JPS60245131A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS60245131A
JPS60245131A JP10099984A JP10099984A JPS60245131A JP S60245131 A JPS60245131 A JP S60245131A JP 10099984 A JP10099984 A JP 10099984A JP 10099984 A JP10099984 A JP 10099984A JP S60245131 A JPS60245131 A JP S60245131A
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JP
Japan
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silicon layer
layer
amorphous silicon
semiconductor device
manufacturing
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Pending
Application number
JP10099984A
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English (en)
Inventor
Kazuya Kikuchi
菊池 和也
Tsutomu Fujita
勉 藤田
Tadanaka Yoneda
米田 忠央
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • H01L21/2257Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer being silicon or silicide or SIPOS, e.g. polysilicon, porous silicon

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法、そのうち特に浅い拡散
層の形成方法に関するものである。
イク+1 従粱フ構成とその問題点 集積回路の微細化が進むにつれて、半導体基板(Si 
基板)中に浅い拡散層を形成することが重要な問題とな
ってきている。しかし、Si 基板に直接イオン注入に
より例えばボロンを注入した場合、第1図に示すように
ボロンの不純物濃度分布Aはチャネリング効果により分
布にテールBを生じ、浅い接合形成には問題がある。そ
こで、チャネリング効果によるテールをなくする方法と
して、第2図に示すようなSi 基板表面を非晶質化す
る方法が提案されている。第2図は、従来の非晶質層を
用いたP拡散層の形成方法の一例を示す。
N形S1 基板1にイオン注入によりStを注入し、S
i基板10表面層を非晶質化し非晶質シリコン層2を形
成する(第2図a)。
次に、イオン注入により非晶質シリコン層2にボロンを
注入し、ボロンドープド非晶質シリコン層3を形成する
(第2図b)。
次に、熱処理(アニール)を施すことによって、非晶質
シリコン層3を再結晶化すれば、第2図Cの如きP拡散
層4が形成できる。
上記第2図す、cにおける不純物濃度分布を第3図に示
す。第3図aは、第2図すにおける不純物濃度分布で、
Si 基板1の表面に非晶質シリコン層2を形成後、ボ
ロンを注入したときのボロン不純物濃度Cを示す。第3
図すは、第2図Cにおける不純物濃度分布で、熱処理に
より非晶質シリコン層2を再結晶化したときのP拡散層
4のボロン不純物濃度分布を示す。第3図a、bにおい
て、DはSt基板1の不純物濃度分布を示す。
以上、第2図の方法によれば、第3図の不純物濃度分布
かられかるよう妃、イオン注入の際のチャネリング効果
によるテールは抑制することができる。
しかし、第2図に示す製造方法には、次のような問題点
がある。
(1)第3図すに示すように、P拡散層4の拡散深さE
は、イオン注入時の不純物濃度分布で決まり、チャネリ
ング効果を抑制しても、それ以上浅く形成することは不
可能である。
(2)非晶質シリコン層3中にイオン注入した後、熱処
理により再結晶化しP拡散層4を形成するため、リーク
電流が多くなる。これは、非晶質シリコン層3が完全に
は、再結晶化により単結晶にならないためである。
以上のように、第1図に示す従来の製造方法では、拡散
深さが浅く、しかも、電気特性の良い拡散層を形成する
のが困難であった。
発明の目的 本発明は、このような従来の問題に鑑み、これらの問題
を解決した拡散深さが浅く、しかも、電気特性の良い拡
散層の製造方法を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明は、半導体単結晶シリコン基板上に多結晶シリコ
ン層及び非晶質シリコン層を形成後、所望の不純物をイ
オン注入し、熱処理により前記半導体単結晶シリコン基
板中に拡散層を形成することを特徴とするものである。
以下、本発明を実施例を用いて詳しく説明する。
実施例の説明 (実施例1) 第4図に1本発明にかかる拡散層の形成方法の第1の実
施例を示す。
N形St基板11上に所望の膜厚を有する多結晶シリコ
ン層12をCVD法で形成する(第4図a)。
次に、多結晶シリコン層12上に所望の膜厚を有fる非
晶質シリコン層(アモルファスシリコン7 層)13をプラズマCVD法で形成する。次に、非晶質
シリコン層13にイオン注入で例えばボロンを注入し、
ボロンドープド非晶質シリコン層13Aを形成する(第
4図b)。このときの不純物濃度分布を第5図aに示す
。第6図aにおいて、13Aはボロンドープド非晶質シ
リコン層、13は非晶質シリコン層、12は多結晶シリ
コン層、11は単結晶St基板、Fはボロンの不純物濃
度分布、Gは単結晶St基板11の不純物濃度分布を示
す。
このとき、ボロンの注入エネルギーは、ボロンの不純物
濃度分布Fのテールが単結晶St基板11の表面に達し
ない条件で行なえば良い。
次に、熱処理を施こせば、ボロンドープド非晶質シリコ
ン層13A及び非晶質シリコン層13は、多結晶化が進
むと同時にボロンの拡散が進みボロンドープド多結晶シ
リコン層14となる。それと同時に、多結晶シリコン層
12中にもボロンの拡散が進み、ボロンドープド多結晶
シリコン層12Aになる。このボロンドープド多結晶シ
リコン層14及び12Aを拡散源として単結晶Si基板
11に拡散すれば、第4図Cの如き非常に拡散深さの浅
いP拡散層15が得られる。このときの不純物濃度分布
を第6図すに示す。第5図すにおいて、14及び12A
はボロンドープド多結晶シリコン層、11は単結晶シリ
コン基板、Gは単結晶Si基板11の不純物濃度分布、
Fはボロンの不純物濃度分布、■は単結晶81基板11
中のP拡散層15の拡散深さを示す。
上記第1の実施例において、多結晶シリコン層中の拡散
は、単結晶St基板中に比べて非常に速く、低温で、し
かも、短時間のうちに拡散が進み、第5図すの如く高濃
度のボロンを有するドープド多結晶シリコン層12A及
び14となる。このボロンドープド多結晶シリコン層1
2A及び14を拡散源として、単結晶シリコン基板11
中にボロンを拡散するため、第6図すの如く、テールの
急峻なボロンの不純物濃度分布Hを有し、しかも、拡散
深さ■の浅いP拡散層15を形成することができる。
(実施例2) 9 ″ 次に、本発明にかかる拡散層の形成方法の第2の実施例
を第6図に示す。
N形St基板21上に所望の膜厚を有する多結晶シリコ
ン層22をCVD法で形成する(第6図a)。
次に、多結晶シリコン層22の所望の深さまで非晶質化
し、非晶質シリコン層23を形成する。
非晶質化する方法としては、多結晶シリコン層22中に
イオン注入で例えばSt、Ar などを注入し、非晶質
シリコン層23を形成することができる。
次に、非晶質シリコン層23にイオン注入で例えばボロ
ンを注入し、ボロンドープド非晶質シリコン層23Aを
形成する(第6図b)。このときの不純物濃度分布は、
第1の実施例の第5図aの分布と同様になる。このとき
、ボロンの注入エネルギーは、ボロンの不純物濃度分布
のテールが単結晶St基板21の表面に達しない条件で
行なうと良い。
次に、熱処理を施こせば、ボロンドープド非晶質シリコ
ン層23A及び非晶質シリコン層231d、io’ゝ 
・ 多結晶化が進むと同時にボロンの拡散が進みボロが進み
、ボロンドープド多結晶シリコン層22Aになる。この
ボロンドープド多結晶シリコン層24及び22Aを拡散
源として単結晶Si基板21に拡散すれば、第6図Cの
如き非常に拡散深さの浅いP拡散層26が得られる。こ
のときの不純物濃度分布は、第1の実施例の第6図すの
分布と同様となり、テールのない急峻なボロンの不純物
濃度分布を有し、しかも、拡散深さの浅いP拡散層25
を形成することができる。
以上、第1及び第2の実施例において、熱処理方法とし
ては、電気炉アニール、電子ビームアニール、ランプア
ニール、レーザーアニールfxどKよシ短時間行なえば
良い。
また、注入不純物としてボロンを用いて説明したが、他
のどの注入不純物のイオン注入においても同様な結果が
得られる。
中発明の効果 11 ・ 以上の本発明によれば、次のような効果が得られる。
(1)単結晶Si基板、多結晶シリコン層、非晶質シリ
コン層の3層構造にすることによって、イオン注入した
際のチャネリング効果によるテールの発生を抑制するこ
とができる。なぜならば、イオン注入した際、まず、非
晶質シリコン層によってチャネリング効果が抑制される
。たとえ、非晶質シリコン層中でチャネリング効果が完
全に抑制されなくても、非晶質シリコン層と多結晶シリ
コン層の界面、多結晶シリコン層中、多結晶シリコン層
と単結晶シリコン層の界面において抑制される。
従って、非晶質シリコン層及び多結晶シリコン層の膜厚
が薄くても、チャネリング効果によるテールの発生抑制
には、十分効果がある。
(2)高濃度の安定した拡散源を形成することができる
。なぜならば、非晶質シリコン層に不純物をイオン注入
した後、熱処理を施すことによって多結晶化と同時に拡
散が進み、下部の多結晶シリコン層中にも非常に速く拡
散が進む。したがって、非晶質シリコン層及び多結晶シ
リコン層は、低温で、しかも、短時間のうちに高濃度の
不純物を含むドープド多結晶シリコン層となり、安定な
拡散源と々る。
(3)不純物濃度分布のテールが非常に急峻で、しかも
、拡散深さの浅い拡散層を形成することができる。なぜ
ならば、イオン注入で形成したドープド多結晶シリコン
層を拡散源として拡散するため、直接単結晶Si基板中
にイオン注入したときのような注入不純物濃度分布によ
る影響がなくなる。
(4)非晶質シリコン層を形成する際の単結晶シリコン
層へのダメージ、損傷、汚染がない。なぜならば、第1
の実施例では、多結晶シリコン層上に非晶質シリコン層
を形成するので、プラズマCVDにより非晶質シリコン
層形成の際の影響を受けない。捷た、第2の実施例では
、多結晶シリコン層の表面を非晶質化するため、非晶質
化の際のイオン注入による影響を受けない。
13”−’ (6)直接単結晶シリコン層を非晶質化したり、イオン
注入したシしないので電気特性の良い拡散層を形成する
ことができる。
以上の如く、本発明は、拡散深さが浅く、且つ、不純物
濃度分布のテールが急峻で、しかも、電気特性の良い拡
散層を形成することができるため、集積回路の微細化、
高密度化に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の製造方法で形成した拡散層の不純物濃度
分布図、第2図a−aは従来の拡散層の製造工程断面図
、第3図aは第2図bKおける拡散層の不純物濃度分布
図、第3図すは第2図Cにおける拡散層の不純物濃度分
布図、第4図a % Qは本発明にかかる第1の実施例
の拡散層の製造工程断面図、第5図aは第4図すにおけ
る拡散層の不純物濃度分布図、第6図すは第4図Cにお
ける拡散層の不純物濃度分布図、第6図a〜Cは本発明
にかかる第2の実施例の拡散層の製造工程断面図である
。 14 べ−/ 11.21・・・・・・Si基板、12.22・・・・
・・多結晶シリコン層、13,23・・・・・・非晶質
シリコン層、13A、23A・・・・・・ドープド非晶
質シリコン層、16 、25・・・・・・P拡散層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名区 
へ S −味 、ら O Nノ 。 第 3 図 4ス久】ト(59ξ、ご 4フペ1女5=&−江 〜4図 (b。 第5図 ノ19 握秋シ砧ご $致、5黛ざ 第6図

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の一主面上に所望の膜厚を有する多結
    晶シリコン層及び非晶質シリコン層を形成する工程と、
    前記非晶質シリコン層中に不純物をイオン注入する工程
    と、熱処理により前記半導体基 ・層中に拡散層を形成
    する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  2. (2)多結晶シリコン層及び非晶質シリコン層の形成に
    おいて、多結晶シリコン層形成後、非晶質シリコン層を
    形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の半導体装置の製造方法。
  3. (3)多結晶シリコン層をCVD法で形成することを特
    徴とする特許請求の範囲第2項に記載の半導体装置の製
    造方法。
  4. (4)非晶質シリコン層をプラズマCVD法で形成する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の半導体
    装置の製造方法。
  5. (5)多結晶シリコン層及び非晶質シリコン層の形成に
    おいて、多結晶シリコン層形成後、前記多結晶シリコン
    層の所望の深さまで非晶質化して非晶質シリコン層を形
    成することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    半導体装置の製造方法。
  6. (6)非晶質シリコン層をイオン注入により形成するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の半導体装
    置の製造方法。
  7. (7)多結晶シリコン層をCVD法で形成することを特
    徴とする特許請求の範囲第5項に記載の半導体装置の製
    造方法。
  8. (8)熱処理を電気炉アニールで行なうことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製造方法
  9. (9)熱処理をランプアニールで行なうことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製造方法
    。 aCt 熱処理を電子ビームアニールで行なうことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製
    造方法。 0])熱処理をレーザーアニールで行なうことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製造方
    法。 aの 非晶質シリコン層中に不純物をイオン注入を行な
    ったとき、不純物濃度分布のテールが半導体基板表面に
    達しないことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の半導体装置の製造方法。
JP10099984A 1984-05-18 1984-05-18 半導体装置の製造方法 Pending JPS60245131A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0429325A (ja) * 1989-12-21 1992-01-31 Philips Gloeilampenfab:Nv 半導体デバイス製造方法
US5227329A (en) * 1990-08-31 1993-07-13 Hitachi, Ltd. Method of manufacturing semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0429325A (ja) * 1989-12-21 1992-01-31 Philips Gloeilampenfab:Nv 半導体デバイス製造方法
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