JPS5989451A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS5989451A JPS5989451A JP57199013A JP19901382A JPS5989451A JP S5989451 A JPS5989451 A JP S5989451A JP 57199013 A JP57199013 A JP 57199013A JP 19901382 A JP19901382 A JP 19901382A JP S5989451 A JPS5989451 A JP S5989451A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture 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
- H01L21/18—Manufacture 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
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、多結晶シリコン抵抗を構成要素として含む
半導体装置の製造方法に関するものである。
半導体装置の製造方法に関するものである。
多結晶シリコン抵抗は、分離酸化膜などの厚い絶縁股上
に形成できるため寄生容量が小さく、また、抵抗間隔を
縮小することが可能であるため、従来の拡散抵抗にかわ
る高集積・高速半導体装置に適した抵抗素子として注目
されている。
に形成できるため寄生容量が小さく、また、抵抗間隔を
縮小することが可能であるため、従来の拡散抵抗にかわ
る高集積・高速半導体装置に適した抵抗素子として注目
されている。
一方、単結晶ツリコン中に形成される拡散抵抗において
は、不純物濃度に応じてキャリア密度が一意的に定まる
ため、不純物濃度を制御することによって抵抗率（ある
いは層抵抗）を決定することが容易にできる。
は、不純物濃度に応じてキャリア密度が一意的に定まる
ため、不純物濃度を制御することによって抵抗率（ある
いは層抵抗）を決定することが容易にできる。
ところで、不純物濃度が等しい場合、多結晶シリコンの
抵抗率は単結晶シリコンよシも大きいが、その原因とし
て、多結晶シリコン中のキャリアの移動度が小さいこと
、および粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄ−ａｒｙ ）に
存在する共有結合に関与しない気結合の手〃すなわちダ
ングリング ボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇｂｏｎｄ）にキ
ャリアがトラップされることによる実効キャリア密度の
低下の２点が挙げられる。
抵抗率は単結晶シリコンよシも大きいが、その原因とし
て、多結晶シリコン中のキャリアの移動度が小さいこと
、および粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄ−ａｒｙ ）に
存在する共有結合に関与しない気結合の手〃すなわちダ
ングリング ボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇｂｏｎｄ）にキ
ャリアがトラップされることによる実効キャリア密度の
低下の２点が挙げられる。
ダングリングボンドの密度は、多結晶シリコンの成長後
１０００℃程度の熱処理を経た後では１０ ｃｍ
のオーダで比較的安定している。しかし、水素の結合に
よって、ダングリングボンドが、トラップとしての働き
を失うことが知られている。
１０００℃程度の熱処理を経た後では１０ ｃｍ
のオーダで比較的安定している。しかし、水素の結合に
よって、ダングリングボンドが、トラップとしての働き
を失うことが知られている。
したがって、多結晶シリコン中の不純物濃度と抵抗率の
関係は定性的に図に示すように、低濃度ではキャリアが
殆どトラップされるため半絶縁性を示し、ある濃度を越
えると急激に低下して実線のような特性となるが、水素
プラズマ中で処理すると、図の破線のように高抵抗領域
の抵抗が著しく低下する。一方、不純物濃度がダングリ
ングボンド密度よシも充分高い低抵抗領域では、この現
象は殆ど無視できる。
関係は定性的に図に示すように、低濃度ではキャリアが
殆どトラップされるため半絶縁性を示し、ある濃度を越
えると急激に低下して実線のような特性となるが、水素
プラズマ中で処理すると、図の破線のように高抵抗領域
の抵抗が著しく低下する。一方、不純物濃度がダングリ
ングボンド密度よシも充分高い低抵抗領域では、この現
象は殆ど無視できる。
また、水素プラズマ中＃丘ど顕著ではないが、中性水素
ガス中でも５００℃前後の熱処理によって同様の現象が
見られ、さらに窒素ガス中でも、通常微量（０，１〜１
ｐｐｒｎ ）の水素が含まれているため、水素中よシ
も程度はやや小さいが、やけり抵抗率は低下する。
ガス中でも５００℃前後の熱処理によって同様の現象が
見られ、さらに窒素ガス中でも、通常微量（０，１〜１
ｐｐｒｎ ）の水素が含まれているため、水素中よシ
も程度はやや小さいが、やけり抵抗率は低下する。
なお、この５ｉ−Ｈ（シリコン・水素）結合は高温では
熱分解するため、１０００℃前後の熱処理によって元の
高抵抗状態に戻る。
熱分解するため、１０００℃前後の熱処理によって元の
高抵抗状態に戻る。
さて、半導体装置の製造工程においては、金属配線の形
成以前の熱処理は概ね９ｏｏ℃程度以上の高温で施され
、したがって、多結晶シリコン抵抗は高抵抗状態にある
が、金属配線形成工程では、配線金属（通常アルミニウ
ム系金属）とシリコンの接触抵抗を下げるために通常４
ｏｏ℃〜５００℃の水素あるいは窒素中で熱処理が施さ
れる。
成以前の熱処理は概ね９ｏｏ℃程度以上の高温で施され
、したがって、多結晶シリコン抵抗は高抵抗状態にある
が、金属配線形成工程では、配線金属（通常アルミニウ
ム系金属）とシリコンの接触抵抗を下げるために通常４
ｏｏ℃〜５００℃の水素あるいは窒素中で熱処理が施さ
れる。
この場合、多結晶シリコン抵抗の表面は通常二酸化シリ
コン膜で覆われているが、二酸化シリコン中の水素の拡
散係数は非常に大きいため水素が容易に透過し、多結晶
シリコン抵抗の抵抗値を下げる。この時、多結晶シタコ
ン抵抗上に配線金属があると、金属中の水素の透過係数
は二酸化シリコンよシも約２桁程度大きいため、配線金
属の下の抵抗値はあまシ低下しない。
コン膜で覆われているが、二酸化シリコン中の水素の拡
散係数は非常に大きいため水素が容易に透過し、多結晶
シリコン抵抗の抵抗値を下げる。この時、多結晶シタコ
ン抵抗上に配線金属があると、金属中の水素の透過係数
は二酸化シリコンよシも約２桁程度大きいため、配線金
属の下の抵抗値はあまシ低下しない。
このように従来は、多結晶シリコン抵抗上の配線金属の
有無によって抵抗値が異なり、多結晶シリコン抵抗を使
用する上で大きな間−となっていた。特にバイポーラ型
半導体装置においては、抵抗値に±１０％程度の精度が
要求されるため、上記問題は多結晶シリコン抵抗を応用
する上での重大な障害となっていた。
有無によって抵抗値が異なり、多結晶シリコン抵抗を使
用する上で大きな間−となっていた。特にバイポーラ型
半導体装置においては、抵抗値に±１０％程度の精度が
要求されるため、上記問題は多結晶シリコン抵抗を応用
する上での重大な障害となっていた。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、配線工程で
の抵抗値変動や、抵抗上の金属配線の有無による抵抗値
の相違のない安定な多結晶シリコン抵抗を得ることがで
きる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする
。
の抵抗値変動や、抵抗上の金属配線の有無による抵抗値
の相違のない安定な多結晶シリコン抵抗を得ることがで
きる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする
。
以下この発明の詳細な説明する。この発明の実施例にお
いては、半導体製造工程中、拡散層形成などのすべての
高温処理を終了した後、配線工程で行われる熱処理と同
一の雰囲気（水素または窒素雰囲気）、同一の温度（４
００〜５００℃）において熱処理を施し、その後金属配
線を形成する。ここで、上記熱処理は、多結晶シリコン
中の水素と雰囲気中の水素が平衡状態に達するまで行う
必要がある。
いては、半導体製造工程中、拡散層形成などのすべての
高温処理を終了した後、配線工程で行われる熱処理と同
一の雰囲気（水素または窒素雰囲気）、同一の温度（４
００〜５００℃）において熱処理を施し、その後金属配
線を形成する。ここで、上記熱処理は、多結晶シリコン
中の水素と雰囲気中の水素が平衡状態に達するまで行う
必要がある。
そして、上述のように、配線形成前に、配線工程での熱
処理における雰囲気と温度に対して多結晶シリコン中の
水素濃度を平衡状態にすれば、以後の工程での抵抗値変
動や抵抗上の金属配線の有無による抵抗値の相違などの
問題は回避され、精度の良い多結晶シリコン抵抗を形成
できる。
処理における雰囲気と温度に対して多結晶シリコン中の
水素濃度を平衡状態にすれば、以後の工程での抵抗値変
動や抵抗上の金属配線の有無による抵抗値の相違などの
問題は回避され、精度の良い多結晶シリコン抵抗を形成
できる。
なお、上記の製造方法による半導体装置の動作状態にお
いて水素の離脱が生じると抵抗値が次第に増加するが、
この現象は２５０℃以上の温度で僅かに認められる程度
であシ、実際の使用温度１００℃以下では事実上全く生
じないことが実験によって確認されている。
いて水素の離脱が生じると抵抗値が次第に増加するが、
この現象は２５０℃以上の温度で僅かに認められる程度
であシ、実際の使用温度１００℃以下では事実上全く生
じないことが実験によって確認されている。
また、上記実施例では、配線工程での熱処理と同一の温
度中雰囲気で配線工程の前に熱処理する方法を説明した
が、配線工程での熱処理が窒素雰囲気中で行われる場合
には、配線工程前の最終熱処理を水素雰囲気に引続き窒
素雰囲気で行うなどの方法をとっても同様の効果を生じ
る。
度中雰囲気で配線工程の前に熱処理する方法を説明した
が、配線工程での熱処理が窒素雰囲気中で行われる場合
には、配線工程前の最終熱処理を水素雰囲気に引続き窒
素雰囲気で行うなどの方法をとっても同様の効果を生じ
る。
さらに、最終熱処理における雰囲気は窒素と水素の混合
ガスを用いることもできる。
ガスを用いることもできる。
また、実施例では、最終熱処理における温度を配線工程
での熱処理温度（４００〜５００℃）と同一にしたが、
この温度は３００〜６００℃の範囲で任意に選択すれば
実施例と同一の効果を得ることができる。
での熱処理温度（４００〜５００℃）と同一にしたが、
この温度は３００〜６００℃の範囲で任意に選択すれば
実施例と同一の効果を得ることができる。
以上詳述したようにこの発明の半導体装置の製造方法に
おいては、金属配線形成前に最終熱処理を３００〜６０
０℃の低温で、かつ窒素差たけ水素または窒素と水素の
混合ガス雰囲気中で行うようにしたので、精度の良い多
結晶シリコン抵抗を形成できる。したがって、この発明
の方法は、高集積・高速動作の半導体装置の製造方法に
広くｆＩＩ用することができる。
おいては、金属配線形成前に最終熱処理を３００〜６０
０℃の低温で、かつ窒素差たけ水素または窒素と水素の
混合ガス雰囲気中で行うようにしたので、精度の良い多
結晶シリコン抵抗を形成できる。したがって、この発明
の方法は、高集積・高速動作の半導体装置の製造方法に
広くｆＩＩ用することができる。
図面は多結晶シリコン中の不純物製置と抵抗率（または
層抵抗）の関係を示す特性図である。 特許出願人 沖電気工業株式会社 イ濃乙物し覆度− 手続補正書 昭和５８年ＩＯ月１０日 特許庁長官若杉和夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特 許 願第 １９９０１３ 号２、発
明の名称 半導体装置の製造方法 、３．補正をする者 事件との関係 特 許 出願人（０２９）沖
電気工業株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和 年 月 日 （自
発）シリコン」と訂正する。
層抵抗）の関係を示す特性図である。 特許出願人 沖電気工業株式会社 イ濃乙物し覆度− 手続補正書 昭和５８年ＩＯ月１０日 特許庁長官若杉和夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特 許 願第 １９９０１３ 号２、発
明の名称 半導体装置の製造方法 、３．補正をする者 事件との関係 特 許 出願人（０２９）沖
電気工業株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和 年 月 日 （自
発）シリコン」と訂正する。
Claims (1)
- 多結晶シリコン抵抗を有する半導体装置の製造方法にお
いて、金属配線形成前に最終熱処理を３００〜６００℃
の低温で、かつ窒素または水素または窒素と水素の混合
ガス雰囲気中で行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57199013A JPS5989451A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57199013A JPS5989451A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5989451A true JPS5989451A (ja) | 1984-05-23 |
Family
ID=16400652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57199013A Pending JPS5989451A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5989451A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01231362A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07326772A (ja) * | 1995-05-25 | 1995-12-12 | Rohm Co Ltd | 個別ダイオード装置 |
| JPH088446A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-01-12 | Rohm Co Ltd | 個別ダイオード装置 |
| JPH0832092A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-02-02 | Rohm Co Ltd | 個別ダイオード装置 |
-
1982
- 1982-11-15 JP JP57199013A patent/JPS5989451A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01231362A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07326772A (ja) * | 1995-05-25 | 1995-12-12 | Rohm Co Ltd | 個別ダイオード装置 |
| JPH088446A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-01-12 | Rohm Co Ltd | 個別ダイオード装置 |
| JPH0832092A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-02-02 | Rohm Co Ltd | 個別ダイオード装置 |
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