エピタキシヤルの発生を防ぐこと
ができる。また SIPOS膜10は所定の条件下で容易に固
相エピタキシヤルの発生を防止できる性能のものを成膜
できる。この結果容易に固相エピタキシヤルの発生を抑
制し得る安定した特性の半導体装置12を得ることがで
きる。
【0019】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0020】図5との対応部分に同一符号を付して示す
図1は、本発明による半導体装置の製造方法を適用して
ポリシリコンウオツシユドエミツタ層を生成する際の製
造過程を示し、シリコン基板1上の絶縁層2に空けられ
たコンタクトホール3に SIPOS(Semi-Insulating-Poly
cristaline-Silicon)膜10及びポリシリコン膜4を順
次積層するように成膜した後、イオン注入及び熱拡散処
理を施すようになされている。
【0021】これによりポリシリコン膜4直下にSiO
2 の性質に非常に良く似た SIPOS膜10が存在するた
め、シリコン基板1表面とポリシリコン膜4との間に安
定した界面ができ、イオン注入及び熱拡散後の固相エピ
タキシヤルの生成を防ぐことができる。この結果ウオツ
シユドエミツタポリシリコン層11を有する安定した特
性の半導体装置12を得ることができる。また SIPOS膜
10は半絶縁膜として機能する膜厚の許容範囲が、従来
の自然酸化膜と比して格段に広いことにより、自然酸化
膜を生成するときのような厳密な作業工程を必要とせず
に、所望の膜厚の SIPOS膜10を容易に成膜できる。
【0022】実施例の場合、 SIPOS膜10の膜厚は、0.
4 〜 1.7〔nm〕の範囲に選定されている。ここで SIPOS
膜10及びポリシリコン膜4は、CVD(Chemical Vap
or Deposition )法によつて成膜する。実際上、 SIPOS
膜10及びポリシリコン膜4は620 〔°C〕かつ80〔p
a〕の条件下で、SiH4 を 125〔cc/min〕で供給する
と共にN2 Oを 5〔cc/min〕で供給することにより SIP
OS膜10を生膜した後、620〔°C〕かつ60〔pa〕の条
件下で、SiH4 を 125〔cc/min〕で供給することによ
りポリシリコン膜4を生膜する。すなわち SIPOS膜10
及びポリシリコン膜4を連続成長により成膜する。
【0023】実験によれば、 SIPOS膜10中の酸素濃度
と SIPOS膜10の抵抗値との関係は図2に示すようにな
る。図2から分かるように所望の抵抗値( 1×1011〜 2
×1011〔ρs〕)を得るためには 8〔atm %〕以下の酸
素濃度が必要となる。また成長温度と成長速度との関係
は図3に示すようになる。図3から分かるように所望の
成長速度( 5〔nm/min〕以下)を得るためには成長温度
を 630〔°C〕以下にする必要がある。
【0024】またDepo真空度と SIPOS膜10中の酸素濃
度との関係は図4に示すようになり、この図からも分か
るように、 630〔°C〕以下の成長温度で 8〔atm
%〕以下の酸素濃度を得るためにはDepo真空度を 300
〔pa〕以下にする必要がある。これらを考慮して、実
施例の場合、 SIPOS膜10の成膜条件として、酸素濃度
を 8〔atm %〕以下、成長温度を 630〔°C〕以下、De
po真空度を 300〔pa〕以下に選定することにより、安定
した制御の下で所望の膜中酸素濃度及び所望の膜厚の S
IPOS膜10を成膜することができる。
【0025】以上の構成によれば、シリコン基板1とポ
リシリコン膜4との間に SIPOS膜10を設けたことによ
り、容易に固相エピタキシヤルの発生を防ぐことがで
き、安定した特性の半導体装置12を得ることができ
る。
【0026】なお上述の実施例においては、 SIPOS膜1
0の成膜条件として、酸素濃度を 8〔atm %〕以下、成
長温度を 630〔°C〕以下、Depo真空度を 300〔pa〕以
下に選定するようにした場合について述べたが、 SIPOS
膜10の成膜条件はこの他の条件を用いるようにしても
よい。
【0027】また上述の実施例においては、620 〔°
C〕かつ60〔pa〕の条件下で、SiH4 を 125〔cc/mi
n〕で供給することによりポリシリコン膜4を成膜する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ポリシ
リコン膜4の成膜条件はこの他の条件を用いるようにし
ても良い。例えば SIPOS膜10を成膜したときの温度近
傍で温度の上昇及び下降を繰り返すことによりポリシリ
コン膜4を成膜するようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、半導体基
板の表面にウオツシユドエミツタポリシリコン層を有す
る半導体装置において、半導体基板とウオツシユドエミ
ツタポリシリコン層との間にポリシリコンに酸素をドー
ピングしてなる SIPOS(Semi-Insulating-Polycristali
ne-Silicon)膜を設けるようにしたことにより、容易に
固相エピタキシヤルの発生を抑制し得、安定した特性の
半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の製造過程についての
一実施例を示す断面図である。
【図2】SIPOS膜中酸素濃度と SIPOS膜の抵抗との関係
を示す特性曲線図である。
【図3】SIPOS膜の成長温度と成長速度の関係を示す特
性曲線図である。
【図4】Depo真空度と膜中酸素濃度の関係を示す特性曲
線図である。
【図5】従来のウオツシユドエミツタポリシリコン層を
有する半導体装置の製造過程を示す断面図である。
【図6】自然酸化膜を用いた場合の半導体装置の製造過
程を示す断面図である。
【図7】放置時間と自然酸化膜厚の関係を示す特性曲線
図である。
【図8】放置時間と直流電流増幅率の関係を示す特性曲
線図である。
【符号の説明】
1……シリコン基板、2……絶縁層、3……コンタクト
ホール、4……ポリシリコン層、4A、9……ウオツシ
ユドエミツタポリシリコン層、5……N+ 層、6……自
然酸化膜、7、12……半導体装置、10…… SIPOS
膜。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の表面にウオツシユドエミツタ
    ポリシリコン層を有する半導体装置において、 上記半導体基板と上記ウオツシユドエミツタポリシリコ
    ン層との間にポリシリコンに酸素をドーピングしてなる
    SIPOS(Semi-Insulating-Polycristaline-Silicon)膜
    を具えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】上記 SIPOS膜は、 0.4〔nm〕〜 1.7〔nm〕
    の膜厚でなることを特徴とする請求項1に記載の半導体
    装置。
  3. 【請求項3】半導体基板の表面にウオツシユドエミツタ
    ポリシリコン層を有する半導体装置を製造する半導体装
    置の製造方法において、 上記半導体基板の表面に SIPOS(Semi-Insulating-Poly
    cristaline-Silicon)膜を成膜し、 上記 SIPOS膜の表面にポリシリコン膜を成膜し、 上記ポリシリコン膜の表面側からイオンを注入した後、
    熱処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】上記 SIPOS膜を、 630〔°C〕以下の温度
    範囲において成膜することを特徴とする請求項3に記載
    の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】上記ポリシリコン膜を、 630〔°C〕以下
    の温度範囲若しくは、温度の上昇及び下降を繰り返しな
    がら成膜することを特徴とする請求項3に記載の半導体
    装置の製造方法。
  6. 【請求項6】上記 SIPOS膜をCVD(Chemical Vapor D
    eposition )法によつて成膜する場合、成膜真空度を 3
    00〔pa〕以下に設定して成膜することを特徴とする請求
    項3に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】上記 SIPOS膜をCVD(Chemical Vapor D
    eposition )法によつて成膜する場合、膜中酸素濃度を
    8〔 atm%〕以下に設定して成膜することを特徴とする
    請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】上記 SIPOS膜をCVD(Chemical Vapor D
    eposition )法によつて成膜する場合、成膜真空度を 3
    00〔pa〕以下に設定すると共に膜中酸素濃度を 8〔 atm
    %〕以下に設定して成膜することを特徴とする請求項3
    に記載の半導体装置の製造方法。
JP17358894A 1994-06-30 1994-06-30 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH0817845A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6399450B1 (en) * 2000-07-05 2002-06-04 Advanced Micro Devices, Inc. Low thermal budget process for manufacturing MOS transistors having elevated source and drain regions
US6403434B1 (en) 2001-02-09 2002-06-11 Advanced Micro Devices, Inc. Process for manufacturing MOS transistors having elevated source and drain regions and a high-k gate dielectric
US6495437B1 (en) 2001-02-09 2002-12-17 Advanced Micro Devices, Inc. Low temperature process to locally form high-k gate dielectrics
US6551885B1 (en) 2001-02-09 2003-04-22 Advanced Micro Devices, Inc. Low temperature process for a thin film transistor
US6756277B1 (en) 2001-02-09 2004-06-29 Advanced Micro Devices, Inc. Replacement gate process for transistors having elevated source and drain regions
US6787424B1 (en) 2001-02-09 2004-09-07 Advanced Micro Devices, Inc. Fully depleted SOI transistor with elevated source and drain

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