JPH08250661A - Method for making polycrystalline silicon thin film amorphous and manufacture of polycrystalline silicon thin film resistor which uses the method - Google Patents

Method for making polycrystalline silicon thin film amorphous and manufacture of polycrystalline silicon thin film resistor which uses the method

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JPH08250661A
JPH08250661A JP4839295A JP4839295A JPH08250661A JP H08250661 A JPH08250661 A JP H08250661A JP 4839295 A JP4839295 A JP 4839295A JP 4839295 A JP4839295 A JP 4839295A JP H08250661 A JPH08250661 A JP H08250661A
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polycrystalline silicon
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Abstract

PURPOSE: To effectively obtain an amorphous state by a little dosage, and restrain all the more the variation of a resistance value. CONSTITUTION: In the method for making a polycrystalline silicon thin film amorpbous by ion implantation, the amount of implantation energy of ions is set equal to the amount of energy wherein the projection range of implanted ions 4 becomes the distance reaching the half depth position 5 of the thickness of the polycrystalline silicon film, thereby forming a continuous amorphous region 6 in the polycrystalline silicon thin film.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、多結晶シリコン薄膜
を効果的にアモルファス化する方法と、この方法を用い
て多結晶シリコン薄膜抵抗を抵抗値の再現性よく製造す
る方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for effectively amorphizing a polycrystalline silicon thin film, and a method for producing a polycrystalline silicon thin film resistor with good reproducibility of a resistance value using this method.

【0002】[0002]

【従来の技術】多結晶シリコン薄膜抵抗は、比較的高い
抵抗値が得られること、あるいは半導体基板のバイアス
変化に対して抵抗値が一定に保たれることといった好ま
しい特性があり、多用されている、この多結晶シリコン
薄膜抵抗は、絶縁物上に多結晶シリコンの薄膜を成膜
し、電気的に活性な元素をイオン注入し、その後にアニ
ールするプロセスを経て製造される。
2. Description of the Related Art Polycrystalline silicon thin film resistors are widely used because of their desirable characteristics such as relatively high resistance values and constant resistance values with respect to changes in the bias of a semiconductor substrate. This polycrystalline silicon thin film resistor is manufactured through a process of forming a thin film of polycrystalline silicon on an insulator, ion-implanting an electrically active element, and then annealing.

【0003】このとき、電気的に活性な元素のイオン注
入条件を正確にコントロールしても同一ウェハ内で抵抗
値が不均一となったり、あるいはロット間で抵抗値がば
らつくことが知られている。そして、この主たる原因
が、成膜された多結晶シリコン薄膜中の結晶粒径が同一
ウェハ内でばらついたり、あるいはロット間で結晶粒径
が異なることにあることが知られている。
At this time, it is known that even if the ion implantation conditions of the electrically active element are accurately controlled, the resistance value becomes non-uniform within the same wafer, or the resistance value varies among lots. . It is known that the main reason for this is that the crystal grain size in the formed polycrystalline silicon thin film varies within the same wafer, or the crystal grain size differs between lots.

【0004】この問題を解決するために、特開昭57−
201061号公報に記載の技術が知られている。この
技術では、成膜された多結晶シリコン薄膜に電気的に不
活性な元素をイオン注入して、一旦アモルファス化す
る。この技術を図7を参照して具体的に説明する。ま
ず、シリコンウェハ100の表面を酸化して絶縁膜(S
iO2 層)110を形成する(図(a))。その上に、
CVD法で多結晶シリコン薄膜120を成膜する(図
(b))。そして電気的に不活性な元素、この場合、シ
リコンをイオン注入して(130)。多結晶シリコン薄
膜120をアモルファス化する。その後に、抵抗値を調
整するために、電気的に活性な元素、この場合Asをイ
オン注入する(150)。そして、その後にアニールし
てアモルアファス化されたシリコン薄膜を再結晶化し、
多結晶シリコン薄膜抵抗160を得る(図(d))。多
結晶シリコン薄膜120が、一旦アモルファス化された
後に、再結晶化すると、再結晶粒径が安定化し、抵抗値
のばらつきが抑えられる。
In order to solve this problem, JP-A-57-
The technique described in Japanese Patent Publication No. 201061 is known. In this technique, an electrically inactive element is ion-implanted into the formed polycrystalline silicon thin film to once make it amorphous. This technique will be specifically described with reference to FIG. 7. First, the surface of the silicon wafer 100 is oxidized to form an insulating film (S
An iO 2 layer) 110 is formed (FIG. 4A). in addition,
A polycrystalline silicon thin film 120 is formed by the CVD method (FIG. (B)). Then, an electrically inactive element, in this case silicon, is ion-implanted (130). The polycrystalline silicon thin film 120 is made amorphous. Then, in order to adjust the resistance value, an electrically active element, in this case As, is ion-implanted (150). Then, after that, it is annealed to recrystallize the amorphous silicon thin film,
A polycrystalline silicon thin film resistor 160 is obtained (FIG. (D)). When the polycrystalline silicon thin film 120 is once amorphized and then recrystallized, the recrystallized grain size is stabilized and variation in resistance value is suppressed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が種々に研究したところ、充分な量のイオンを注入し
てアモルファス化すると、たしかに抵抗値のばらつきは
減少するものの、必要以上にイオン注入すると、今度は
注入イオンの影響により抵抗値がばらつく現象が生じて
くることがわかった。この理由は、例えば、不活性なイ
オンが活性なイオンをトラップする現象、あるいは不活
性イオンの注入によってその後のアニールによっては修
復されない欠陥が生じることによるのではないかと推定
される。
However, various researches conducted by the present inventor have revealed that when a sufficient amount of ions are implanted to amorphize, the variation of the resistance value is reduced, but if the ions are implanted more than necessary. It was found that this time, the phenomenon that the resistance value fluctuates due to the influence of implanted ions. The reason for this is presumed to be, for example, a phenomenon in which the inactive ions trap the active ions, or that the implantation of the inactive ions causes a defect that cannot be repaired by subsequent annealing.

【0006】特開昭57−201061号公報の技術
は、アモルファス化することにより、アモルファス化し
ない場合に比べると抵抗値のばらつきを抑制することに
成功しているものの、本発明者の上述の研究に照らす
と、結果的には、過剰にイオン注入しており、より好ま
しくアモルファス化すると、さらに抵抗値のばらつきを
抑制する余地を残している。本発明はこの改善余地を知
得した上で、これを改善しようとするものである。
Although the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-201061 has succeeded in suppressing the variation in resistance value by making it amorphous, as compared with the case where it is not made amorphous, the above-mentioned research by the present inventor is carried out. In light of the above, as a result, excessive ion implantation is performed, and if it is more preferably made amorphous, there is still room for suppressing variation in resistance value. The present invention is intended to improve this knowledge after knowing the room for improvement.

【0007】また、本発明者が種々に検討したところ、
効果的にアモルファス化するのに必要なイオン注入ドー
ズ量が、注入エネルギ量に依存して変化することも見い
だした。そして、特開昭57−201061号公報の技
術は、本発明者の検討の結果によれば、注入エネルギ量
が高すぎるために、より好ましい注入エネルギ量が選ば
れていれば充分にアモルファス化できるドーズ量に比し
てはるかに大きなドーズ量となっていることもわかっ
た。そして、この結果、注入イオン量が過剰となってお
り、このために抵抗値のばらつきが大きくなっている。
Further, the present inventor has made various studies,
It was also found that the dose of ion implantation required for effective amorphization changes depending on the amount of implantation energy. According to the results of the study by the present inventors, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-201061 can be sufficiently amorphized if a more preferable implantation energy amount is selected. It was also found that the dose amount was much larger than the dose amount. As a result, the amount of implanted ions becomes excessive, which causes a large variation in the resistance value.

【0008】すなわち、従来の技術は、アモルファス化
しない場合に比べると、抵抗値のばらつきを格段に抑制
することに成功しているものの、本発明者の研究の結果
によると、過剰にイオン注入されており、これによって
より好ましくイオン注入すれば得られるはずの抵抗値の
ばらつきの程度よりもなお抵抗値のばらつきが大きくな
っている。本発明は、少ないドーズ量で効果的にアモル
ファス化することを可能とし、もって抵抗値のばらつき
をさらに一層抑制しようとするものである。
That is, although the conventional technique succeeds in significantly suppressing the variation in the resistance value as compared with the case of not amorphizing, according to the result of the research by the present inventor, excessive ion implantation is performed. Therefore, the variation in the resistance value is still larger than the degree of variation in the resistance value that should be obtained by more preferable ion implantation. The present invention makes it possible to effectively amorphize with a small dose amount, thereby further suppressing variation in resistance value.

【0009】[0009]

【課題を解決するための一の手段】請求項1の発明で
は、上記の目的を達成するために、多結晶シリコン薄膜
にイオン注入することによって前記多結晶シリコン薄膜
をアモルファス化する方法において、前記イオン注入の
注入エネルギ量を、注入イオンの投影飛程が前記多結晶
シリコン薄膜の膜厚の半分の深さ位置に到達する距離と
なるエネルギ量に設定することを特徴とする多結晶シリ
コン薄膜のアモルファス化方法を創作した。
According to the invention of claim 1, in order to achieve the above object, in the method for amorphizing the polycrystalline silicon thin film by ion-implanting the polycrystalline silicon thin film, The implantation energy amount of the ion implantation is set to an energy amount such that the projected range of the implanted ions reaches a depth position which is half the film thickness of the polycrystalline silicon thin film. Created an amorphization method.

【0010】[0010]

【作用】注入エネルギ量が上述の関係に設定されている
と、多結晶シリコン薄膜の全膜厚が効果的にアモルファ
ス化され、その後に製造される多結晶薄膜抵抗の抵抗値
のばらつきが小さくなる。注入エネルギ量がこれよりも
小さいと深い部分のアモルファス化が充分に得られな
い。一方、注入エネルギ量がこれよりも大きいと、注入
イオンが多結晶シリコン薄膜をとおり抜けていく作用が
強くなり、やはりアモルファス化の効率が低くなる。前
述した特開昭57−201061号公報の技術では、注
入エネルギ量が大きすぎてアモルファス化効率が低いた
めに、上述の適切なエネルギ量で注入すればアモルファ
ス化するに足りるイオン注入ドーズ量より多くの量をイ
オン注入してアモルファス化している。上述のイオン注
入エネルギ量に設定することで過剰な量のイオン注入を
不要化できる。
When the implantation energy amount is set to the above relationship, the entire thickness of the polycrystalline silicon thin film is effectively made amorphous, and the variation in the resistance value of the polycrystalline thin film resistor manufactured thereafter is reduced. . If the implantation energy amount is smaller than this, the deep portion cannot be sufficiently amorphized. On the other hand, if the amount of implantation energy is larger than this, the action of implanted ions passing through the polycrystalline silicon thin film becomes strong, and the efficiency of amorphization becomes low. In the technique of Japanese Patent Laid-Open No. 57-201061 mentioned above, since the implantation energy amount is too large and the amorphization efficiency is low, the ion implantation dose amount which is sufficient for amorphization if the implantation is performed with the appropriate energy amount described above. Is ion-implanted to make it amorphous. By setting the above-mentioned ion implantation energy amount, an excessive amount of ion implantation can be made unnecessary.

【0011】[0011]

【課題を解決するための他の一つの手段】請求項2に記
載の発明は、多結晶シリコン薄膜にフッ素をイオン注入
することによって前記多結晶シリコン薄膜をアルファス
化する方法において、前記イオン注入のイオン注入ドー
ズ量を、イオン注入ドーズ量/前記多結晶シリコン薄膜
の膜厚で算出されるイオン注入濃度が1.0×1020cm
-3〜2.5×1020cm-3となるドーズ量に設定すること
を特徴とする多結晶シリコン薄膜のアモルファス化方法
である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of alpha-converting a polycrystalline silicon thin film by ion-implanting fluorine into the polycrystalline silicon thin film, wherein the ion implantation is performed. And the ion implantation concentration calculated by the ion implantation dose / the thickness of the polycrystalline silicon thin film is 1.0 × 10 20 cm 2.
A method for amorphizing a polycrystalline silicon thin film is characterized by setting the dose amount to be −3 to 2.5 × 10 20 cm −3 .

【0012】[0012]

【作用】イオン注入ドーズ量が上述の関係に設定されて
いると、多結晶シリコン薄膜は必要充分にアモルファス
化される一方、過剰にイオン注入されることがなく、そ
の後に製造される多結晶シリコン薄膜の抵抗値のバラツ
キが小さくなる。イオン注入ドーズ量が前記イオン注入
濃度が1.0×1020cm-3となる量よりも少ないと、ア
モルファス化が充分に行われない。一方、イオン注入ド
ーズ量が前記イオン注入濃度が2.5×1020cm-3とな
る量よりも多いとアモルファス化するのに必要以上のイ
オンが注入されるために、過剰に注入されたイオンが、
電気的に活性なイオンをトラップしたり、あるいは過剰
にイオンを注入することによって抵抗値に影響する欠陥
が発達するといった現象が生じて抵抗値をばらつかせ
る。前記した特開昭57−201061号公報の技術の
イオン注入と比較して、上述のように適切なイオン注入
ドーズ量とすると、より一層抵抗値のばらつきを抑制す
ることができる。なお、抵抗素子化した場合の抵抗値の
ばらつきを考慮すると、前記イオン注入濃度は、1.8
×1020cm-3以下であることが好ましく、より好まし
くは1.5×1020cm-3以下である。
When the ion implantation dose amount is set to the above-mentioned relation, the polycrystalline silicon thin film is made sufficiently amorphous, but is not ion-implanted excessively, and the polycrystalline silicon to be manufactured thereafter. Variations in the resistance value of the thin film are reduced. If the ion implantation dose amount is smaller than the ion implantation concentration of 1.0 × 10 20 cm −3 , amorphization is not sufficiently performed. On the other hand, if the ion implantation dose amount is larger than the ion implantation concentration of 2.5 × 10 20 cm −3 , more ions than necessary for amorphization are implanted. But,
The trapping of electrically active ions or the excessive implantation of ions causes a phenomenon in which a defect that affects the resistance value develops, and the resistance value varies. Compared with the ion implantation of the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-201061, when the ion implantation dose amount is appropriate as described above, the variation in resistance value can be further suppressed. Note that the ion implantation concentration is 1.8 in consideration of variations in resistance value when a resistance element is used.
It is preferably × 10 20 cm -3 or less, more preferably 1.5 × 10 20 cm -3 or less.

【0013】[0013]

【課題を解決するためのさらに他の手段】請求項3に記
載の発明は、多結晶シリコン薄膜を形成する工程と、フ
ッ素をイオン注入することによって前記多結晶シリコン
薄膜をアモルファス化する工程と、電気的に活性な元素
をイオン注入する工程と、熱処理することによってイオ
ン注入したシリコン薄膜を再結晶化する工程、を経て多
結晶シリコン薄膜抵抗を製造する方法において、フッ素
のイオン注入エネルギ量を、フッ素イオンの投影飛程が
前記多結晶シリコン薄膜の膜厚の半分の深さ位置に到達
する距離となるエネルギ量に設定し、イオン注入ドーズ
量を、イオン注入ドーズ量/前記膜厚で算出されるイオ
ン注入濃度が1.0×1020〜2.5×1020cm-3とな
るドーズ量に設定することを特徴とする多結晶シリコン
薄膜抵抗の製造方法である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a step of forming a polycrystalline silicon thin film, and a step of amorphizing the polycrystalline silicon thin film by ion-implanting fluorine. In the method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film resistor through a step of ion-implanting an electrically active element and a step of recrystallizing the ion-implanted silicon thin film by heat treatment, the ion implantation energy amount of fluorine is The projection range of the fluorine ions is set to an energy amount that is a distance to reach a depth position which is half the film thickness of the polycrystalline silicon thin film, and the ion implantation dose amount is calculated by the ion implantation dose amount / the film thickness. that ion implantation concentration is 1.0 × 10 20 ~2.5 × 10 20 cm -3 and manufacturing side of the polycrystalline silicon thin-film resistors and setting the dose comprising It is.

【0014】[0014]

【作用】この製造方法によると、アモルファス化するた
めのイオン注入において、注入エネルギ量とイオン注入
ドーズ量が適正に調整されているために、得られる多結
晶シリコン薄膜抵抗の抵抗値のばらつきが抑制される。
また、前記イオン注入濃度は、1.8×1020cm-3
下であることが好ましく、より好ましくは1.5×10
20cm-3以下である。
According to this manufacturing method, since the implantation energy amount and the ion implantation dose amount are properly adjusted in the ion implantation for amorphization, the variation in the resistance value of the obtained polycrystalline silicon thin film resistance is suppressed. To be done.
Further, the ion implantation concentration is preferably 1.8 × 10 20 cm −3 or less, more preferably 1.5 × 10 5.
20 cm -3 or less.

【0015】ここに、多結晶シリコン薄膜とは、シリコ
ンを主体とし、CVD法、PVD法等の公知の薄膜製造
法により成膜された多結晶薄膜をいう。この多結晶シリ
コン薄膜は、不純物元素を含まないものでも、不純物元
素を含むものであってもよい。不純物を含む薄膜として
は、例えば、CVD法による成膜と同時に不純物が導入
されたものや、あるいは、多結晶Si薄膜の製造後に不
純物が導入されたものを挙げることができる。
The term "polycrystalline silicon thin film" as used herein refers to a polycrystalline thin film mainly composed of silicon and formed by a known thin film manufacturing method such as a CVD method or a PVD method. This polycrystalline silicon thin film may not contain an impurity element or may contain an impurity element. Examples of the thin film containing impurities include those in which impurities are introduced at the same time as film formation by the CVD method, or those in which impurities are introduced after the production of a polycrystalline Si thin film.

【0016】また、本発明にいう投影飛程とは、イオン
が薄膜に入射して静止するまでに進んだ全距離の注入方
向への投影距離をいう。投影飛程は、LSS(Lindhar
d,Scharff,Schiott)理論に基づく平均投影飛程の計算
値あるいは実測値等により得ることができる。
The projection range referred to in the present invention means the projection distance in the implantation direction of the total distance that ions travel to the thin film until they stand still. The projection range is LSS (Lindhar
It can be obtained from the calculated value or the measured value of the average projected range based on the d, Scharff, Schiott) theory.

【0017】多結晶シリコン薄膜の膜厚の半分の深さ位
置とは、多結晶シリコン薄膜の表面に直接イオン注入す
る場合には、前記投影飛程が多結晶シリコン薄膜の膜厚
の半分の深さ位置である。多結晶シリコン薄膜の表面に
形成された絶縁膜等の他の膜を介して多結晶シリコン薄
膜にイオンを注入する場合にも、アモルファス化しよう
とする多結晶シリコン薄膜の膜厚の半分の深さ位置であ
る。
The depth position of half the thickness of the polycrystalline silicon thin film means that, when ions are directly implanted into the surface of the polycrystalline silicon thin film, the projection range is half the thickness of the polycrystalline silicon thin film. It is a position. Even when implanting ions into the polycrystalline silicon thin film through another film such as an insulating film formed on the surface of the polycrystalline silicon thin film, the depth is half the thickness of the polycrystalline silicon thin film to be made amorphous. The position.

【0018】なお、イオンの入射角によって、投影飛程
が膜厚の半分の深さ位置となる注入エネルギ量は異なっ
てくる。入射角が薄膜表面に対して法線方向の場合は、
投影飛程が膜厚方向に沿っているため、平均投影飛程が
膜厚の半分となるエネルギ量である。また、入射角が前
記法線方向から外れた場合には、膜厚の半分よりも長い
距離の平均投影飛程に対応する注入エネルギ量が必要と
なる。
The amount of implantation energy at which the projected range is at a depth position of half the film thickness differs depending on the incident angle of ions. If the incident angle is normal to the thin film surface,
Since the projection range is along the film thickness direction, the average projection range is the amount of energy that is half the film thickness. Further, when the incident angle deviates from the normal direction, an implantation energy amount corresponding to an average projected range of a distance longer than half the film thickness is required.

【0019】多結晶シリコン薄膜をアモルファス化する
ための注入イオンは、必要に応じて選択することができ
る。一般的には、質量が大きい元素の方が効率的にアモ
ルファス化ができる。具体的には、例えば電気的に不活
性な、フッ素(F)、アルゴン(Ar)等の元素や、半
導体薄膜を構成するケイ素(Si)等を用いることがで
きる。さらに、後者の場合には、電気的に活性な不純物
元素であるリン(P)、ホウ素(B)、ヒ素(As)等
を用いることができる。
Implanted ions for making the polycrystalline silicon thin film amorphous can be selected as required. In general, an element having a large mass can be more efficiently amorphized. Specifically, for example, an electrically inactive element such as fluorine (F) or argon (Ar), or silicon (Si) forming a semiconductor thin film can be used. Further, in the latter case, electrically active impurity elements such as phosphorus (P), boron (B), and arsenic (As) can be used.

【0020】投影飛程が多結晶シリコン薄膜の膜厚の半
分の深さ位置に一致する注入エネルギ量はイオン毎に異
なる。表1は、シリコン基板へ各種元素をイオン注入し
た場合の、LSS理論に基づく平均投影飛程とその標準
偏差の一例を示す。この表から、投影飛程を膜厚の半分
の深さ位置とする注入エネルギ量を決めることができ
る。
The implantation energy amount at which the projected range coincides with the depth position which is half the film thickness of the polycrystalline silicon thin film is different for each ion. Table 1 shows an example of the average projection range based on the LSS theory and its standard deviation when various elements are ion-implanted into a silicon substrate. From this table, it is possible to determine the amount of implantation energy that makes the projected range half the depth of the film thickness.

【表1】 [Table 1]

【0021】多結晶シリコン薄膜の膜厚の半分の深さ位
置に到達する投影飛程が得られる注入エネルギ量でイオ
ン注入すれば、薄膜に連続したアモルファス領域が効果
的に形成される。特に、膜厚にかかわらず一の注入エネ
ルギ量でアモルファス化できるため、異なるエネルギ量
での複数回のイオン注入をする必要もなく、アモルファ
ス化のためのイオン注入工程が簡略化される。
If ion implantation is performed with an implantation energy amount that can obtain a projection range that reaches a depth position half the thickness of the polycrystalline silicon thin film, a continuous amorphous region can be effectively formed in the thin film. In particular, since it can be made amorphous with one implantation energy amount regardless of the film thickness, it is not necessary to perform ion implantation a plurality of times with different energy amounts, and the ion implantation process for amorphization is simplified.

【0022】なお、本発明に係る多結晶シリコン薄膜の
アモルファス化のためのイオン注入条件(注入エネルギ
量、イオン注入ドーズ量)は、多結晶シリコン薄膜を抵
抗体に形成する場合に有効であるが、これに限定するこ
となく、シリコンの固相成長の場合のアモルファス化等
に、広く適用することができる。
The ion implantation conditions (implantation energy amount, ion implantation dose amount) for amorphizing the polycrystalline silicon thin film according to the present invention are effective when the polycrystalline silicon thin film is formed as a resistor. However, without being limited to this, it can be widely applied to amorphization in the case of solid phase growth of silicon.

【0023】また、抵抗体を形成するために電気的活性
な不純物元素をイオン注入する場合には、電気的に活性
な元素は、アモルファス化されたシリコン薄膜の再結晶
化後に注入しても、アモルファス化されたシリコン薄膜
の再結晶化前に注入しても、さらには、多結晶シリコン
薄膜をアモルファス化する前に注入してもよい。
When an electrically active impurity element is ion-implanted to form a resistor, the electrically active element may be injected after recrystallization of the amorphized silicon thin film, The implantation may be performed before recrystallization of the amorphized silicon thin film, or further before the amorphization of the polycrystalline silicon thin film.

【0024】[0024]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、適正な
イオン注入エネルギ量でイオン注入を行うことにより、
過剰な量のイオンを注入することなく効果的に多結晶シ
リコン薄膜をアモルファス化することができる。また、
請求項2に記載の発明によれば、適正なイオン注入ドー
ズ量でイオン注入を行うことにより、過剰な量のイオン
を注入することなく多結晶シリコン薄膜を効果的にアモ
ルファス化することができる。そして、これらのいずれ
の方法においても、その後に再結晶化させて、薄膜抵抗
としたときに、抵抗値のばらつきが抑制される。さら
に、請求項3に記載の発明によれば、適正なイオン注入
エネルギ量及びイオン注入ドーズ量でイオン注入して多
結晶シリコン薄膜をアモルファス化することにより、多
結晶シリコン薄膜抵抗の抵抗値のばらつきを防止して、
安定した抵抗値の抵抗素子を再現性よく製造できる。
According to the invention described in claim 1, by performing ion implantation with an appropriate amount of ion implantation energy,
The polycrystalline silicon thin film can be effectively amorphized without implanting an excessive amount of ions. Also,
According to the second aspect of the present invention, by performing the ion implantation with an appropriate ion implantation dose amount, the polycrystalline silicon thin film can be effectively amorphized without implanting an excessive amount of ions. Then, in any of these methods, when the thin film resistor is recrystallized after that, variation in resistance value is suppressed. Further, according to the invention as set forth in claim 3, the polycrystalline silicon thin film is made amorphous by ion implantation with an appropriate ion implantation energy amount and ion implantation dose amount, thereby varying the resistance value of the polycrystalline silicon thin film resistor. To prevent
A resistance element having a stable resistance value can be manufactured with good reproducibility.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明を具現化した実施例につき、図
1ないし図6に基づいて説明する。本実施例は、多結晶
シリコン薄膜の膜厚に応じたアモルファス化のための注
入エネルギ量及び注入ドーズ量についての実験例であ
り、シリコンウェハ上に多結晶シリコン薄膜抵抗素子を
形成する工程、及び得られた薄膜抵抗の評価について説
明する。まず、注入エネルギ量の膜厚依存性についての
実験結果を示す。図2には、シリコンウェハ(以下、S
iウェハという。)1上への多結晶シリコン薄膜抵抗の
製造工程が示されている。まず、図2(a)に示すSi
ウェハ1の表面を、図2(b)に示すように酸化して、
表面に所望の膜厚の絶縁性の酸化膜2を形成した。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6. This example is an experimental example of an implantation energy amount and an implantation dose amount for amorphization according to the film thickness of a polycrystalline silicon thin film, and a step of forming a polycrystalline silicon thin film resistance element on a silicon wafer, and The evaluation of the obtained thin film resistance will be described. First, experimental results on the film thickness dependence of the amount of implantation energy will be shown. In FIG. 2, a silicon wafer (hereinafter, S
It is called an i-wafer. ) 1 on top of the fabrication process of polycrystalline silicon thin film resistors. First, Si shown in FIG.
The surface of the wafer 1 is oxidized as shown in FIG.
An insulating oxide film 2 having a desired film thickness was formed on the surface.

【0026】表面に酸化膜2を形成したSiウェハ1
を、横型の減圧CVD装置に配置して、所定の膜厚の多
結晶シリコン薄膜(多結晶Si薄膜という。)3を成膜
した(図2(c)参照)。なお、本実施例では、Siウ
ェハ1を、減圧CVD装置内の炉口、炉央、炉奥の3個
所に分けて配置した。また、これらの3個所の成膜位置
のそれぞれのSiウェハ1に対して300nm及び40
0nmの2種類の膜厚の多結晶Si薄膜3を成膜した。
Si wafer 1 having an oxide film 2 formed on its surface
Was placed in a horizontal low pressure CVD apparatus, and a polycrystalline silicon thin film (referred to as a polycrystalline Si thin film) 3 having a predetermined film thickness was formed (see FIG. 2C). In the present example, the Si wafer 1 was divided into three parts, that is, the furnace opening, the furnace center, and the furnace interior in the low pressure CVD apparatus. In addition, 300 nm and 40 nm are set for each Si wafer 1 at these three film forming positions.
Polycrystalline Si thin film 3 having two kinds of film thickness of 0 nm was formed.

【0027】次に、図2(d)に示すように、この多結
晶Si薄膜3の表面のほぼ法線方向に沿って以下の条件
でフッ素4をイオン注入して、多結晶Si薄膜3にアモ
ルファス領域6を形成した。膜厚300nmの各多結晶
Si薄膜3に対しては、注入エネルギ量を40、50、
60、80keV の4種類とし、これらの注入エネルギ量
に対しそれぞれ注入ドーズ量を、3.75×1015cm-2
とした。また、膜厚400nmの各多結晶Si薄膜3に
対しては、注入エネルギ量を40、60、80keV の3
種類とし、これらの注入エネルギ量に対しそれぞれイオ
ン注入ドーズ量を、5×1015cm-2とした。なお、3.
75×1015cm-2及び5.0×1015/cm-2の注入ド
ーズ量は、それぞれ後述のようにして決定された適正ド
ーズ量である。
Next, as shown in FIG. 2 (d), fluorine 4 is ion-implanted under the following conditions along the direction substantially normal to the surface of the polycrystalline Si thin film 3 to form the polycrystalline Si thin film 3. Amorphous region 6 was formed. For each polycrystalline Si thin film 3 having a film thickness of 300 nm, the implantation energy amount is 40, 50,
There are four types, 60 and 80 keV, and the implantation dose amount for each of these implantation energy amounts is 3.75 × 10 15 cm -2.
And For each polycrystalline Si thin film 3 having a film thickness of 400 nm, the implantation energy amount is 40, 60, 80 keV
The ion implantation dose amount was set to 5 × 10 15 cm -2 with respect to these implantation energy amounts. In addition, 3.
The implantation doses of 75 × 10 15 cm −2 and 5.0 × 10 15 / cm −2 are proper doses determined as described below.

【0028】前記表1から明らかなように、フッ素の場
合、注入エネルギ量が60keV のときのLSS理論に基
づく平均投影飛程は150nmである。したがって、図
1に示すように、多結晶Si薄膜3の膜厚が300nm
の場合に、平均投影飛程は、薄膜の半分の深さ位置5に
対応する。また、同様に、同エネルギ量が80keV のと
きの平均投影飛程は200nmであり、多結晶Si薄膜
3の膜厚が400nmの場合に、平均投影飛程は薄膜の
半分の深さ位置5に対応する。
As is clear from Table 1, in the case of fluorine, the average projection range based on the LSS theory is 150 nm when the implantation energy amount is 60 keV. Therefore, as shown in FIG. 1, the thickness of the polycrystalline Si thin film 3 is 300 nm.
In this case, the average projected range corresponds to half depth position 5 of the thin film. Similarly, when the energy amount is 80 keV, the average projected range is 200 nm, and when the film thickness of the polycrystalline Si thin film 3 is 400 nm, the average projected range is at a depth position 5 which is half of the thin film. Correspond.

【0029】さて、このように形成したアモルファス領
域6を、フォトリソグラフィー及びドライエッチングに
より所望の形状に加工する。その後、乾燥O2 雰囲気
下、950℃で30分間熱処理を行い、表面に酸化膜7
を形成するとともに、アモルファス領域6を再結晶化さ
せ改めて多結晶Si薄膜8を形成した。この場合、フッ
素は、加熱によりアモルファス領域6から脱離してい
く。なお、熱処理は900℃以上が望ましい。また、N
2 雰囲気下で、熱処理を行って多結晶Si薄膜8を形成
し、さらに酸化膜7を形成してもよい。
The amorphous region 6 thus formed is processed into a desired shape by photolithography and dry etching. Then, heat treatment is performed at 950 ° C. for 30 minutes in a dry O 2 atmosphere to form an oxide film 7 on the surface.
And the amorphous region 6 was recrystallized to form the polycrystalline Si thin film 8 again. In this case, fluorine is desorbed from the amorphous region 6 by heating. The heat treatment is preferably 900 ° C. or higher. Also, N
Heat treatment may be performed in two atmospheres to form the polycrystalline Si thin film 8 and then the oxide film 7.

【0030】次に、図2(e)に示すように、不純物と
してホウ素(B)9をイオン注入によりドーピングす
る。この場合、膜厚300nmの多結晶Si薄膜8につ
いては、イオン注入エネルギ量を30keV 、イオン注入
ドーズ量を3.6×1014cm-2とした。また、膜厚40
0nmの多結晶Si薄膜8については、イオン注入エネ
ルギ量を35keV 、イオン注入ドーズ量を4.0×10
14cm-2とした。
Next, as shown in FIG. 2E, boron (B) 9 is doped as an impurity by ion implantation. In this case, for the polycrystalline Si thin film 8 having a film thickness of 300 nm, the ion implantation energy amount was 30 keV and the ion implantation dose amount was 3.6 × 10 14 cm -2 . Also, the film thickness 40
For the 0 nm polycrystalline Si thin film 8, the ion implantation energy amount is 35 keV and the ion implantation dose amount is 4.0 × 10.
It was 14 cm -2 .

【0031】次に、図2(f)に示すように層間絶縁膜
11をCVDにより、1.45μm成膜し、この後、P
OCl3 雰囲気下、950℃で30分ないし45分、リ
ン(P)の熱拡散によるドーピング工程を兼ねてアニー
リングを行い、ホウ素を電気的に活性化した。なお、窒
素雰囲気下で、同様に950℃でアニーリングすること
もできる。さらに、Al配線形成工程等を経て、抵抗素
子とした。
Next, as shown in FIG. 2 (f), an interlayer insulating film 11 is formed by CVD to a film thickness of 1.45 μm.
Annealing was performed in an OCl 3 atmosphere at 950 ° C. for 30 minutes to 45 minutes also as a doping step by thermal diffusion of phosphorus (P) to electrically activate boron. Note that annealing can also be performed at 950 ° C. in a nitrogen atmosphere in the same manner. Furthermore, a resistance element was obtained through an Al wiring forming step and the like.

【0032】このようにして形成した300nm及び4
00nmの2種類の膜厚の抵抗素子について、シート抵
抗を測定した結果を図3及び4に示す。図3及び4は、
シート抵抗の注入エネルギ依存性を示すものあるが、こ
れらから明らかなように、いずれの膜厚の抵抗素子につ
いても、成膜位置によるシート抵抗値のばらつきが小さ
くなる注入エネルギ量があることがわかった。すなわ
ち、図3より、300nmの膜厚の抵抗素子について
は、注入エネルギ量が60keV のとき、シート抵抗が10
00Ω/ □付近で、成膜位置によるばらつきが最小であ
る。換言すれば、60keV でのフッ素のイオン注入で、
多結晶Si薄膜3の全体に連続したアモルファス領域6
が形成され、この結果、その後の熱処理により熱処理条
件に対応した粒径となり、多結晶Si薄膜3の成膜時の
粒径の影響がなくなったものである。そして、この注入
エネルギ量での平均投影飛程は約150nmであり、本
実施例においては、300nmの膜厚の多結晶Si薄膜
3の半分の深さ位置に対応する。
300 nm and 4 thus formed
3 and 4 show the results of measuring the sheet resistance of the resistive elements having two kinds of film thicknesses of 00 nm. Figures 3 and 4
Although there is a dependence of the sheet resistance on the implantation energy, it is clear from these that there is an implantation energy amount that reduces the variation in the sheet resistance value depending on the film formation position in the resistance element of any film thickness. It was That is, from FIG. 3, for the resistance element having a film thickness of 300 nm, the sheet resistance is 10 when the implantation energy amount is 60 keV.
Near 00Ω / □, the variation due to the film formation position is minimal. In other words, by ion implantation of fluorine at 60 keV,
Amorphous region 6 continuous over the entire polycrystalline Si thin film 3
As a result, the grain size corresponding to the heat treatment condition is obtained by the subsequent heat treatment, and the influence of the grain size at the time of forming the polycrystalline Si thin film 3 is eliminated. The average projected range with this implantation energy amount is about 150 nm, which corresponds to a half depth position of the polycrystalline Si thin film 3 having a film thickness of 300 nm in this embodiment.

【0033】また、400nmの膜厚の抵抗素子につい
ては、注入エネルギ量が80keV のとき、シート抵抗が
750Ω/ □付近で成膜位置によるばらつきが小さくな
っている。すなわち、80keV でのフッ素のイオン注入
で、多結晶Si薄膜3の全体に連続したアモルファス領
域6が形成され、成膜時の粒径の影響がなくなったもの
である。そして、この注入エネルギ量での平均投影飛程
は約200nmであり、本実施例においては、400n
mの膜厚の多結晶Si薄膜3の半分の深さ位置に対応す
る。
With respect to the resistance element having a film thickness of 400 nm, when the implantation energy amount is 80 keV, the sheet resistance is close to 750 Ω / □ and the variation due to the film forming position is small. That is, by the fluorine ion implantation at 80 keV, a continuous amorphous region 6 was formed over the entire polycrystalline Si thin film 3, and the influence of the grain size at the time of film formation was eliminated. The average projected range with this implantation energy amount is about 200 nm, and in the present embodiment, 400 n
It corresponds to a half depth position of the polycrystalline Si thin film 3 having a film thickness of m.

【0034】このように、膜厚の半分の深さ位置に対応
する投影飛程でイオン注入を行えば、多結晶Si薄膜の
成膜時に発生するウェハ間の粒径差を低減して、ばらつ
きの低減された抵抗値を有する多結晶Si薄膜抵抗を製
造することができる。
As described above, if the ion implantation is carried out at the projection range corresponding to the depth position of half the film thickness, the grain size difference between the wafers, which occurs during the formation of the polycrystalline Si thin film, is reduced and the variation is caused. A polycrystalline Si thin film resistor having a reduced resistance value of can be manufactured.

【0035】次に、注入ドーズ量の膜厚依存性について
の実験結果を示す。本実験は、Siウェハ上に多結晶S
i薄膜抵抗素子を形成する工程、及び得られた薄膜抵抗
の評価について説明する。なお、注入エネルギ量の実験
と同様に図2を用いて説明する。本実験例においては、
先の実験例と同様の工程を採用して、Siウェハ1上に
酸化膜1を形成した後、300nmと400nmの2種
類の膜厚の多結晶Si薄膜3を、横型減圧CVD装置内
の炉口、炉央、炉奥の3個所の位置で成膜した。
Next, experimental results on the film thickness dependence of the implantation dose will be shown. In this experiment, a polycrystalline S on a Si wafer
The step of forming the i thin film resistance element and the evaluation of the obtained thin film resistance will be described. In addition, it demonstrates using FIG. 2 similarly to the experiment of the amount of implantation energy. In this experimental example,
After the oxide film 1 is formed on the Si wafer 1 by using the same process as the above experimental example, the polycrystalline Si thin film 3 having two kinds of film thicknesses of 300 nm and 400 nm is formed in the furnace in the horizontal low pressure CVD apparatus. Films were formed at three positions: the mouth, the center of the furnace, and the back of the furnace.

【0036】次に、これらの多結晶Si薄膜3の表面の
ほぼ法線方向に沿って以下の条件でフッ素4をイオン注
入して、多結晶Si薄膜3にアモルファス領域6を形成
した。膜厚300nmの各多結晶Si薄膜3に対して
は、注入エネルギ量を60keVとし、イオン注入ドーズ
量を、1×1015cm-2、3×1015cm-2、5×1015cm
-2とした。また、膜厚400nmの各多結晶Si薄膜3
に対しては、注入エネルギ量を80keV とし、イオン注
入ドーズ量を、1×1015cm-2、3×1015cm-2、4×
1015cm-2、5×1015cm-2、7×1015cm-2、10×
1015cm-2とした。
Next, the surfaces of these polycrystalline Si thin films 3 are
Ion-inject fluorine 4 under the following conditions, almost along the normal direction.
Then, an amorphous region 6 is formed on the polycrystalline Si thin film 3.
did. For each polycrystalline Si thin film 3 with a film thickness of 300 nm
Has an ion implantation dose of 60 keV.
1 x 10Fifteencm-23 x 10Fifteencm-25 x 10Fifteencm
-2And In addition, each polycrystalline Si thin film 3 having a film thickness of 400 nm
For, the implantation energy amount was set to 80 keV and ion implantation was performed.
Enter dose amount 1 × 10Fifteencm-23 x 10Fifteencm-24x
10Fifteencm-25 x 10Fifteencm-2, 7 × 10Fifteencm-210x
10Fifteencm-2And

【0037】このように形成したアモルファス領域6
を、先に実験例と同様に、フォトリソグラフィー及びド
ライエッチングにより所望の形状に加工した後、乾燥O
2 雰囲気下、950℃で30分間熱処理を行い、表面に
酸化膜7を形成するとともに、アモルファス領域6を再
結晶化させ、改めて多結晶Si薄膜8を形成した。
Amorphous region 6 thus formed
Similarly to the experimental example, was processed into a desired shape by photolithography and dry etching, and dried O
Heat treatment was performed at 950 ° C. for 30 minutes in two atmospheres to form an oxide film 7 on the surface and recrystallize the amorphous region 6 to form a polycrystalline Si thin film 8 again.

【0038】さらに、図2(e)に示すように、各多結
晶Si薄膜8に対して膜厚300nmの場合、30keV
、3.7×1014cm-2、膜厚400nmの場合、35k
eV 、3.8×1014cm-2の条件でホウ素をイオン注入
し、層間絶縁膜11を成膜後、リン(P)の熱拡散によ
るドーピング工程を兼ねてアニーリングを行い、ホウ素
を電気的に活性化した。さらに、Al配線形成工程等を
経て、抵抗素子とした。
Further, as shown in FIG. 2 (e), when the film thickness of each polycrystalline Si thin film 8 is 300 nm, 30 keV
3.7k × 10 14 cm -2 , film thickness 400 nm, 35 k
After boron ion implantation under the conditions of eV and 3.8 × 10 14 cm -2 , an interlayer insulating film 11 is formed, and then annealing is performed by also performing a doping step by thermal diffusion of phosphorus (P) to electrically charge boron. Activated. Furthermore, a resistance element was obtained through an Al wiring forming step and the like.

【0039】このようにして形成した300nm及び4
00nmの2種類の膜厚の抵抗素子について、シート抵
抗を測定した結果を図5及び6に示す。図5及び6は、
シート抵抗のイオン注入ドーズ量依存性を示すものある
が、これらから明らかなように、いずれの膜厚の抵抗素
子についても、成膜位置によるシート抵抗値のばらつき
が小さくなるイオン注入ドーズ量があることがわかっ
た。すなわち、図5より、膜厚300nmの抵抗素子の
場合には、イオン注入ドーズ量が3×1015cm-2のと
き、シート抵抗が950Ω/ □付近で、成膜位置による
ばらつきが最小である。換言すれば、3×1015cm-2
フッ素のイオン注入で、多結晶Si薄膜3の全体に連続
したアモルファス領域6が形成され、この結果、その後
の熱処理により熱処理条件に対応した粒径となり、多結
晶Si薄膜3の成膜時の粒径の影響がなくなったもので
ある。また、5×1015cm-2のときでも、1×1015cm
-2のときに比較して大幅にシート抵抗のばらつきが低減
されていが、シート抵抗そのものがキャリアのトラップ
等により増大する傾向にある。
300 nm and 4 thus formed
5 and 6 show the results of measuring the sheet resistance of the resistive elements having two kinds of film thicknesses of 00 nm. Figures 5 and 6
Although there is a dependence of the sheet resistance on the ion implantation dose amount, as is clear from these, there is an ion implantation dose amount in which the variation of the sheet resistance value depending on the film formation position becomes small for the resistive element of any film thickness. I understand. That is, from FIG. 5, in the case of a resistance element having a film thickness of 300 nm, when the ion implantation dose amount is 3 × 10 15 cm −2 , the sheet resistance is around 950 Ω / □, and the variation due to the film formation position is minimal. . In other words, the ion implantation of 3 × 10 15 cm -2 fluorine forms a continuous amorphous region 6 in the entire polycrystalline Si thin film 3, and as a result, the subsequent heat treatment results in a grain size corresponding to the heat treatment conditions. The influence of the grain size at the time of forming the polycrystalline Si thin film 3 is eliminated. Also, even at 5 × 10 15 cm -2 , 1 × 10 15 cm
The variation in sheet resistance is significantly reduced compared to the case of -2 , but the sheet resistance itself tends to increase due to carrier traps and the like.

【0040】シート抵抗のばらつきが最小となるドーズ
量3×1015cm-2を膜厚(300nm)で除してイオン
注入濃度を計算すると、1×1020cm-3となり、5×1
15cm-2の場合のイオン注入濃度は、1.67×1020
cm-3となる。
When the ion implantation concentration is calculated by dividing the dose amount 3 × 10 15 cm -2 that minimizes the variation in sheet resistance by the film thickness (300 nm), it becomes 1 × 10 20 cm -3 , which is 5 × 1.
The ion implantation concentration in the case of 0 15 cm -2 is 1.67 × 10 20
cm -3 .

【0041】一方、400nmの膜厚の抵抗素子につい
ては、イオン注入ドーズ量が4×1015cm-2ないし5×
1015cm-2のとき、シート抵抗の成膜位置によるばらつ
きが最小である。すなわち、4×1015cm-2のイオン注
入ドーズ量でのフッ素のイオン注入で、多結晶Si薄膜
3の全体に連続したアモルファス領域6が形成され、成
膜時の粒径の影響がなくなったものである。また、7×
1015cm-2及び10×1015cm-2のときでも、3×10
15cm-2以下のときと比較して、シート抵抗のばらつきは
小さくなっているが、シート抵抗が増大する傾向にあ
る。
On the other hand, for the resistance element having a film thickness of 400 nm, the ion implantation dose amount is 4 × 10 15 cm −2 to 5 ×.
At 10 15 cm -2, the variation in sheet resistance due to the film forming position is the minimum. That is, by ion implantation of fluorine at an ion implantation dose of 4 × 10 15 cm -2 , a continuous amorphous region 6 is formed over the entire polycrystalline Si thin film 3, and the influence of the grain size during film formation disappears. It is a thing. Also, 7 ×
3 x 10 even at 10 15 cm -2 and 10 x 10 15 cm -2
Compared with the case of 15 cm -2 or less, the variation in sheet resistance is smaller, but the sheet resistance tends to increase.

【0042】シート抵抗のばらつきが最小となるドーズ
量4×1015cm-2を膜厚(400nm)で除してイオン
注入濃度を計算すると、1×1020cm-3となり、5×1
15cm-2の場合のイオン注入濃度は、1.25×1020
cm-3となる。また、7×10 15cm-2のときのそれは、
1.75×1020cm-3となり、10×1015cm-2のとき
のそれは、2.5×1020cm-3となる。
Dose that minimizes variations in sheet resistance
Quantity 4 × 10Fifteencm-2Is divided by the film thickness (400 nm)
Calculated injection concentration is 1 x 1020cm-3Becomes 5 × 1
0Fifteencm-2In this case, the ion implantation concentration is 1.25 × 1020
cm-3Becomes Also, 7 × 10 Fifteencm-2When it was
1.75 x 1020cm-3Becomes 10 × 10Fifteencm-2When
2.5 × 1020cm-3Becomes

【0043】これらの結果から、いずれの膜厚について
も、イオン注入濃度が、1×1020cm-3以上であれば、
多結晶Si薄膜3において連続したアモルファス領域6
が形成がされることが明らかである。また、イオン注入
濃度が、1.7×1020cm-3付近においても、かなり安
定した抵抗値が得られ、さらに、イオン注入濃度が2.
5×1020cm-3までにおいてもばらつきの低減された抵
抗値を得ることができる。したがって、ばらつきの低減
された抵抗素子を得るには、1×1020cm-3〜2.5×
1020cm-3でのフッ素のイオン注入による多結晶Si薄
膜3のアモルファス化が好ましいことがわかった。
From these results, for any film thickness, if the ion implantation concentration is 1 × 10 20 cm −3 or more,
Amorphous region 6 continuous in the polycrystalline Si thin film 3
Is clearly formed. Further, even when the ion implantation concentration is around 1.7 × 10 20 cm −3 , a fairly stable resistance value is obtained, and further, the ion implantation concentration is 2.
It is possible to obtain a resistance value with reduced variations even up to 5 × 10 20 cm -3 . Therefore, to obtain a resistance element with reduced variation, 1 × 10 20 cm −3 to 2.5 ×
It has been found that the amorphization of the polycrystalline Si thin film 3 by ion implantation of fluorine at 10 20 cm -3 is preferable.

【0044】なお、これらの実験例では、多結晶Si薄
膜3の膜厚が300nm及び400nmの場合について
説明したが、本発明が適用できる多結晶Si薄膜の膜厚
はこれらに限定されるものではなく、膜厚が1μm(1
000nm)程度までは本発明を適用することができ
る。前記イオン注入ドーズ量にて、LSS理論のイオン
飛程より、平均飛程が多結晶シリコン膜厚×1/2で、
膜厚<(平均飛程+3×標準偏差)になるイオン注入エ
ネルギ量を選択すれば、多結晶シリコン膜厚全域にわた
り、ほぼアモルファス化が可能であるからである。
In these experimental examples, the case where the thickness of the polycrystalline Si thin film 3 is 300 nm and 400 nm has been described, but the thickness of the polycrystalline Si thin film to which the present invention can be applied is not limited thereto. The film thickness is 1 μm (1
The present invention can be applied up to about 000 nm). At the ion implantation dose amount, the average range is a polycrystalline silicon film thickness × 1/2 from the ion range of LSS theory,
This is because by selecting an ion implantation energy amount such that the film thickness <(average range + 3 × standard deviation), almost amorphous can be formed over the entire thickness of the polycrystalline silicon film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】多結晶Si薄膜のアモルファス化において、多
結晶Si薄膜の膜厚の半分の深さ位置に到達する投影飛
程となる注入エネルギ量で、イオン注入する状態を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a state in which ion implantation is performed with an implantation energy amount such that a projection range reaches a depth position which is half the film thickness of a polycrystalline Si thin film in amorphization of the polycrystalline Si thin film.

【図2】実施例1及び2における多結晶Si薄膜抵抗の
製造工程(a)〜(f)を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing manufacturing steps (a) to (f) of polycrystalline Si thin film resistors in Examples 1 and 2.

【図3】膜厚300nmの多結晶Si薄膜抵抗のシート
抵抗の、アモルファス化工程のフッ素イオン注入エネル
ギ量依存性を示すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing a sheet resistance of a polycrystalline Si thin film resistor having a film thickness of 300 nm, as a function of fluorine ion implantation energy amount in an amorphization process.

【図4】膜厚400nmの多結晶Si薄膜抵抗のシート
抵抗の、アモルファス化工程のフッ素イオン注入エネル
ギ量依存性を示すグラフ図である。
FIG. 4 is a graph showing a sheet resistance of a polycrystalline Si thin film resistor having a film thickness of 400 nm, as a function of fluorine ion implantation energy amount in an amorphization process.

【図5】膜厚300nmの多結晶Si薄膜抵抗のシート
抵抗の、アモルファス化工程のフッ素イオン注入ドーズ
量依存性を示すグラフ図である。
FIG. 5 is a graph showing the sheet resistance of a polycrystalline Si thin film resistor having a film thickness of 300 nm, as a function of fluorine ion implantation dose in the amorphization process.

【図6】膜厚400nmの多結晶Si薄膜抵抗のシート
抵抗の、アモルファス化工程のフッ素イオン注入ドーズ
量依存性を示すグラフ図である。
FIG. 6 is a graph showing the dependency of sheet resistance of a polycrystalline Si thin film resistor having a film thickness of 400 nm on the fluorine ion implantation dose amount in the amorphization process.

【図7】従来の多結晶Si薄膜抵抗の製造工程(a)〜
(d)を示す図である。
FIG. 7: Manufacturing process (a) of a conventional polycrystalline Si thin film resistor
It is a figure which shows (d).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Siウェハ 3 多結晶Si薄膜 6 アモルファス領域 1 Si wafer 3 Polycrystalline Si thin film 6 Amorphous region

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】多結晶シリコン薄膜にイオン注入すること
によって前記多結晶シリコン薄膜をアモルファス化する
方法において、前記イオン注入の注入エネルギ量を、注
入イオンの投影飛程が前記多結晶シリコン薄膜の膜厚の
半分の深さ位置に到達する距離となるエネルギ量に設定
することを特徴とする多結晶シリコン薄膜のアモルファ
ス化方法。
1. A method for amorphizing a polycrystalline silicon thin film by implanting ions into the polycrystalline silicon thin film, wherein the implantation energy amount of the ion implantation is a projection range of the implanted ions of the polycrystalline silicon thin film. A method for amorphizing a polycrystalline silicon thin film, characterized in that the amount of energy is set to a distance that reaches a depth position of half the thickness.
【請求項2】多結晶シリコン薄膜にフッ素をイオン注入
することによって前記多結晶シリコン薄膜をアルファス
化する方法において、前記イオン注入のイオン注入ドー
ズ量を、イオン注入ドーズ量/前記多結晶シリコン薄膜
の膜厚で算出されるイオン注入濃度が1.0×1020cm
-3〜2.5×1020cm-3となるドーズ量に設定すること
を特徴とする多結晶シリコン薄膜のアモルファス化方
法。
2. A method of alphasing a polycrystalline silicon thin film by ion-implanting fluorine into the polycrystalline silicon thin film, wherein the ion implantation dose amount of the ion implantation is: ion implantation dose amount / the polycrystalline silicon thin film. The ion implantation concentration calculated from the film thickness is 1.0 × 10 20 cm
A method for amorphizing a polycrystalline silicon thin film, characterized in that the dose amount is set to −3 to 2.5 × 10 20 cm −3 .
【請求項3】多結晶シリコン薄膜を形成する工程と、フ
ッ素をイオン注入することによって前記多結晶シリコン
薄膜をアモルファス化する工程と、電気的に活性な元素
をイオン注入する工程と、熱処理することによってイオ
ン注入したシリコン薄膜を再結晶化する工程、を経て多
結晶シリコン薄膜抵抗を製造する方法において、フッ素
のイオン注入エネルギ量を、フッ素イオンの投影飛程が
前記多結晶シリコン薄膜の膜厚の半分の深さ位置に到達
する距離となるエネルギ量に設定し、イオン注入ドーズ
量を、イオン注入ドーズ量/前記膜厚で算出されるイオ
ン注入濃度が1.0×1020〜2.5×1020cm-3とな
るドーズ量に設定することを特徴とする多結晶シリコン
薄膜抵抗の製造方法。
3. A step of forming a polycrystalline silicon thin film, a step of amorphizing the polycrystalline silicon thin film by ion-implanting fluorine, a step of ion-implanting an electrically active element, and a heat treatment. In the method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film resistor through a step of recrystallizing the ion-implanted silicon thin film by the method, the ion implantation energy amount of fluorine is set to the projection range of the fluorine ions of the film thickness of the polycrystalline silicon thin film. The energy amount is set to be a distance to reach the half depth position, and the ion implantation dose amount is determined by the ion implantation dose amount / the film thickness, and the ion implantation concentration is 1.0 × 10 20 to 2.5 ×. A method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film resistor, characterized in that the dose amount is set to 10 20 cm -3 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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