JP3153921B2 - 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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Description
方法に係り、特にシリコン(Si)のグレーンサイズ
(粒径)を均一にして抵抗率の変動を低減させた多結晶
シリコン(ポリシリコン:Poly−Si)を用いた半
導体装置の製造方法に関するものである。
てゲート電極としてよく用いられるが、その他抵抗体と
しても用いられる。このPoly−Si抵抗体はシリコ
ンを熱分解する減圧CVD法等によって絶縁膜上に選択
的に堆積形成することができるため、微細化可能、寄生
容量小、基板バイアス効果耐性大等の利点を有する。従
って、単結晶シリコン(Single Si)中への不純物の拡
散を利用して形成する拡散抵抗体と比較してPoly−
Si抵抗体は有利であり、広く利用されている。
成されるPoly−Si膜の線幅、膜厚、導入される不
純物濃度、グレインサイズ(粒径)、グレインバンダリ
ー(粒界)等抵抗値を決定するパラメータが多く抵抗精
度の点では不利である。
レインサイズは、製造プロセス工程中の熱処理によって
成長(粗大化)が進む。
の結晶性に左右されるが、その結晶性をコントロールす
ることは困難であり、抵抗値のバラツキを招く。
化は、アモルファス(非晶質)シリコンを再結晶するこ
とによって可能である。
のイオンをイオン注入(II)することによって一部を
アモルファス層に変える技術は知られている。しかしな
がらこのようにして形成されたアモルファス層は多くの
結晶欠陥を含む構造を有するものであって、完全なアモ
ルファス層とは言えない。従って、従来は抵抗率の精度
の向上は、グレインサイズのコントロールという面から
はなかなか困難であった。
ンサイズのコントロールという面から抵抗率の変動を低
減したPoly−Si抵抗体を有する半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
ば、多結晶シリコンからなる抵抗体を有する半導体装置
の製造方法において、絶縁体上に多結晶シリコン膜を形
成する工程と、前記多結晶シリコン膜内に前記抵抗体の
抵抗率に関連する不純物イオンを所定量注入する工程
と、次に−50℃以下の低温度でシリコンをイオン注入
して前記多結晶シリコン膜をアモルファスシリコン膜に
変える工程と、前記アモルファスシリコン膜を所定形状
にパターニング形成した後、全面に層間絶縁膜を形成す
る工程と、熱処理することによって前記アモルファスシ
リコン膜を再結晶化して多結晶シリコンに変える工程
と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法によ
って解決される。
ン(Poly−Si)を一旦、−50以下の低温(アモ
ルファス化及び実作業性の点から−200℃程度が最も
好ましい)でSiイオン(Si+)を注入しているた
め、Poly−Siがほぼアモルファス(非晶質)シリ
コン(a−Si)に変化する。−50℃以上の高温で
は、ボイドの発生や多結晶シリコンが完全にアモルファ
ス化されない等の不具合を生ずる。
を行うとアモルファス状態からの各々の結晶成長速度が
ほぼ一定となるため、熱処理後得られるPoly−Si
のグレインサイズはほぼ均一なものが得られる。このよ
うにほぼ均一なグレインサイズのPoly−Siを得る
ことができるため、抵抗率の変動要因の一つをコントロ
ールすることができる。
に説明する。
ly−Si)抵抗体の一実施例を示す断面図である。
SiO2からなるLOCOS酸化膜1上にPoly−S
i6によって構成されている。Poly−Si6の配線
方向端部には、層間絶縁膜としてのSiO2膜5を介し
て電極10a,10b(コンタクトホール7a,7b)
が形成されている。
述するが、厚さが150nmであり、所定の抵抗値を得
るためにBF2 +がイオン注入されている。
が、MOS Tr等に好ましく構成される。
断面図である。
ローに沿ってLOCOS酸化膜1上に、CVD(化学的
気相成長)法により150nmの厚さにポリシリコン
(Poly−Si)を堆積してPoly−Si膜2を形
成する。Poly−Si2膜はPoly−Si抵抗体形
成用の膜である。
(b)に示すように、通常のイオン注入(II)技術に
よりフッ化ボロンイオン(BF2 +)を所望の抵抗率に対
応した濃度分、例えばドーズ(dose)量、1×1014〜
5×1016/cm2注入エネルギー30KeVで全面に
注入する。この際、図示はしないが電極取り出し部に
は、レジストマスクを用いて高濃度に注入する。
注入法を用いて−200℃の低温条件下でシリコンイオ
ン(Si+)を、ドース量5×1014/cm2、注入エネ
ルギー70KeVで全面に、注入する。この低温度イオ
ン注入によってPoly−Si膜2は、ほぼアモルファ
ス化し、アモルファスシリコン(a−Si)膜2aが形
成される。
グによってa−Si膜2aを所定形状パターンにカット
して、図3(a)に示すように、a−Si膜パターン2
bを形成する。その後、層間絶縁膜として全面に二酸化
シリコン(SiO2)をCVD法により300〜400
nmの厚さに堆積して、SiO2膜5を形成し、次に通
常のプロセスフローにより図示はしないが、他の素子
(例えばMOSトランジスタ)を形成する。その後、6
00℃程度の温度でアニール(Furnace Anneal,ランプ
Anneal あるいは レーザー Anneal等)処理を施してa
−Si膜パターン2bの再結晶化及び結晶成長を起こさ
せ、図3(b)に示すようにPoly−Si6に変化さ
せる。この結晶成長は、注入不純物イオン(ドーパン
ト)のBF2 +中のフッ素(F)の影響により留まる。こ
のアニール処理による再結晶化では、Poly−Siグ
レインサイズは、ほぼ均一の大きさになった。これは、
Poly−Siが低温IIによってアモルファス(非晶
質)化された結果、結晶化に全く差がない状態から結晶
成長を起こさせることができるからである。
iO2膜5の2箇所にコンタクトホール7a、7bを形
成した後、全面にスパッタ蒸着法によりTi/TiN/
Al−SiあるいはPoly−Si/WSix(タング
ステンシリサイド)等の各々多層構造メタル10を形成
し、リングラフィ技術により該メタルをパターニングし
て図1に示したように、電極10a、10bを形成す
る。
一で、バラツキが小さく高精度のPoly−Si抵抗体
を有するMOSトランジスタを完成させた。
ついても低温IIそしてアニールの如き同様の方法を用
いて高精度で高性能なPoly−Siデバイスが実現さ
れる。
レインサイズがほぼ均一で抵抗率のバラツキが少ない多
結晶シリコン(Poly−Si)抵抗体を有するBi
polar型、MOS型及びBiCMOS型 LSI等
の半導体装置を得ることができる。また、多結晶シリコ
ン膜内に抵抗率を決める不純物イオンを注入した後に多
結晶シリコン膜をアモルファスシリコン膜に変えるの
で、多結晶シリコンが再度アモルファス化して、グレイ
ンサイズが異なるものとなる可能性がなく、グレインサ
イズを確実に均一にすることができるという特有の効果
がある。
を示す断面図である。
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 多結晶シリコンからなる抵抗体を有する
半導体装置の製造方法において、 絶縁体上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記多結晶シリコン膜内に前記抵抗体の抵抗率に関連す
る不純物イオンを所定量注入する工程と、 次に−50℃以下の低温度でシリコンをイオン注入して
前記多結晶シリコン膜をアモルファスシリコン膜に変え
る工程と、 前記アモルファスシリコン膜を所定形状にパターニング
形成した後、全面に層間絶縁膜を形成する工程と、 熱処理することによって前記アモルファスシリコン膜を
再結晶化して多結晶シリコンに変える工程と、 を含む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 |
---|---|---|---|
JP33360091A JP3153921B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33360091A JP3153921B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05167016A JPH05167016A (ja) | 1993-07-02 |
JP3153921B2 true JP3153921B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=18267860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33360091A Expired - Lifetime JP3153921B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3153921B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6844228B2 (en) | 2003-06-03 | 2005-01-18 | Renesas Technology Corp. | Manufacturing method of a semiconductor device capable of accurately setting a resistance value of a resistance element |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4511803B2 (ja) * | 2003-04-14 | 2010-07-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | D/a変換回路及びそれを内蔵した半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-12-17 JP JP33360091A patent/JP3153921B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6844228B2 (en) | 2003-06-03 | 2005-01-18 | Renesas Technology Corp. | Manufacturing method of a semiconductor device capable of accurately setting a resistance value of a resistance element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05167016A (ja) | 1993-07-02 |
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