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JP3297781B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JP3297781B2
JP3297781B2 JP17949494A JP17949494A JP3297781B2 JP 3297781 B2 JP3297781 B2 JP 3297781B2 JP 17949494 A JP17949494 A JP 17949494A JP 17949494 A JP17949494 A JP 17949494A JP 3297781 B2 JP3297781 B2 JP 3297781B2
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JP
Japan
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layer
polycrystalline silicon
silicon layer
ion implantation
amorphous
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JP17949494A
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春子 桝屋
正 近藤
知▲隆▼ 藤澤
康義 猪田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の抵抗、配
線、拡散層等に利用する半導体装置の製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device used for a resistance, a wiring, a diffusion layer and the like of the semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置における多結晶シリコン膜
は、ゲート電極、拡散源、コンタクト開口部、配線、抵
抗、薄膜トランジスタ〔TFT(Thin Film Transist
or)〕等、多くに用いられている。そして用途に応じ
て、多結晶シリコン膜を成膜した後、イオン注入法、拡
散法等によって、多結晶シリコン膜に不純物をドーピン
グしていた。または不純物イオンを含む状態で多結晶シ
リコン膜を成膜していた。例えば、CVD法によって行
っていた。
2. Description of the Related Art A polycrystalline silicon film in a semiconductor device comprises a gate electrode, a diffusion source, a contact opening, a wiring, a resistor, a thin film transistor (TFT).
or)]. Then, after the polycrystalline silicon film is formed according to the application, the polycrystalline silicon film is doped with impurities by an ion implantation method, a diffusion method, or the like. Alternatively, a polycrystalline silicon film is formed in a state containing impurity ions. For example, it has been performed by a CVD method.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記多
結晶シリコン膜にイオン注入を行う場合、多結晶シリコ
ン膜の結晶粒径を精密に制御した状態にはなっていな
い。そのため、多結晶シリコン膜の抵抗値が設計値通り
にならない。例えば、拡散源としてDOPOS(ドープ
ト多結晶シリコン)を用いる代わりにイオン注入を行っ
た多結晶シリコンを用いるプロセスを開発しても、その
後の熱処理によって、イオン注入した不純物イオンの拡
散と多結晶シリコン膜の結晶化が同時に起こる。そのた
め、DOPOSを用いた場合と異なった特性(例えば抵
抗値)の多結晶シリコンが形成される。このような多結
晶シリコン膜を電極材料として用いた場合には、設計値
通りの特性が得られないことになる。さらに、結晶化に
よって形成される結晶の粒径によって、多結晶シリコン
膜の抵抗値が異なる。このため、所望の抵抗値を有する
多結晶シリコン膜を形成することができない。
However, when ion implantation is performed on the polycrystalline silicon film, the crystal grain size of the polycrystalline silicon film is not precisely controlled. Therefore, the resistance value of the polycrystalline silicon film does not become as designed. For example, even if a process using ion-implanted polycrystalline silicon is developed instead of using DOPOS (doped polycrystalline silicon) as a diffusion source, the diffusion of ion-implanted impurity ions and the polycrystalline silicon film are performed by a subsequent heat treatment. Crystallization occurs simultaneously. Therefore, polycrystalline silicon having characteristics (for example, resistance) different from those in the case where DOPOS is used is formed. When such a polycrystalline silicon film is used as an electrode material, characteristics as designed cannot be obtained. Further, the resistance of the polycrystalline silicon film varies depending on the grain size of the crystal formed by crystallization. Therefore, a polycrystalline silicon film having a desired resistance value cannot be formed.

【0004】本発明は、部分的に多結晶シリコン膜の結
晶粒径を制御することによって部分的に所望の抵抗値を
有する多結晶シリコン膜が得られる半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a polycrystalline silicon film having a desired resistance is partially obtained by partially controlling the crystal grain size of the polycrystalline silicon film. And

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた半導体装置の製造方法である。す
なわち、第1の方法は、まず第1工程で、基体上に多結
晶シリコン層を形成した後、イオン注入法によって、多
結晶シリコン層に対して選択的に不純物イオンを注入す
る。その際に、イオン注入エネルギーを制御して不純物
イオンの注入深さを設定することで、多結晶シリコン層
の少なくとも上層にイオン注入深さに対応した非晶質層
を形成する。そして第2工程で、熱処理を行って、非晶
質層の下方に残した多結晶シリコン層の厚さに対応させ
てその非晶質層を結晶化して、初めの多結晶シリコン層
とは異なる結晶粒径を有する多結晶シリコン層を形成す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device which has been made to achieve the above object. That is, in the first method, first, in a first step, a polycrystalline silicon layer is formed on a base, and then impurity ions are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer by an ion implantation method. At this time, by controlling the ion implantation energy and setting the implantation depth of the impurity ions, an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth is formed at least above the polycrystalline silicon layer. In the second step, a heat treatment is performed to crystallize the amorphous layer corresponding to the thickness of the polycrystalline silicon layer left below the amorphous layer, which is different from the initial polycrystalline silicon layer. A polycrystalline silicon layer having a crystal grain size is formed.

【0006】第2の方法は、第1工程で、基体上に多結
晶シリコン層を形成した後、その多結晶シリコン層を選
択的に覆う被覆層を形成する。次いで第2工程で、イオ
ン注入法によって、被覆層を通して多結晶シリコン層に
不純物イオンを注入する。それとともに被覆層に覆われ
ていない部分の多結晶シリコン層に不純物イオンを注入
する。そして被覆層で覆われている部分の多結晶シリコ
ン層の上層に第1非晶質層を形成し、被覆層に覆われて
いない部分の多結晶シリコン層の上層に第1非晶質層よ
りも厚い第2非晶質層を形成する。その後第3工程で、
熱処理を行って、第1非晶質層と第2非晶質層とを結晶
化して、第1非晶質層側に第1多結晶シリコン層を形成
する。それとともに、第2非晶質層側に第1多結晶シリ
コン層よりも結晶粒径の大きい第2多結晶シリコン層形
成する。
In a second method, a polycrystalline silicon layer is formed on a substrate in a first step, and then a covering layer is formed to selectively cover the polycrystalline silicon layer. Next, in a second step, impurity ions are implanted into the polycrystalline silicon layer through the coating layer by an ion implantation method. At the same time, impurity ions are implanted into a portion of the polycrystalline silicon layer which is not covered with the covering layer. Then, a first amorphous layer is formed on a portion of the polycrystalline silicon layer which is covered with the covering layer, and a first amorphous layer is formed on a portion of the polycrystalline silicon layer which is not covered with the covering layer. To form a thick second amorphous layer. Then in the third step,
Heat treatment is performed to crystallize the first amorphous layer and the second amorphous layer, thereby forming a first polycrystalline silicon layer on the first amorphous layer side. At the same time, a second polycrystalline silicon layer having a larger crystal grain size than the first polycrystalline silicon layer is formed on the second amorphous layer side.

【0007】第3の方法は、第1工程で、半導体基体上
に多結晶シリコン層を形成した後、イオン注入法によっ
て多結晶シリコン層に対して選択的に不純物イオンを注
入する際に、イオン注入エネルギーを制御して不純物イ
オンの注入深さを設定することで、その多結晶シリコン
層の少なくとも上層にイオン注入深さに対応した非晶質
層を形成する。次いで第2工程で、熱処理を行って、非
晶質層の下方に残した多結晶シリコン層の厚さに対応さ
せて、その非晶質層を結晶化して、初めに形成した多結
晶シリコン層とは異なる結晶粒径の多結晶シリコン層を
形成する。それとともに、多結晶シリコン層中に注入さ
れた不純物イオンを半導体基体の表層に拡散して不純物
拡散層を形成する。
In a third method, after a polycrystalline silicon layer is formed on a semiconductor substrate in a first step, ion implantation is performed when impurity ions are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer by an ion implantation method. By setting the implantation depth of the impurity ions by controlling the implantation energy, an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth is formed at least above the polycrystalline silicon layer. Next, in a second step, a heat treatment is performed to crystallize the amorphous layer according to the thickness of the polycrystalline silicon layer left below the amorphous layer, thereby forming the polycrystalline silicon layer formed first. To form a polycrystalline silicon layer having a different crystal grain size. At the same time, impurity ions implanted into the polycrystalline silicon layer are diffused into the surface layer of the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer.

【0008】第4の方法は、第1工程で、半導体基体上
に多結晶シリコン層を形成した後、イオン注入法によっ
て、選択的にかつ多結晶シリコン層の膜厚方向の全域に
不純物イオンを注入して、不純物イオンを注入した領域
を非晶質層に改質する。そして第2工程で、熱処理を行
って、非晶質層を単結晶的シリコン層に改質する。それ
とともに、非晶質層中の不純物イオンを半導体基体の表
層に拡散して不純物拡散層を形成する。
In a fourth method, after a polycrystalline silicon layer is formed on a semiconductor substrate in a first step, impurity ions are selectively and entirely implanted in an entire region in the thickness direction of the polycrystalline silicon layer by an ion implantation method. Implantation is performed to modify the region into which the impurity ions have been implanted into an amorphous layer. Then, in a second step, a heat treatment is performed to modify the amorphous layer into a single-crystal silicon layer. At the same time, impurity ions in the amorphous layer are diffused into the surface layer of the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer.

【0009】上記イオン注入の際の非晶質層の深さtの
制御は、LSS(Lindhard,Scharff,Schiott)理論に基
づいて,イオンの投影飛程Rpとその投影飛程分散ΔR
pを用いて、t=Rp+κ・ΔRp、2≦κ≦5なる式
によって設定されるイオン注入エネルギーによって行
う。
The depth t of the amorphous layer at the time of the ion implantation is controlled based on the LSS (Lindhard, Scharff, Schiott) theory based on the projected range Rp of the ion and the projected range dispersion ΔR.
Using p, the ion implantation energy is set according to the equation of t = Rp + κ ・ ΔRp, 2 ≦ κ ≦ 5.

【0010】また、上記イオン注入は、不純物イオンの
入射角を所定の角度に設定した斜めイオン注入法で行
う。
The ion implantation is performed by an oblique ion implantation method in which the incident angle of the impurity ions is set to a predetermined angle.

【0011】上記不純物イオンには、シリコンおよびシ
リコンよりも重い元素のうちの少なくとも一種以上のイ
オンを用いる。
As the impurity ions, ions of at least one of silicon and elements heavier than silicon are used.

【0012】[0012]

【作用】第1の方法では、イオン注入法によって、多結
晶シリコン層に対して選択的に不純物イオンを注入する
際に、イオン注入エネルギーを制御して不純物イオンの
注入深さを設定することから、多結晶シリコン層の少な
くとも上層にはイオン注入深さに対応した非晶質層が形
成される。そして、熱処理を行うことから、非晶質層
は、その下層に残した多結晶シリコン層の厚さに対応し
て、初めに形成した多結晶シリコン層とは異なる結晶粒
径を有する多結晶シリコン層になる。
In the first method, when the impurity ions are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer by the ion implantation method, the ion implantation energy is controlled to set the implantation depth of the impurity ions. An amorphous layer corresponding to the ion implantation depth is formed at least above the polycrystalline silicon layer. Since the heat treatment is performed, the amorphous layer has a different crystal grain size from the polycrystalline silicon layer formed first, corresponding to the thickness of the polycrystalline silicon layer left thereunder. Layer.

【0013】第2の方法では、多結晶シリコン層を選択
的に覆う被覆層を形成した後、イオン注入法によって被
覆層で覆われている部分を含む多結晶シリコン層に不純
物イオンを注入することから、被覆層で覆われている多
結晶シリコン層の上層には、不純物イオンが浅く注入さ
れて浅い第1非晶質層が形成される。一方、被覆層に覆
われていない部分の多結晶シリコン層の上層には不純物
イオンが深く注入されて、第1非晶質層よりも厚い第2
非晶質層が形成される。その後熱処理を行うことから、
第1,第2非晶質層は、各下面側に残っている多結晶シ
リコン層の結晶を引き継いで結晶化される。その際、残
っている多結晶シリコン層の厚さに対応して、結晶粒径
の大きさが決まるため、より多くの多結晶シリコン層が
残っている第1非晶質層側に形成される第1多結晶シリ
コン層のほうが第2非晶質層側に形成される第2多結晶
シリコン層よりも結晶粒径が小さくなる。
In the second method, after forming a coating layer selectively covering the polycrystalline silicon layer, impurity ions are implanted into the polycrystalline silicon layer including the portion covered with the coating layer by an ion implantation method. Therefore, a shallow first amorphous layer is formed by implanting shallow impurity ions in the upper layer of the polycrystalline silicon layer covered with the covering layer. On the other hand, impurity ions are deeply implanted into the upper layer of the polycrystalline silicon layer which is not covered with the covering layer, and the second layer is thicker than the first amorphous layer.
An amorphous layer is formed. After that, heat treatment is performed,
The first and second amorphous layers are crystallized by taking over the crystal of the polycrystalline silicon layer remaining on each lower surface side. At this time, since the crystal grain size is determined according to the thickness of the remaining polycrystalline silicon layer, more polycrystalline silicon layers are formed on the remaining first amorphous layer side. The first polycrystalline silicon layer has a smaller crystal grain size than the second polycrystalline silicon layer formed on the second amorphous layer side.

【0014】第3の方法では、多結晶シリコン層に対し
て選択的に不純物イオンを注入する際のイオン注入エネ
ルギーを制御することから、不純物イオンの注入深さが
変わる。このため、多結晶シリコン層にはイオン注入深
さに対応した非晶質層が形成される。そして熱処理を行
うことによって、非晶質層は結晶化される。それととも
に、多結晶シリコン層中に注入された不純物イオンが半
導体基体に拡散することから、この半導体基体の表層に
不純物拡散層が形成される。
In the third method, since the ion implantation energy for selectively implanting impurity ions into the polycrystalline silicon layer is controlled, the implantation depth of the impurity ions changes. Therefore, an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth is formed in the polycrystalline silicon layer. Then, by performing the heat treatment, the amorphous layer is crystallized. At the same time, impurity ions implanted into the polycrystalline silicon layer diffuse into the semiconductor substrate, so that an impurity diffusion layer is formed on the surface of the semiconductor substrate.

【0015】第4の方法では、半導体基体上に多結晶シ
リコン層を形成した後、イオン注入法によって、選択的
にかつ多結晶シリコン層の膜厚方向の全域に不純物イオ
ンを注入することから、不純物イオンを注入した多結晶
シリコン層の膜厚方向の全域が非晶質層になる。そして
熱処理を行うことから、非晶質層は半導体基体の結晶を
引き継いで、例えば半導体基体が単結晶で結晶されてい
れば単結晶的シリコン層になる。それとともに、非晶質
層中の不純物イオンは半導体基体の表層に拡散して不純
物拡散層を形成する。
In the fourth method, after a polycrystalline silicon layer is formed on a semiconductor substrate, impurity ions are selectively implanted by ion implantation into the entire region in the thickness direction of the polycrystalline silicon layer. The entire region in the thickness direction of the polycrystalline silicon layer into which the impurity ions have been implanted becomes an amorphous layer. Since the heat treatment is performed, the amorphous layer takes over the crystal of the semiconductor substrate. For example, if the semiconductor substrate is single crystal, the amorphous layer becomes a single crystal silicon layer. At the same time, the impurity ions in the amorphous layer diffuse into the surface layer of the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer.

【0016】上記イオン注入で形成される非晶質層の深
さtの制御は、LSS理論に基づいてイオンの投影飛程
Rpとその投影飛程分散ΔRpを用いて設定されるイオ
ン注入エネルギーによって行うことから、ほぼ正確に、
不純物イオンの注入深さが設定される。したがって、非
晶質化されないで多結晶シリコン層の状態で残す膜厚も
設定される。
The depth t of the amorphous layer formed by the above-described ion implantation is controlled based on the LSS theory by using the projected range Rp of ions and the projected range dispersion ΔRp. > Since it is performed by the injection energy, almost exactly,
The implantation depth of the impurity ions is set. Therefore, the film thickness which is not amorphized but remains in the state of the polycrystalline silicon layer is also set.

【0017】また、上記イオン注入は、不純物イオンの
入射角を所定の角度に設定した斜めイオン注入法で行う
ことから、多結晶シリコン層が段差部に形成されていて
も、不純物イオンが注入される。
Since the ion implantation is performed by an oblique ion implantation method in which the incident angle of the impurity ions is set to a predetermined angle, the impurity ions are implanted even if the polycrystalline silicon layer is formed in the step portion. You.

【0018】上記不純物イオンには、シリコンおよびシ
リコンよりも重い元素のうちの少なくとも一種以上のイ
オンを用いることから、この不純物イオンが注入された
多結晶シリコン層の部分は非晶質層になる。
Since at least one of silicon and an element heavier than silicon is used as the impurity ions, the portion of the polycrystalline silicon layer into which the impurity ions are implanted becomes an amorphous layer.

【0019】[0019]

【実施例】第1の発明の実施例を図1の製造工程図によ
って説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the first invention will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG.

【0020】図1の(1)に示すように、第1工程で
は、まずCVD法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術に
よって基体11上に多結晶シリコン膜(図示省略)を成
膜した後、リソグラフィー技術とエッチングとによって
多結晶シリコン膜をパターニングし、多結晶シリコン層
12を形成する。
As shown in FIG. 1A, in the first step, first, a polycrystalline silicon film (not shown) was formed on the substrate 11 by a film forming technique such as a CVD method, a vapor deposition method, or a sputtering method. Thereafter, the polycrystalline silicon film is patterned by lithography and etching to form a polycrystalline silicon layer 12.

【0021】続いて図1の(2)に示すように、CVD
法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術によって、上記多
結晶シリコン層12を覆うマスク形成膜(図示省略)
を、例えば酸化シリコンで成膜する。その後リソグラフ
ィー技術とエッチングとによって上記マスク形成膜をパ
ターニングして、多結晶シリコン層12を選択的に覆う
マスク51を形成する。次いで上記マスク51を用いた
イオン注入法によって、上記多結晶シリコン層12に対
して選択的に不純物イオン61を注入する。その際、イ
オン注入エネルギーを制御して不純物イオン61の注入
深さを変えることで、多結晶シリコン層12の少なくと
も上層にイオン注入深さに対応した非晶質層13を形成
する。この図では、膜厚方向の全域に不純物イオン61
を注入して、その領域を非晶質化した場合を示す。
Subsequently, as shown in FIG.
Forming film (not shown) covering the polycrystalline silicon layer 12 by a film forming technique such as a deposition method, an evaporation method, and a sputtering method.
Is formed of, for example, silicon oxide. Thereafter, the mask forming film is patterned by lithography and etching to form a mask 51 that selectively covers the polycrystalline silicon layer 12. Next, impurity ions 61 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 by an ion implantation method using the mask 51. At this time, by changing the implantation depth of the impurity ions 61 by controlling the ion implantation energy, the amorphous layer 13 corresponding to the ion implantation depth is formed at least above the polycrystalline silicon layer 12. In this figure, impurity ions 61 are formed over the entire region in the film thickness direction.
Is implanted to make the region amorphous.

【0022】上記不純物イオン61には、多結晶シリコ
ン層12を非晶質化するために、シリコンおよびそれよ
りも重い元素のうちのすくなくとの一種以上のイオンを
用いる。例えば上記イオンとしては、シリコンイオン
(Si+ ),ヒ素イオン(As+ ),リンイオン
(P+ ),アンチモンイオン(Sb+ )等がある。
As the impurity ions 61, one or more ions of silicon and at least one of the heavier elements are used in order to make the polycrystalline silicon layer 12 amorphous. For example, the ions include silicon ions (Si + ), arsenic ions (As + ), phosphorus ions (P + ), and antimony ions (Sb + ).

【0023】なお、上記同様のイオン注入法によって、
多結晶シリコン膜を選択的に非晶質化した後、多結晶シ
リコン膜をパターニングして非晶質化した部分を含む多
結晶シリコン層12を形成してもよい。
Incidentally, by the same ion implantation method as described above,
After selectively amorphizing the polycrystalline silicon film, the polycrystalline silicon film may be patterned to form the polycrystalline silicon layer 12 including the amorphized portion.

【0024】その後、上記マスク51をエッチングによ
って除去してもよい。なお、上記マスク51がレジスト
で形成されている場合には、例えばアッシング処理およ
びウェット処理のうちの少なくともいずれか一方を行っ
て、このマスク51を除去する。
Thereafter, the mask 51 may be removed by etching. When the mask 51 is formed of a resist, the mask 51 is removed by performing at least one of an ashing process and a wet process, for example.

【0025】続いて図1の(3)に示す第2工程を行
う。なお、この図ではマスク(51)を除去した後の状
態を示す。この工程では、熱処理を行って、非晶質層
(13)を多結晶化する。そして非晶質層(13)は、
その下層に残した多結晶シリコン層12の厚さに対応し
て、上記多結晶シリコン層12とは異なる結晶粒径を有
する多結晶シリコン層14になる。また、マスク(5
1)に覆われていた部分の多結晶シリコン層12の結晶
粒径は変化しない。
Subsequently, a second step shown in FIG. 1C is performed. This figure shows a state after the mask (51) has been removed. In this step, a heat treatment is performed to polycrystallize the amorphous layer (13). And the amorphous layer (13)
A polycrystalline silicon layer 14 having a crystal grain diameter different from that of the polycrystalline silicon layer 12 corresponding to the thickness of the polycrystalline silicon layer 12 left thereunder is obtained. The mask (5
The crystal grain size of the portion of the polycrystalline silicon layer 12 covered by 1) does not change.

【0026】上記図1により説明した実施例では、イオ
ン注入エネルギーを制御して不純物イオン61の注入深
さを設定することから、イオン注入エネルギーによって
イオン注入深さが決定される。そしてイオン注入深さに
対応して非晶質層13の深さが決定される。すなわち、
非晶質層13の下方に残した多結晶シリコン層12の厚
さも決定される。そして熱処理を行うことから、非晶質
層13は結晶化する。その際、残っている多結晶シリコ
ン層12の厚さが薄くなるほど、形成される結晶粒径が
大きくなる。したがって、非晶質層13が再結晶化して
形成される多結晶シリコン層14は、不純物イオン61
を注入していない多結晶シリコン層12よりも結晶粒径
が大きくなるので、低抵抗なものになる。また、上記不
純物イオン61には、シリコンおよびシリコンよりも重
い元素のイオンを用いることから、不純物イオン61が
注入された多結晶シリコン層12の領域は非晶質化され
る。
In the embodiment described with reference to FIG. 1, since the ion implantation energy is controlled to set the implantation depth of the impurity ions 61, the ion implantation depth is determined by the ion implantation energy. Then, the depth of the amorphous layer 13 is determined according to the ion implantation depth. That is,
The thickness of the polycrystalline silicon layer 12 left under the amorphous layer 13 is also determined. Since the heat treatment is performed, the amorphous layer 13 is crystallized. At this time, the smaller the thickness of the remaining polycrystalline silicon layer 12, the larger the crystal grain size to be formed. Therefore, the polycrystalline silicon layer 14 formed by recrystallization of the amorphous layer 13 has impurity ions 61
Since the crystal grain size is larger than that of the polycrystalline silicon layer 12 not implanted, the resistance is low. Further, since the impurity ions 61 are ions of silicon and elements heavier than silicon, the region of the polycrystalline silicon layer 12 into which the impurity ions 61 are implanted becomes amorphous.

【0027】次に上記第1の発明を用いて配線と抵抗と
を同時に形成する具体的な方法の一例を説明する。なお
説明では上記図1を用いる。
Next, an example of a specific method for simultaneously forming a wiring and a resistor using the first invention will be described. Note that FIG. 1 is used in the description.

【0028】まず第1工程を行う。低圧CVD法(成膜
温度が620℃)によって、基体11上に膜厚が110
nmの多結晶シリコン膜を成膜する。その後リソグラフ
ィー技術とエッチングとによって、上記多結晶シリコン
膜をパターニングして多結晶シリコン層12を形成す
る。続いてCVD法によって上記多結晶シリコン層12
を覆うマスク形成膜(図示省略)を、例えば150nm
の膜厚の酸化シリコンで形成した後、リソグラフィー技
術とエッチングとによって上記マスク形成膜で多結晶シ
リコン層12を選択的に覆うマスク51を形成する。
First, the first step is performed. The film thickness of 110 is formed on the substrate 11 by the low pressure CVD method (the film forming temperature is 620 ° C.).
A polycrystalline silicon film having a thickness of nm is formed. Thereafter, the polycrystalline silicon film is patterned by lithography and etching to form a polycrystalline silicon layer 12. Subsequently, the polycrystalline silicon layer 12 is formed by CVD.
A mask forming film (not shown) covering
Then, a mask 51 for selectively covering the polycrystalline silicon layer 12 with the mask forming film is formed by lithography and etching.

【0029】そして上記マスク51を用いたイオン注入
法によって、上記多結晶シリコン層12に対して選択的
に不純物イオン(例えばシリコンイオン)61を注入す
る。このイオン注入では、イオン注入エネルギーは25
keV、ドーズ量は3P(peta)ions/cm2
に設定する。このようにしてイオン注入を行うと、シリ
コンイオンが注入された多結晶シリコン層12は膜厚方
向に全て非晶質化して非晶質層13になる。またマスク
51に覆われていた部分の多結晶シリコン層12は、当
初の結晶粒径(およそ50nm)を保つ。
Then, impurity ions (eg, silicon ions) 61 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 by an ion implantation method using the mask 51. In this ion implantation, the ion implantation energy is 25
KeV, dose amount is 3P (peta) ions / cm 2
Set to. When the ion implantation is performed in this manner, the polycrystalline silicon layer 12 into which the silicon ions have been implanted becomes entirely amorphous in the film thickness direction to become the amorphous layer 13. The portion of the polycrystalline silicon layer 12 covered by the mask 51 maintains the initial crystal grain size (about 50 nm).

【0030】続いて第2工程を行う。すなわち、再結晶
化のための熱処理(例えば600℃で80時間の加熱)
を行って非晶質層13を結晶化する。結晶化によって形
成した多結晶シリコン層14は、非晶質化していない多
結晶シリコン層12よりも大きな結晶粒径を有する。そ
してこの多結晶シリコン層14の抵抗値はおよそ200
Ω/□になった。一方、非晶質化していない多結晶シリ
コン層12の結晶粒径はおよそ50nmであって、その
抵抗値はおよそ900Ω/□になった。
Subsequently, a second step is performed. That is, heat treatment for recrystallization (for example, heating at 600 ° C. for 80 hours)
Is performed to crystallize the amorphous layer 13. The polycrystalline silicon layer 14 formed by crystallization has a larger crystal grain size than the non-amorphized polycrystalline silicon layer 12. The resistance of the polycrystalline silicon layer 14 is about 200
Ω / □. On the other hand, the crystal grain size of the non-amorphized polycrystalline silicon layer 12 was about 50 nm, and the resistance value was about 900 Ω / □.

【0031】次に第2の発明の実施例を図2の製造工程
図によって説明する。上記図1で説明したのと同様の構
成部品には同一符号を付す。
Next, an embodiment of the second invention will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. The same components as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0032】図2の(1)に示すように、第1工程で
は、まずCVD法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術に
よって、基体11上に多結晶シリコン膜(図示省略)を
成膜する。その後リソグラフィー技術とエッチングとに
よって、上記多結晶シリコン膜をパターニングして、多
結晶シリコン層12を形成する。次いでCVD法、蒸着
法、スパッタ法等の成膜技術によって、上記多結晶シリ
コン層12を覆う被覆層形成膜21を、例えば酸化シリ
コンで成膜する。その後リソグラフィー技術とエッチン
グとによって、上記被覆層形成膜21の2点鎖線で示す
部分を除去して、多結晶シリコン層12を選択的に覆う
被覆層22を形成する。
As shown in FIG. 2A, in the first step, first, a polycrystalline silicon film (not shown) is formed on the substrate 11 by a film forming technique such as a CVD method, a vapor deposition method, and a sputtering method. I do. Thereafter, the polycrystalline silicon film is patterned by lithography and etching to form a polycrystalline silicon layer 12. Next, a coating layer forming film 21 covering the polycrystalline silicon layer 12 is formed of, for example, silicon oxide by a film forming technique such as a CVD method, an evaporation method, and a sputtering method. Thereafter, the portion indicated by the two-dot chain line of the coating layer forming film 21 is removed by lithography and etching to form a coating layer 22 that selectively covers the polycrystalline silicon layer 12.

【0033】次いで図2の(2)に示す第2工程を行
う。この工程では、イオン注入法によって、上記被覆層
22を通して多結晶シリコン層12に不純物イオン62
を注入する。それとともに、上記被覆層22に覆われて
いない多結晶シリコン層12にも不純物イオン62を注
入する。その結果、上記不純物イオン62を注入した多
結晶シリコン層12は非晶質化され、上記被覆層22で
覆われている多結晶シリコン層12の上層には第1非晶
質層23が形成され、上記被覆層22で覆われていない
多結晶シリコン層12の上層には第2非晶質層24が形
成される。ここでは、第1非晶質層23を多結晶シリコ
ン層12の上層に形成し、第2非晶質層24を多結晶シ
リコン層の膜厚方向の全域に形成した場合を示す。
Next, a second step shown in FIG. 2B is performed. In this step, impurity ions 62 are added to the polycrystalline silicon layer 12 through the coating layer 22 by ion implantation.
Inject. At the same time, the impurity ions 62 are also implanted into the polycrystalline silicon layer 12 that is not covered with the covering layer 22. As a result, the polycrystalline silicon layer 12 into which the impurity ions 62 have been implanted is made amorphous, and a first amorphous layer 23 is formed on the polycrystalline silicon layer 12 covered with the covering layer 22. A second amorphous layer 24 is formed on the polycrystalline silicon layer 12 which is not covered with the covering layer 22. Here, a case is shown in which the first amorphous layer 23 is formed over the polycrystalline silicon layer 12 and the second amorphous layer 24 is formed over the entire region of the polycrystalline silicon layer in the thickness direction.

【0034】なお、上記多結晶シリコン膜を選択的に被
覆層で覆った後、上記同様のイオン注入法によって、多
結晶シリコン膜を非晶質化する。次いで、この多結晶シ
リコン膜をパターニングして非晶質化した部分を有する
多結晶シリコン層12を形成してもよい。また上記不純
物イオン62には、上記第1の発明の実施例で説明した
のと同様のイオンを用いる。
After the polycrystalline silicon film is selectively covered with the coating layer, the polycrystalline silicon film is made amorphous by the same ion implantation method as described above. Next, the polycrystalline silicon film may be patterned to form a polycrystalline silicon layer 12 having an amorphous portion. As the impurity ions 62, the same ions as described in the embodiment of the first invention are used.

【0035】その後、上記被覆層22を、例えばエッチ
ングによって除去してもよい。そして図2の(3)に示
す第3工程を行う。この図では被覆層(22)を除去し
た後の状態を示す。この工程では、熱処理を行って、上
記第1,第2非晶質層(23),(24)を結晶化す
る。そして被覆層(22)に覆われていた部分に第1多
結晶シリコン層25が形成され、被覆層(22)に覆わ
れていなかった部分に第1多結晶シリコン層25よりも
結晶粒径が大きい第2多結晶シリコン層26を形成す
る。
Thereafter, the coating layer 22 may be removed, for example, by etching. Then, a third step shown in FIG. 2C is performed. This figure shows the state after the covering layer (22) has been removed. In this step, heat treatment is performed to crystallize the first and second amorphous layers (23) and (24). Then, a first polycrystalline silicon layer 25 is formed in a portion covered by the covering layer (22), and a crystal grain size in the portion not covered by the covering layer (22) is larger than that of the first polycrystalline silicon layer 25. A large second polycrystalline silicon layer 26 is formed.

【0036】上記第2の発明では、多結晶シリコン層1
2を選択的に被覆層22で覆ってから、不純物イオン6
2を注入することから、被覆層22の厚さによって不純
物イオン62の注入深さが制御される。このため、被覆
層22で覆われている部分よりもそれで覆われていない
多結晶シリコン層12に不純物イオン62が深く注入さ
れる。このように不純物イオン62の深さを制御するこ
とによって、形成される非晶質層の厚さを制御する。す
なわち、被覆層22で覆われていない多結晶シリコン層
12には、被覆層22で覆われている多結晶シリコン層
12の上層に形成される第1非晶質層23よりも厚い第
2非晶質層24が形成される。したがって、第1非晶質
層23の下方には第2非晶質層24の下方よりも厚く多
結晶シリコン層12が残っていることになる。そして熱
処理を行うことから、第1,第2非晶質層23,24
は、その下方に残っている多結晶シリコン層12の結晶
を引き継いで結晶化される。そのため、多結晶シリコン
層12が多く残っている第1非晶質層23側が結晶化し
た形成される第1多結晶シリコン層25は、第2非晶質
層24側が結晶化して形成される第2多結晶シリコン層
26よりも結晶粒径が小さくなる。したがって、第1多
結晶シリコン層25は第2多結晶シリコン層26よりも
高抵抗になる。
In the second invention, the polycrystalline silicon layer 1
2 is selectively covered with the coating layer 22, and then the impurity ions 6
2 is implanted, the implantation depth of the impurity ions 62 is controlled by the thickness of the coating layer 22. Therefore, the impurity ions 62 are implanted deeper into the polycrystalline silicon layer 12 which is not covered by the portion covered by the covering layer 22. By controlling the depth of the impurity ions 62 as described above, the thickness of the formed amorphous layer is controlled. That is, the polycrystalline silicon layer 12 not covered with the covering layer 22 has a second non-crystalline layer that is thicker than the first amorphous layer 23 formed on the polycrystalline silicon layer 12 covered with the covering layer 22. A crystalline layer 24 is formed. Therefore, the polycrystalline silicon layer 12 is thicker below the first amorphous layer 23 than under the second amorphous layer 24. Then, since the heat treatment is performed, the first and second amorphous layers 23 and 24 are formed.
Is crystallized taking over the crystal of the polycrystalline silicon layer 12 remaining thereunder. Therefore, the first polycrystalline silicon layer 25 formed by crystallizing the first amorphous layer 23 side where a large amount of the polycrystalline silicon layer 12 remains remains, and the first polycrystalline silicon layer 25 formed by crystallizing the second amorphous layer 24 side is formed. The crystal grain size is smaller than that of the two polysilicon layers 26. Therefore, the first polycrystalline silicon layer 25 has a higher resistance than the second polycrystalline silicon layer 26.

【0037】次に上記第2の発明を用いて配線と抵抗と
を同時に形成する具体的な方法の一例を説明する。なお
説明では上記図2を用いる。
Next, an example of a specific method for simultaneously forming a wiring and a resistor by using the second invention will be described. Note that FIG. 2 is used in the description.

【0038】まず第1工程を行う。低圧CVD法(成膜
温度が620℃)によって、基体11上に膜厚が110
nmの多結晶シリコン膜を成膜する。その後リソグラフ
ィー技術とエッチングとによって、上記多結晶シリコン
膜をパターニングして多結晶シリコン層12を形成す
る。続いてCVD法によって上記多結晶シリコン層12
を覆う被覆層形成膜21を、例えば40nmの膜厚の酸
化シリコンで形成した後、リソグラフィー技術とエッチ
ングとによって上記被覆層形成膜21で多結晶シリコン
層12を選択的に覆う被覆層22を形成する。
First, the first step is performed. The film thickness of 110 is formed on the substrate 11 by the low pressure CVD method (the film forming temperature is 620 ° C.).
A polycrystalline silicon film having a thickness of nm is formed. Thereafter, the polycrystalline silicon film is patterned by lithography and etching to form a polycrystalline silicon layer 12. Subsequently, the polycrystalline silicon layer 12 is formed by CVD.
Is formed of, for example, a silicon oxide film having a thickness of 40 nm to cover the polycrystalline silicon layer 12 by the lithography technique and etching. I do.

【0039】そして上記被覆層22を用いたイオン注入
法によって、上記多結晶シリコン層12に対して選択的
に不純物イオン(例えばヒ素イオン)61の注入深さを
制御する。このイオン注入では、例えば、イオン注入エ
ネルギーを70keV、ドーズ量を3P(peta)i
ons/cm2 に設定する。このようにしてイオン注入
を行うと、被覆層22に覆われている部分の多結晶シリ
コン層12の上層にはヒ素イオンが注入され、表面から
70nmの深さの領域は非晶質化して第1非晶質層23
が形成される。その下層には多結晶シリコン層12が4
0nmの厚さに残る。また被覆層22で覆われていない
部分の多結晶シリコン層12には、膜厚方向の全域にヒ
素イオンが注入されて、膜厚方向の全ての領域が非晶質
化して第2非晶質層24が形成される。
Then, the implantation depth of impurity ions (for example, arsenic ions) 61 into the polycrystalline silicon layer 12 is selectively controlled by the ion implantation method using the coating layer 22. In this ion implantation, for example, the ion implantation energy is 70 keV and the dose is 3P (peta) i.
ons / cm 2 . When ion implantation is performed in this manner, arsenic ions are implanted into the upper layer of the polycrystalline silicon layer 12 which is covered with the coating layer 22, and the region 70 nm deep from the surface becomes amorphous and becomes 1 amorphous layer 23
Is formed. Underneath it are four polycrystalline silicon layers 12.
It remains at a thickness of 0 nm. Arsenic ions are implanted into the entire portion of the polycrystalline silicon layer 12 not covered with the coating layer 22 in the film thickness direction, and the entire region in the film thickness direction is amorphized to form the second amorphous layer. Layer 24 is formed.

【0040】続いて第2工程を行う。すなわち、再結晶
化のための熱処理(例えば700℃で2時間の加熱と9
00℃で20分の加熱)を行って第1,第2非晶質層2
3,24を結晶化する。被覆層22で覆われている部分
は小粒径の第1多結晶シリコン層25になり、被覆層2
2に覆われていない部分の第2非晶質層24は大粒径の
第2多結晶シリコン層26になる。そして第1多結晶シ
リコン層25の抵抗値はおよそ650Ω/□になり、一
方の第2多結晶シリコン層26の抵抗値はおよそ450
Ω/□になった。
Subsequently, a second step is performed. That is, heat treatment for recrystallization (for example, heating at 700 ° C. for 2 hours and 9
(Heating at 00 ° C. for 20 minutes) to form the first and second amorphous layers 2.
Crystallize 3,24. The portion covered by the coating layer 22 becomes the first polycrystalline silicon layer 25 having a small grain size.
The portion of the second amorphous layer 24 not covered by the second amorphous layer 24 becomes the second polycrystalline silicon layer 26 having a large grain size. Then, the resistance value of first polycrystalline silicon layer 25 becomes approximately 650 Ω / □, and the resistance value of one second polycrystalline silicon layer 26 becomes approximately 450
Ω / □.

【0041】次に第3の発明の実施例を図3の製造工程
図によって説明する。上記図1で説明したのと同様の構
成部品には同一符号を付す。
Next, an embodiment of the third invention will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. The same components as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0042】図3の(1)に示すように、半導体基体3
1上には、絶縁膜32が成膜されていて、この絶縁膜3
2には第1開口部33が形成されている。まず第1工程
では、CVD法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術によ
って、第1開口部33の内部を含む上記絶縁膜32上に
多結晶シリコン膜(図示省略)を成膜する。その後、リ
ソグラフィー技術とエッチングとによって、上記多結晶
シリコン膜をパターニングして多結晶シリコン層12を
形成する。
As shown in FIG. 3A, the semiconductor substrate 3
1, an insulating film 32 is formed.
2 has a first opening 33 formed therein. First, in a first step, a polycrystalline silicon film (not shown) is formed on the insulating film 32 including the inside of the first opening 33 by a film forming technique such as a CVD method, a vapor deposition method, and a sputtering method. Thereafter, the polycrystalline silicon film is patterned by lithography and etching to form a polycrystalline silicon layer 12.

【0043】続いて図3の(2)に示すように、CVD
法、蒸着法、スパッタ法等の成膜技術によって、上記多
結晶シリコン層12を覆うマスク53を、例えば酸化シ
リコンで成膜する。その後リソグラフィー技術とエッチ
ングとによって、上記マスク53をパターニングして、
上記第1開口部33上のマスク53に第2開口部54を
形成する。そして上記マスク53を用いたイオン注入法
によって、上記多結晶シリコン層12に対して選択的に
不純物イオン63を注入する。その際、イオン注入エネ
ルギーを制御して不純物イオン63の注入深さを設定す
る。このようにして、多結晶シリコン層12の少なくと
も上層にイオン注入深さに対応した非晶質層13を形成
する。上記不純物イオン63には、上記第1の発明の実
施例で説明したのと同様のイオンを用いる。
Subsequently, as shown in FIG.
The mask 53 covering the polycrystalline silicon layer 12 is formed of, for example, silicon oxide by a film forming technique such as a deposition method, an evaporation method, and a sputtering method. Thereafter, the mask 53 is patterned by lithography and etching,
The second opening 54 is formed in the mask 53 on the first opening 33. Then, impurity ions 63 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 by an ion implantation method using the mask 53. At this time, the implantation depth of the impurity ions 63 is set by controlling the ion implantation energy. Thus, the amorphous layer 13 corresponding to the ion implantation depth is formed at least above the polycrystalline silicon layer 12. As the impurity ions 63, the same ions as described in the embodiment of the first invention are used.

【0044】その後、上記マスク53をエッチングによ
って除去してもよい。なお、上記マスク53がレジスト
で形成されている場合には、例えばアッシング処理およ
びウェット処理のうちの少なくともいずれか一方を行っ
て、このマスク53を除去する。
Thereafter, the mask 53 may be removed by etching. When the mask 53 is formed of a resist, the mask 53 is removed by performing at least one of an ashing process and a wet process, for example.

【0045】続いて図3の(3)に示す第2工程を行
う。この図ではマスク53を除去した後の状態を示す。
この工程では、熱処理を行って、非晶質層(13)を多
結晶化して多結晶シリコン層14を形成する。その際、
非晶質層(13)中に注入されている上記不純物イオン
(63)を上記半導体基体31の表層に拡散して不純物
拡散層16を形成する。
Subsequently, a second step shown in FIG. 3C is performed. This figure shows a state after the mask 53 is removed.
In this step, heat treatment is performed to polycrystallize the amorphous layer (13) to form a polycrystalline silicon layer. that time,
The impurity ions (63) implanted into the amorphous layer (13) are diffused into the surface layer of the semiconductor substrate 31 to form the impurity diffusion layers 16.

【0046】上記第3の発明では、イオン注入エネルギ
ーを制御して不純物イオン63の注入深さを設定するこ
とから、イオン注入エネルギーによってイオン注入深さ
が決定される。そしてイオン注入深さに対応して非晶質
層13の深さが決定される。すなわち、非晶質層13の
下方に残した多結晶シリコン層12の厚さも決定され
る。そして熱処理を行うことから、非晶質層13は結晶
化する。その際、残っている多結晶シリコン層12の結
晶性を引き継いで多結晶シリコン層14は形成される。
また、多結晶シリコン層12中に注入された不純物イオ
ン63は半導体基体31中に拡散する。このため、半導
体基体31の表層には不純物拡散層16が形成される。
In the third aspect, since the implantation depth of the impurity ions 63 is set by controlling the ion implantation energy, the ion implantation depth is determined by the ion implantation energy. Then, the depth of the amorphous layer 13 is determined according to the ion implantation depth. That is, the thickness of the polycrystalline silicon layer 12 left below the amorphous layer 13 is also determined. Since the heat treatment is performed, the amorphous layer 13 is crystallized. At that time, the polycrystalline silicon layer 14 is formed by inheriting the crystallinity of the remaining polycrystalline silicon layer 12.
Further, the impurity ions 63 implanted into the polycrystalline silicon layer 12 diffuse into the semiconductor substrate 31. Therefore, the impurity diffusion layer 16 is formed on the surface layer of the semiconductor substrate 31.

【0047】上記説明したプロセスは、npn型バイポ
ーラトランジスタのエミッタを形成する際に適用するこ
とが可能である。その一例を図4のエミッタの形成方法
の説明図によって具体的に説明する。
The process described above can be applied when forming the emitter of an npn-type bipolar transistor. One example will be specifically described with reference to FIGS.

【0048】図4の(1)に示すように、通常のnpn
型バイポーラトランジスタプロセスによって、n型エピ
タキシャル層34とその下層にn+ 型埋込層35とを有
する半導体基体31の上層、すなわちn型エピタキシャ
ル層34の上層の一部分にp+ 型ベース層36が形成さ
れている。またこの半導体基体31上には、絶縁膜32
が成膜されていて、上記p+ 型ベース層36の一部分上
には第1開口部33が形成されている。
As shown in FIG. 4A, a normal npn
A p + -type base layer 36 is formed on the upper layer of the semiconductor substrate 31 having the n-type epitaxial layer 34 and the n + -type buried layer 35 thereunder, that is, a part of the upper layer of the n-type epitaxial layer 34 by the p-type bipolar transistor process. Have been. An insulating film 32 is formed on the semiconductor substrate 31.
Is formed, and a first opening 33 is formed on a part of the p + -type base layer 36.

【0049】まず第1工程では、低圧CVD法(成膜温
度が620℃)によって、第1開口部33の内部を含む
上記絶縁膜32上に多結晶シリコン膜(図示省略)を例
えば110nmの膜厚に成膜する。その後リソグラフィ
ー技術とエッチングとによって、上記多結晶シリコン膜
をパターニングして、多結晶シリコン層12を形成す
る。
First, in a first step, a polycrystalline silicon film (not shown) of, eg, a 110 nm film is formed on the insulating film 32 including the inside of the first opening 33 by a low pressure CVD method (film forming temperature: 620 ° C.). The film is formed thick. Thereafter, the polycrystalline silicon film is patterned by lithography and etching to form a polycrystalline silicon layer 12.

【0050】続いて図4の(2)に示すように、CVD
法によって、上記多結晶シリコン層12を覆うマスク5
3を、例えば150nmの膜厚の酸化シリコンで成膜す
る。その後リソグラフィー技術とエッチングとによっ
て、上記マスク53をパターニングして、上記第1開口
部34上のマスク53に第2開口部54を形成する。そ
して上記マスク53を用いたイオン注入法によって、上
記多結晶シリコン層12に対して選択的に不純物イオン
(例えばヒ素イオン)63を注入する。このイオン注入
では、例えば、イオン注入エネルギーは40keV、ド
ーズ量は6P(peta)ions/cm2 に設定す
る。このようにしてイオン注入を行うと、マスク53で
覆われていない部分の多結晶シリコン層12は、膜厚方
向に表面から76nmの深さまで非晶質化する。そして
非晶質層13を形成し、その下層には多結晶シリコン層
12が34nmの厚さに残る。また、多結晶シリコン層
12の膜厚が100nmの場合には、イオン注入エネル
ギーを30keVとすると、非晶質層13の厚さは62
nmになり、その下層の多結晶シリコン層12の厚さは
38nmになる。一方、マスク53に覆われている部分
の多結晶シリコン層12にはヒ素イオンは注入されな
い。その後、上記マスク53を、例えばエッチングによ
って除去する。
Subsequently, as shown in FIG.
Mask 5 covering polycrystalline silicon layer 12
3 is formed of, for example, silicon oxide having a thickness of 150 nm. Thereafter, the mask 53 is patterned by lithography and etching to form a second opening 54 in the mask 53 on the first opening 34. Then, impurity ions (for example, arsenic ions) 63 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 by an ion implantation method using the mask 53. In this ion implantation, for example, the ion implantation energy is set to 40 keV, and the dose is set to 6P (peta) ions / cm 2 . When the ion implantation is performed in this manner, the portion of the polycrystalline silicon layer 12 that is not covered with the mask 53 becomes amorphous in a thickness direction to a depth of 76 nm from the surface. Then, an amorphous layer 13 is formed, and the polycrystalline silicon layer 12 is left under the amorphous layer 13 to have a thickness of 34 nm. When the thickness of the polycrystalline silicon layer 12 is 100 nm and the ion implantation energy is 30 keV, the thickness of the amorphous layer 13 is 62 nm.
nm, and the thickness of the underlying polycrystalline silicon layer 12 becomes 38 nm. On the other hand, arsenic ions are not implanted into the portion of the polycrystalline silicon layer 12 covered by the mask 53. Thereafter, the mask 53 is removed by, for example, etching.

【0051】そして図4の(3)に示すように、第2工
程を行う。すなわち、再結晶化のための熱処理(例えば
700℃で2時間の加熱と900℃で20分の加熱)を
行って、上記非晶質層(13)を初期の多結晶シリコン
層12とほぼ同等の結晶粒径を有する多結晶シリコン層
14に改質する。そのとき、多結晶シリコン層12中に
注入された上記不純物イオン(63)を上記p+ 型ベー
ス層36の表層の一部分に拡散してn+ 型エミッタ層3
7(不純物拡散層16に対応)を形成する。なお、上記
多結晶シリコン層14は、エミッタ電極として用いるこ
とが可能である。
Then, as shown in FIG. 4C, a second step is performed. That is, a heat treatment for recrystallization (for example, heating at 700 ° C. for 2 hours and heating at 900 ° C. for 20 minutes) is performed to make the amorphous layer (13) substantially equal to the initial polycrystalline silicon layer 12. To a polycrystalline silicon layer 14 having a crystal grain size of At this time, the impurity ions (63) implanted into the polycrystalline silicon layer 12 are diffused into a part of the surface layer of the p + -type base layer 36 to form the n + -type emitter layer 3.
7 (corresponding to the impurity diffusion layer 16) is formed. Note that the polycrystalline silicon layer 14 can be used as an emitter electrode.

【0052】次に第4の発明の実施例を図5の製造工程
図によって説明する。上記図1で説明したのと同様の構
成部品には同一符号を付す。
Next, an embodiment of the fourth invention will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. The same components as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0053】図5の(1)に示すように、上記図3の
(1)によって説明したのと同様に、半導体基体31上
に絶縁膜32を形成し、この絶縁膜32に第1開口部3
3を形成する。そして第1開口部33の内部を含む上記
絶縁膜32上に多結晶シリコン層12を形成する。
As shown in FIG. 5A, an insulating film 32 is formed on a semiconductor substrate 31 in the same manner as described with reference to FIG. 3A, and a first opening is formed in the insulating film 32. 3
Form 3 Then, the polycrystalline silicon layer 12 is formed on the insulating film 32 including the inside of the first opening 33.

【0054】続いて図5の(2)に示すように、前記図
3の(2)によって説明したのと同様にして、多結晶シ
リコン層12を覆うマスク53を酸化シリコンで形成し
た後、上記第1開口部33上のマスク53に第2開口部
54を形成する。その後イオン注入法によって、上記第
2開口部54から上記多結晶シリコン層12に対して選
択的に、かつ多結晶シリコン層12の厚さ方向の全域に
わたって不純物イオン64を注入する。このように不純
物イオン64を注入した領域は非晶質化され非晶質層1
3になる。上記不純物イオン64には、上記第1の発明
で説明したのと同様のイオンを用いる。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a mask 53 for covering the polycrystalline silicon layer 12 is formed of silicon oxide in the same manner as described with reference to FIG. The second opening 54 is formed in the mask 53 on the first opening 33. Thereafter, impurity ions 64 are selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 12 from the second opening 54 over the entire region in the thickness direction of the polycrystalline silicon layer 12 by ion implantation. The region into which the impurity ions 64 are implanted as described above is made amorphous, and the amorphous layer 1 is formed.
It becomes 3. As the impurity ions 64, the same ions as those described in the first embodiment are used.

【0055】その後、上記マスク51をエッチングによ
って除去してもよい。なお、上記マスク51がレジスト
で形成されている場合には、例えばアッシング処理およ
びウェット処理のうちの少なくともいずれか一方を行っ
て、このマスク53を除去する。
Thereafter, the mask 51 may be removed by etching. When the mask 51 is formed of a resist, the mask 53 is removed by performing at least one of an ashing process and a wet process, for example.

【0056】そして図5の(3)に示す第2工程を行
う。なお、この図ではマスク53を除去した場合を示
す。この工程では、熱処理を行って、非晶質層(13)
を単結晶的シリコン層17に改質する。その際、多結晶
シリコン層12中に注入された上記不純物イオン(6
4)は上記半導体基体11の表層の一部分に拡散して不
純物拡散層16を形成する。
Then, the second step shown in FIG. 5C is performed. This figure shows the case where the mask 53 is removed. In this step, heat treatment is performed to form the amorphous layer (13).
To a single-crystal silicon layer 17. At this time, the impurity ions (6
4) The impurity diffusion layer 16 is formed by diffusing into a part of the surface layer of the semiconductor substrate 11.

【0057】上記第4の発明では、イオン注入法によっ
て選択的にかつ多結晶シリコン層12の膜厚方向の全域
に不純物イオン64を注入することから、それを注入し
た領域は非晶質層13に改質される。そして非晶質層1
3は、半導体基体31まで達する状態に形成されている
ので、熱処理を行うことによって、非晶質層13は半導
体基体31の単結晶性を引き継いで結晶化する。そのた
め、非晶質層13は単結晶的シリコン層17に改質され
る。それとともに、非晶質層13中の不純物イオン64
は半導体基体11の表層に拡散するため、半導体基体3
1の表層に不純物拡散層16が形成される。
In the fourth aspect of the present invention, the impurity ions 64 are selectively implanted by ion implantation into the entire region of the polycrystalline silicon layer 12 in the thickness direction. It is reformed to. And the amorphous layer 1
3 is formed so as to reach the semiconductor substrate 31, so that the amorphous layer 13 is crystallized by inheriting the single crystallinity of the semiconductor substrate 31 by performing a heat treatment. Therefore, the amorphous layer 13 is modified into a single-crystal silicon layer 17. At the same time, the impurity ions 64 in the amorphous layer 13
Is diffused into the surface layer of the semiconductor substrate 11, so that the semiconductor substrate 3
The impurity diffusion layer 16 is formed on one surface layer.

【0058】上記図5によって説明したプロセスは、n
pn型バイポーラトランジスタのエミッタを形成する際
に適用することが可能である。その一例を説明する。
The process described with reference to FIG.
It can be applied when forming the emitter of a pn-type bipolar transistor. An example will be described.

【0059】このプロセスは、上記図4によって説明し
たプロセスとほぼ同様である。図4で説明したプロセス
と異なる点は、マスク53を用いたイオン注入法の条件
である。すなわち、不純物イオン64にはヒ素イオンを
用い、イオン注入エネルギーを70keV、ドーズ量は
6P(peta)ions/cm2 に設定する。このよ
うにしてイオン注入を行うと、図6の(1)に示すよう
に、マスク53で覆われていない部分の多結晶シリコン
層12は、膜厚方向の全域にわたって不純物イオン64
が注入されて非晶質化し、その領域は非晶質層13にな
る。一方、マスク53に覆われている部分の多結晶シリ
コン層12には不純物イオンは注入されない。
This process is almost the same as the process described with reference to FIG. The difference from the process described with reference to FIG. 4 is the condition of the ion implantation method using the mask 53. That is, arsenic ions are used as the impurity ions 64, the ion implantation energy is set to 70 keV, and the dose is set to 6P (peta) ions / cm 2 . When the ion implantation is performed in this manner, as shown in FIG. 6A, the portion of the polycrystalline silicon layer 12 that is not covered with the mask 53 has impurity ions 64 over the entire region in the thickness direction.
Is implanted and becomes amorphous, and the region becomes the amorphous layer 13. On the other hand, impurity ions are not implanted into the portion of the polycrystalline silicon layer 12 covered by the mask 53.

【0060】そして図6の(2)に示すように、再結晶
化のための熱処理(例えば550℃で2時間の加熱と9
00℃で20分の加熱)を行って、上記非晶質層(1
3)を単結晶的シリコン層17に改質する。このよう
に、熱処理によって、非晶質層(13)は半導体基体3
1との間でエピタキシャル成長が起こるため、単結晶的
シリコン層17になる。このため、半導体基体31との
コンタクト抵抗が低減される。また熱処理の際には、多
結晶シリコン層12中に注入された上記不純物イオン6
4がp+ 型ベースになる拡散層36の表層の一部分に拡
散するため、n+ 型エミッタ層37(不純物拡散層16
に対応)が形成される。
Then, as shown in FIG. 6B, heat treatment for recrystallization (for example, heating at 550 ° C. for 2 hours,
(Heating at 00 ° C. for 20 minutes).
3) is modified into a single-crystal silicon layer 17. As described above, the heat treatment causes the amorphous layer (13) to become
Since the epitaxial growth occurs between the silicon layer 17 and the silicon layer 17, the single crystal silicon layer 17 is formed. Therefore, the contact resistance with the semiconductor substrate 31 is reduced. In the heat treatment, the impurity ions 6 implanted into the polycrystalline silicon layer 12 are removed.
4 diffuses into a part of the surface layer of the diffusion layer 36 serving as the p + -type base, so that the n + -type emitter layer 37 (the impurity diffusion layer 16
Is formed.

【0061】上記第1〜第4に発明の各実施例で説明し
た非晶質層13の深さtの制御は、イオン注入における
不純物イオンの注入深さをLSS理論(Lindhard,Schar
ff,Schiottによって確率された固体中に打ち込まれた粒
子の飛程パラメータの算出に関する理論)に基づいて設
定することによって行う。すなわち、イオンの投影飛程
Rpとその投影飛程分散ΔRpを用いて以下の式によっ
て導出されるイオン注入エネルギーによって行う。
The control of the depth t of the amorphous layer 13 described in each of the first to fourth embodiments of the present invention is based on the LSS theory (Lindhard, Schar).
ff, theory based on the calculation of range parameters of particles injected into the solid, established by Schiott). That is, the ion implantation energy is derived by using the projected range Rp of the ions and the projected range variance ΔRp according to the following equation.

【0062】[0062]

【数1】 (Equation 1)

【0063】[0063]

【数2】 (Equation 2)

【0064】上記イオン注入の際の非晶質層の深さtの
制御は、LSS理論に基づくイオンの投影飛程Rpとそ
の投影飛程分散ΔRpを用いた(1)式および(2)式
によって設定されるイオン注入エネルギーによって行う
ことから、ほぼ正確に不純物イオンの注入深さが設定さ
れる。したがって、非晶質化されないで多結晶シリコン
層の状態で残す膜厚も設定される。このように、イオン
注入エネルギーを設定することによってイオン注入後に
残る多結晶シリコン膜の厚さを任意に制御する。それに
よって、再結晶化後の多結晶シリコン層の結晶粒径を制
御し、最終的には多結晶シリコン層に抵抗値を制御す
る。
The depth t of the amorphous layer at the time of the above ion implantation is controlled by using the projected range Rp of the ions based on the LSS theory and the projected range dispersion ΔRp using the equations (1) and (2). The implantation depth is set almost exactly, so that the implantation depth of the impurity ions can be set almost exactly. Therefore, the film thickness which is not amorphized but remains in the state of the polycrystalline silicon layer is also set. As described above, the thickness of the polycrystalline silicon film remaining after the ion implantation is arbitrarily controlled by setting the ion implantation energy. Thereby, the crystal grain size of the polycrystalline silicon layer after recrystallization is controlled, and finally, the resistance value of the polycrystalline silicon layer is controlled.

【0065】次に、上記多結晶シリコン層12を配線と
して用いる場合の応用例を説明する。通常、多結晶シリ
コン層12は平坦な領域に形成されることは少ない。例
えば図7に示すように、段差部41を有する基体11の
表面に形成されることが多い。このような場合には、上
記イオン注入は、いわゆる斜めイオン注入法によって行
う。すなわち、不純物イオン61(62〜64)の入射
角θを所定の角度に設定し、基体11を例えば矢印A方
向に回転させながらイオン注入を行う。上記入射角θ
は、例えば30°〜60°程度の範囲内のある角度に設
定される。
Next, an application example in the case where the polycrystalline silicon layer 12 is used as a wiring will be described. Usually, the polycrystalline silicon layer 12 is rarely formed in a flat region. For example, as shown in FIG. 7, it is often formed on the surface of the base 11 having the step portion 41. In such a case, the ion implantation is performed by a so-called oblique ion implantation method. That is, the incident angle θ of the impurity ions 61 (62 to 64) is set to a predetermined angle, and the ion implantation is performed while rotating the base 11 in, for example, the direction of arrow A. Above incident angle θ
Is set to a certain angle within a range of, for example, about 30 ° to 60 °.

【0066】上記斜めイオン注入法によって、非晶質化
を行った例を以下に説明する。高さが200nmの段差
部41の表面に低圧CVD法によって成膜され、その後
リソグラフィー技術とエッチングとによって形成された
多結晶シリコン層12に対して、シリコンイオンを入射
角60°で斜めイオン注入する。この場合には、相対膜
厚が120nm〜200nmになる。そこで、シリコン
イオンの注入エネルギーを45keVに設定してイオン
注入を行うことで、多結晶シリコン層12の全層を非晶
質化して非晶質層14を形成することができる。このよ
うに全層非晶質化した膜を再結晶化熱処理(例えば60
0℃で80時間の加熱)を行うことにより、低抵抗(例
えば200Ω/□)な膜になる。
An example in which amorphization is performed by the above oblique ion implantation method will be described below. Silicon ions are obliquely implanted at an incident angle of 60 ° into the polycrystalline silicon layer 12 formed on the surface of the step portion 41 having a height of 200 nm by a low-pressure CVD method and then formed by lithography and etching. . In this case, the relative film thickness becomes 120 nm to 200 nm. Therefore, by performing ion implantation while setting the implantation energy of silicon ions to 45 keV, the entire layer of the polycrystalline silicon layer 12 can be made amorphous to form the amorphous layer 14. The film which has been completely amorphized in this manner is subjected to a recrystallization heat treatment (for example, 60
By performing the heating at 0 ° C. for 80 hours, a film having a low resistance (for example, 200 Ω / □) is obtained.

【0067】上記のように、不純物イオン61(62〜
64)の入射角θを所定の角度に設定した斜めイオン注
入法を用いることから、多結晶シリコン層12が段差部
41に形成されていても、多結晶シリコン層12の全域
に不純物イオン61(62〜64)が注入される。
As described above, the impurity ions 61 (62 to 62)
64) using the oblique ion implantation method in which the incident angle θ is set to a predetermined angle, even if the polycrystalline silicon layer 12 is formed in the step portion 41, the impurity ions 61 ( 62-64) are injected.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上、説明したように、請求項1の発明
によれば、選択的にイオン注入する際のイオン注入エネ
ルギーを制御し、不純物イオンの注入深さを決めて非晶
質層の厚さを決定する。そのため、非晶質層の下方に所
望の厚さの多結晶シリコン層を残すことができる。また
非晶質層は残した多結晶シリコン層に対応した結晶粒径
に再結晶化され、しかも多結晶シリコン層の抵抗値は結
晶粒径に対応するので、イオン注入エネルギーを制御す
ることによって、再結晶後の多結晶シリコン層の抵抗値
を制御することが可能になる。したがって、抵抗値の異
なる部分を選択的に有する多結晶シリコン層を形成する
ことができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the ion implantation energy for selective ion implantation is controlled, the implantation depth of impurity ions is determined, and the amorphous layer is formed. Determine the thickness. Therefore, a polycrystalline silicon layer having a desired thickness can be left below the amorphous layer. Also, since the amorphous layer is recrystallized to a crystal grain size corresponding to the remaining polysilicon layer, and the resistance value of the polysilicon layer corresponds to the crystal grain size, by controlling the ion implantation energy, It becomes possible to control the resistance value of the polycrystalline silicon layer after recrystallization. Therefore, a polycrystalline silicon layer having portions having different resistance values selectively can be formed.

【0069】請求項2の発明によれば、被覆層で覆われ
ている多結晶シリコン層には不純物イオンが浅く注入さ
れ、被覆層で覆われていない多結晶シリコン層には不純
物イオンが深く注入される。このため、被覆層の有無に
よって非晶質層の厚さを変えることができるので、非晶
質層の下方に所望の厚さの多結晶シリコン層を残すこと
ができる。また非晶質層は残した多結晶シリコン層に対
応した結晶粒径に再結晶化され、しかも多結晶シリコン
層の抵抗値は結晶粒径に対応するので、被覆層の膜厚を
制御することによって、再結晶後の多結晶シリコン層の
抵抗値を制御することが可能になる。したがって、抵抗
値の異なる部分を選択的に有する多結晶シリコン層を形
成することができる。
According to the second aspect of the present invention, impurity ions are implanted shallowly into the polycrystalline silicon layer covered with the coating layer, and deeply implanted into the polycrystalline silicon layer not covered with the coating layer. Is done. Therefore, the thickness of the amorphous layer can be changed depending on the presence or absence of the covering layer, so that a polycrystalline silicon layer having a desired thickness can be left below the amorphous layer. Also, since the amorphous layer is recrystallized to a crystal grain size corresponding to the remaining polycrystalline silicon layer, and the resistance value of the polycrystalline silicon layer corresponds to the crystal grain size, it is necessary to control the thickness of the coating layer. This makes it possible to control the resistance value of the polycrystalline silicon layer after recrystallization. Therefore, a polycrystalline silicon layer having portions having different resistance values selectively can be formed.

【0070】請求項3の発明によれば、請求項1の発明
と同様の効果が得られる。それとともに、多結晶シリコ
ン層中に注入された不純物イオンを半導体基体中に拡散
することができるので、半導体基体の表層に拡散層を形
成することが可能になる。
According to the third aspect of the invention, the same effect as the first aspect of the invention can be obtained. At the same time, impurity ions implanted into the polycrystalline silicon layer can be diffused into the semiconductor substrate, so that a diffusion layer can be formed on the surface of the semiconductor substrate.

【0071】請求項4の発明によれば、選択的にかつ多
結晶シリコン層の膜厚方向の全域に不純物イオンを注入
してその領域を非晶質層に改質した後、再結晶化を行う
ので、非晶質層は半導体基体の結晶性を引き継いだ状態
で結晶化する。このため、半導体基体が単結晶であれば
単結晶的シリコン層に改質することが可能なので、この
部分の抵抗値を低くすることができる。また熱処理によ
って、非晶質層中の不純物イオンを半導体基体の表層に
拡散することができるので、半導体基体の表層に拡散層
を形成することが可能になる。
According to the fourth aspect of the present invention, after the impurity ions are selectively implanted into the entire region of the polycrystalline silicon layer in the thickness direction to modify the region into an amorphous layer, recrystallization is performed. As a result, the amorphous layer is crystallized while inheriting the crystallinity of the semiconductor substrate. For this reason, if the semiconductor substrate is a single crystal, it can be modified into a single crystal silicon layer, so that the resistance value of this portion can be reduced. In addition, since the impurity ions in the amorphous layer can be diffused into the surface layer of the semiconductor substrate by the heat treatment, a diffusion layer can be formed on the surface layer of the semiconductor substrate.

【0072】請求項5の発明によれば、上記イオン注入
の際の非晶質層の深さtは、LSS理論に基づくイオン
の投影飛程Rpとその投影飛程分散ΔRpとの関係式、
t=Rp+κ・ΔRp、2≦κ≦5によって設定でき
る。したがって、イオン注入エネルギーによって、不純
物イオンの注入深さをほぼ正確に設定することができる
ので、非晶質層の厚さ、この非晶質層の下層に残した多
結晶シリコン層の厚さをほぼ正確に設定することができ
る。よって、再結晶化で得られる多結晶シリコン層の設
計が容易にできる。
According to the fifth aspect of the present invention, the depth t of the amorphous layer at the time of the ion implantation is determined by the relational expression between the projected range Rp of the ions based on the LSS theory and the projected range dispersion ΔRp,
It can be set by t = Rp + κ · ΔRp, 2 ≦ κ ≦ 5. Therefore, the implantation depth of the impurity ions can be set almost accurately by the ion implantation energy, so that the thickness of the amorphous layer and the thickness of the polycrystalline silicon layer left under the amorphous layer are reduced. Can be set almost exactly. Therefore, the polycrystalline silicon layer obtained by recrystallization can be easily designed.

【0073】請求項6の発明によれば、上記イオン注入
を斜めイオン注入法で行うので、多結晶シリコン層が段
差部に形成されていても、多結晶シリコン層の全表面か
ら不純物イオンを注入することが可能になる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the above-described ion implantation is performed by the oblique ion implantation method, even if the polycrystalline silicon layer is formed in the step, impurity ions are implanted from the entire surface of the polycrystalline silicon layer. It becomes possible to do.

【0074】請求項7の発明によれば、上記不純物イオ
ンには、シリコンおよびシリコンよりも重い元素のうち
の少なくとも一種以上のイオンを用いるので、この不純
物イオンが注入された多結晶シリコン層の部分を非晶質
化できる。
According to the seventh aspect of the present invention, since at least one of silicon and an element heavier than silicon is used as the impurity ions, a portion of the polycrystalline silicon layer into which the impurity ions are implanted is used. Can be made amorphous.

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

【図1】第1の発明の実施例を示す製造工程図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the first invention.

【図2】第2の発明の実施例を示す製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the second invention.

【図3】第3の発明の実施例を示す製造工程図である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the third invention.

【図4】第3の発明によるエミッタの形成方法の説明図
である。
FIG. 4 is an illustration of a method for forming an emitter according to a third invention.

【図5】第4の発明の実施例を示す製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram showing an example of the fourth invention.

【図6】第4の発明によるエミッタの形成方法の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method of forming an emitter according to a fourth invention.

【図7】斜めイオン注入法による非晶質化の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of amorphization by oblique ion implantation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基体 12 多結晶シリ
コン層 13 非晶質層 14 多結晶シリ
コン層 22 被覆層 23 第1非晶質
層 24 第2非晶質層 25 第1多結晶
シリコン層 26 第2多結晶シリコン層 31 半導体基体 16 不純物拡散層 17 単結晶的シ
リコン層 61 不純物イオン 62 不純物イオ
ン 63 不純物イオン 64 不純物イオ
ン θ 入射角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Base 12 Polycrystalline silicon layer 13 Amorphous layer 14 Polycrystalline silicon layer 22 Coating layer 23 1st amorphous layer 24 2nd amorphous layer 25 1st polycrystalline silicon layer 26 2nd polycrystalline silicon layer 31 Semiconductor Base 16 Impurity diffusion layer 17 Monocrystalline silicon layer 61 Impurity ion 62 Impurity ion 63 Impurity ion 64 Impurity ion θ Incident angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪田 康義 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−139718(JP,A) 特開 平4−337625(JP,A) 特開 平3−104210(JP,A) 特開 昭62−239520(JP,A) 特開 平2−76235(JP,A) 特開 平5−13416(JP,A) 特開 平4−340222(JP,A) 特開 平7−78760(JP,A) 特開 平7−22618(JP,A) 特開 平6−97074(JP,A) 特開 平4−92413(JP,A) 特開 平2−51280(JP,A) 特開 昭63−185015(JP,A) 特開 昭62−122227(JP,A) 特開 昭61−131413(JP,A) 特開 昭60−55614(JP,A) 特開 昭58−37913(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/265 601 H01L 21/265 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuyoshi Inoda 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (56) References JP-A-4-139718 (JP, A) JP-A Heisei JP-A-4-337625 (JP, A) JP-A-3-104210 (JP, A) JP-A-62-239520 (JP, A) JP-A-2-76235 (JP, A) JP-A-5-13416 (JP, A A) JP-A-4-340222 (JP, A) JP-A-7-78760 (JP, A) JP-A-7-22618 (JP, A) JP-A-6-97074 (JP, A) JP-A-4 JP-A-92413 (JP, A) JP-A-2-51280 (JP, A) JP-A-63-185015 (JP, A) JP-A-62-122227 (JP, A) JP-A-61-131413 (JP, A) JP-A-60-55614 (JP, A) JP-A-58-37913 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB (Name) H01L 21/265 601 H01L 21/265

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基体上に多結晶シリコン層を形成した
後、イオン注入法によって該多結晶シリコン層に対して
選択的に不純物イオンを注入する際に、イオン注入エネ
ルギーを制御して不純物イオンの注入深さを設定するこ
とで、該多結晶シリコン層の少なくとも上層にイオン注
入深さに対応した非晶質層を形成する第1工程と、熱処
理を行って、前記非晶質層の下方に残した多結晶シリコ
ン層の厚さに対応させて該非晶質層を結晶化して、前記
多結晶シリコン層とは異なる結晶粒径を有する多結晶シ
リコン層を形成する第2工程とからなることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
1. After forming a polycrystalline silicon layer on a substrate, when selectively implanting impurity ions into the polycrystalline silicon layer by ion implantation, the ion implantation energy is controlled to control the impurity ions. By setting the implantation depth, a first step of forming an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth at least above the polycrystalline silicon layer, and performing a heat treatment to form an amorphous layer below the amorphous layer A second step of crystallizing the amorphous layer corresponding to the thickness of the remaining polycrystalline silicon layer to form a polycrystalline silicon layer having a different crystal grain size from the polycrystalline silicon layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 基体上に多結晶シリコン層を形成した
後、該多結晶シリコン層を選択的に覆う被覆層を形成す
る第1工程と、イオン注入法によって、前記被覆層を通
して多結晶シリコン層に不純物イオンを注入するととも
に前記被覆層に覆われていない部分の多結晶シリコン層
に不純物イオンを注入することで、該被覆層で覆われて
いる部分の多結晶シリコン層の上層に第1非晶質層を形
成するとともに該被覆層に覆われていない部分の多結晶
シリコン層の上層に第1非晶質層よりも厚い第2非晶質
層を形成する第2工程と、熱処理を行って、前記第1非
晶質層と前記第2非晶質層とを結晶化して該第1非晶質
層側に第1多結晶シリコン層を形成するとともに該第2
非晶質層側に該第1多結晶シリコン層よりも結晶粒径の
大きい第2多結晶シリコン層を形成する第3工程とから
なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A first step of forming a polycrystalline silicon layer on a substrate, and then forming a coating layer selectively covering the polycrystalline silicon layer, and a polycrystalline silicon layer passing through the coating layer by ion implantation. By implanting impurity ions into the polysilicon layer and implanting impurity ions into portions of the polysilicon layer not covered with the coating layer, the first non-crystal layer is formed above the portion of the polysilicon layer covered with the coating layer. Performing a second step of forming a crystalline layer and forming a second amorphous layer thicker than the first amorphous layer on a portion of the polycrystalline silicon layer which is not covered by the coating layer; The first amorphous layer and the second amorphous layer are crystallized to form a first polycrystalline silicon layer on the first amorphous layer side;
Forming a second polycrystalline silicon layer having a larger crystal grain size than the first polycrystalline silicon layer on the side of the amorphous layer.
【請求項3】 半導体基体上に多結晶シリコン層を形成
した後、イオン注入法によって該多結晶シリコン層に対
して選択的に不純物イオンを注入する際に、イオン注入
エネルギーを制御して不純物イオンの注入深さを設定す
ることで、該多結晶シリコン層の少なくとも上層にイオ
ン注入深さに対応した非晶質層を形成する第1工程と、
熱処理を行って、前記非晶質層の下方に残した多結晶シ
リコン層の厚さに対応させて該非晶質層を結晶化して、
前記多結晶シリコン層とは異なる結晶粒径を有する多結
晶シリコン層を形成するとともに、該多結晶シリコン層
中に注入された不純物イオンを前記半導体基体の表層に
拡散して不純物拡散層を形成する第2工程とからなるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. After forming a polycrystalline silicon layer on a semiconductor substrate, when selectively implanting impurity ions into the polycrystalline silicon layer by ion implantation, the ion implantation energy is controlled to control the impurity ions. A first step of forming an amorphous layer corresponding to the ion implantation depth at least above the polycrystalline silicon layer by setting the implantation depth of
Performing a heat treatment, crystallizing the amorphous layer corresponding to the thickness of the polycrystalline silicon layer left below the amorphous layer,
Forming a polycrystalline silicon layer having a different crystal grain size from the polycrystalline silicon layer, and diffusing impurity ions implanted into the polycrystalline silicon layer into a surface layer of the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a second step.
【請求項4】 請求項1〜請求項のうちの1項に記載
の半導体装置の製造方法において、前記イオン注入で形
成される非晶質層の深さtの制御は、LSS理論に基づ
いてイオンの投影飛程Rpとその投影飛程分散ΔRpを
用いて、t=Rp+κ・ΔRp、2≦κ≦5なる式によ
って設定されるイオン注入エネルギーによって行うこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device as recited in one of claims 1 to 3, the control of the depth t of the amorphous layer formed by the ion implantation, based on the LSS theory Using the projected range Rp of the ion and the projected range dispersion ΔRp, with the ion implantation energy set by the equation t = Rp + κ · ΔRp, 2 ≦ κ ≦ 5. .
【請求項5】 請求項1〜請求項のうちの1項に記載
の半導体装置の製造方法において、前記イオン注入は、
不純物イオンの入射角を所定の角度に設定した斜めイオ
ン注入法で行うことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device as recited in one of claims 1 to 4, wherein the ion implantation,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the method is performed by an oblique ion implantation method in which an incident angle of impurity ions is set to a predetermined angle.
【請求項6】 請求項1〜請求項のうちの1項に記載
の半導体装置の製造方法において、前記不純物イオンに
は、シリコンおよびシリコンよりも重い元素のうちの少
なくとも一種以上のイオンを用いることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device as recited in one of claims 1 to 5, in the impurity ions, using at least one or more ions of elements heavier than silicon and silicon A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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