JPS61229346A - 集積回路上への多結晶シリコンパタ−ンの形成方法 - Google Patents

集積回路上への多結晶シリコンパタ−ンの形成方法

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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 本発明は集積回路に係り、特にかかる集積回路への多結
晶シリコン導体の形成に関する。
従来の技術 多結晶シリコンないしポリシリコンは集積回路中のゲー
トや相互接続トラック等、導体領域の製造に頻繁に使用
される。しかし、これを高周波用途で使用しようとする
と、材料の比較的高い固有抵抗のため用途が限られる。
この問題を解決せんとして、多結晶シリコンを典型的に
はリン、ヒ素、あるいはホウ素によりドーピングする試
みがなされている。この場合、望ましい低い固有抵抗を
達成せんとする際ドーパントを拡散させるのに材料のア
ニールが必要となる。
発明が解決しようとする問題点 従来の炉内アニール技術を使用した場合、ドーパントの
多くは多結晶シリコンの粒界にトラップされ、従って不
活性になることが見出された。さらに、アニール処理の
際下層部の活性領域中ではドーパントの再分布が生じ得
る。これは明らかに、回路が高い集積密度を有する小形
の装置よりなる場合極めて不都合である。
本発明の目的はこの問題点を軽減ないし解決することに
ある。
問題点を解決するための手段 本発明は集積回路上に、ドープされた多結晶シリコンの
パターンを形成する方法であって、ドープされたパター
ンを集積回路上に設け、全体を多結晶シリコン中のドー
パントが再分布する温度にパルス的に加熱し、これによ
りドープされた多結晶シリコンの固有抵抗を減少させる
ことを共に有する方法を提供する。
本発明はさらに、集積回路上に、ドープされた多結晶シ
リコンよりなる導体層を形成する方法であって、該回路
上にドープされたアモルファスシリコン層を設け、全体
を500ないし900℃の温度でアモルファスシリコン
が再結晶してドープされた多結晶シリコンを形成するに
十分な時間加熱し、さらに全体を1000ないし110
0℃へパルス的に加熱してドーパントを活性化し、これ
により多結晶シリコンの固有抵抗を減少させる段階を含
むことを共に有する方法を提供する。
本発明においては低い固有抵抗を有するドープされた多
結晶シリコン導体層が集積回路上に、ドープされたアモ
ルファスシリコンの低温での再結晶に引続き、最高温度
が1000ないし1100℃の漸移的なパルス状加熱に
より形成され、これによりドーパントが活性化される。
高温サイクルは極く短時間しか必要とされないのでドー
パントの集積回路中での再分布の危険は実質的に取り除
かれる。
実施例 以下、本発明を図面を参照しながら実施例について説明
する。
第1図を参照するに、複数の能動装置(図示せず)を有
する半導体基板11にはシリカあるいは窒化珪素等の耐
火物材料よりなる絶縁層12I設けられている。絶縁層
は一方ドープされた多結晶シリコンよりなるパターン付
けされた層13により被覆されている。装置組立体は複
数のCMOS装置及びバイポーラ装置が共に共通の基板
上に設けられる併合技術回路よりなるのが典型的である
多結晶層13は従って相互結線パターン、CHOSゲー
ト、及びバイポーラ多結晶シリコンエミッタを提供する
。かかる構造は出願人による英国特許出願第85076
24号に記載されている。多結晶シリコン13の固有抵
抗値はドーパントのレシティベーションを行なうことで
減少される。これは全体を再活性化が生じる温度までパ
ルス的に加熱することで行なわれる。この熱処理は比較
的短いので基板11上に形成されている回路装置への著
しい影響はない。
典型的な処理過程では、集積回路にアモルファスシリコ
ン層よりなるドープされた多結晶シリコン導体パターン
が形成される。かかる層はLPGVD(減圧CVD)、
PECVD (プラズマCVD)。
あるいは反応性スパッタにより堆積される。アモルファ
スシリコンはリン、ヒ素、あるいはホウ素等によりドー
プされる。ドーピングは成長過程で化学的に行なっても
、あるいはその後でイオン注入によって行なってもよい
。全体は次いで500ないしi ooo℃に加熱され、
材料が再結晶して多結晶シリコンが形成される。この再
結晶には比較的低い温度が使用されるので集積回路中で
のドーパントの再分布は事実1生じない。ドーパントは
アモルファスシリコンに対して0.3ないし3%の原子
分率濃度であるのが典型的である。
このアモルファスシリコンの再結晶の際はドーパントの
大部分は成長中の結晶の非置換席にトラップされており
、従って電気的に不活性である。
ドーパントはトランジェントアニール装置中で例えば1
000ないし1110℃、0.5ないし5秒間の如き、
短い高温サイクルにより完全に活性化できる。ドーパン
トを活性化するのにトランジェントアニールを行なうこ
とにより粒界への偏析が軽減され、従って高いドーパン
トの活性率と低い固有抵抗が得られることが見出された
。最終的な固有抵抗値は2ないし15mΩcmであるの
が典型的である。
シリコン層をマスキングしてエツチングすることにより
、処理過程中の適当な段階で望ましい導体パターンが画
成される。エツチングは結晶化の後で、かつドーパント
の活性化の前に行なうのが典型的である。
あるいは別の過程において、シリコン1113を多結晶
状態のドープされた、あるいは未ドープの材料として堆
積させ、処理過程中の再結晶過程を除いてもよい。未ド
ープ材料を用いた場合はドーピングはイオン注入によっ
て行なわれる。
典型的な例では、0.3%の原子分率濃度のリンにより
その場でドープされたアモルファスシリコン膜が形成さ
れた。これは25mΩcmの固有抵抗を有していること
が見出された。膜は850℃で50分間アニールされて
シリコンが再結晶された。その結果この膜は20mΩ1
の固有抵抗を有することが測定された。この膜を非コヒ
ーレント放射を用いて1100℃で1秒間パルス的にア
ニールしたところ、最終的な固有抵抗値として14mΩ
1の値が得られた。リンを2.5%原子分率濃度含む同
様に処理された膜について測定された固有抵抗値は10
00℃、1秒間の7ニールの後で6.2mΩ1であった
が、これは再結晶前の30mΩ1という値と比較すると
対照的である。
アニール時間とシート抵抗との関係を第2図に示す。測
定は各々4300オングストローム(430nm)の厚
さの4つのシリコン膜について行なわれた。いずれの場
合でも、材料は900℃で予備ドライブを行なった襖、
ヒ素を40KeVで1.5E16cm(の堡イオン注入
された。測定された最終的なシート抵抗値は2.4ない
し3.65mΩctaの範囲の固有抵抗に相当する。
ドーパントの活性化のためにトランジェントアニールを
低い再成長温度と組合わせて使用するのは高度なCMO
S及びバイポーラ回路に必要な低温処理に特に適してい
る。しかし、この方法はかかる特定の処理に限定される
ことはなく、一般的な半導体に対しても用途を有してい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はシリコン導体パターンが設けられた集積回路の
新面図、第2図はドープされた多結晶シリコンシートの
抵抗値とアニール時間との関係を示すグラフである。 11・・・半導体基板、12・・・絶縁層、13・・・
多結晶シリコン層(パターン) 手続補正間 昭和61年 牛用、S日

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)集積回路上に、ドープされた多結晶シリコンのパ
    ターンを形成する方法であつて、ドープされたパターン
    を集積回路上に設け、全体を多結晶シリコン中のドーパ
    ントが再分布する温度にパルス的に加熱し、これにより
    ドープされた多結晶シリコンの固有抵抗を減少させるこ
    とを特徴とする方法。
  2. (2)集積回路上に、ドープされた多結晶シリコンより
    なる導体層を形成する方法であって、該回路上にドープ
    されたアモルファスシリコン層を設け、全体を500な
    いし900℃の温度でアモルファスシリコンが再結晶し
    てドープされた多結晶シリコンを形成するに十分な時間
    加熱し、さらに全体を1000ないし1100℃へパル
    ス的に加熱してドーパントを活性化し、これにより多結
    晶シリコンの固有抵抗を減少させる段階を含むことを特
    徴とする方法。
  3. (3)ドーパントはリン、ヒ素、あるいはホウ素である
    特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。
  4. (4)ドーパントは0.3ないし3%の原子分率濃度の
    アモルファスシリコンである特許請求の範囲第3項記載
    の方法。
  5. (5)ドーパントはアモルファスシリコン層へのイオン
    注入により導入される特許請求の範囲第4項記載の方法
  6. (6)多結晶シリコン導体層の固有抵抗値は2ないし1
    5mΩcmである特許請求の範囲第5項記載の方法。
  7. (7)回路は0.5ないし5秒間パルス的に加熱される
    特許請求の範囲第6項記載の方法。
  8. (8)該回路はCMOS及びバイポーラ装置を共に有す
    る特許請求の範囲第1項記載の方法。
  9. (9)ドープされた多結晶シリコン層はCMOS装置の
    ゲート、バイポーラ装置のエミッタ、及び相互結線パタ
    ーンを形成する特許請求の範囲第8項記載の方法。
  10. (10)特許請求の範囲第2項記載の方法により製造さ
    れた集積回路。
JP61038138A 1985-02-23 1986-02-21 集積回路上への多結晶シリコンパタ−ンの形成方法 Expired - Fee Related JPH0693457B2 (ja)

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