KR100209225B1 - 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
반도체 장치 제조방법
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
종래의 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법은 공정 단계가 복잡하고, 그 동작 특성 또한 우수하지 못한 문제점이 있었음.
3. 발명의 해결방법의 요지
자기 정렬 방식으로 에미터와 베이스의 접합을 이루어 공정을 단순화하고, 동작 특성을 개선한 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법을 제공하고자 함.
4. 발명의 중요한 용도
바이폴라 접합 트랜지스터 제조에 이용됨.
Description
본 발명은 바이폴라 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor) 제조방법에 관한 것이다.
바이폴라 트랜지스터는 유니폴라(unipolar) 소자인 모스 트랜지스터(MOS transistor)에 비하여 지연 시간이 짧기 때문에 빠른 동작 속도를 가진다. 또한, 전력 소비량도 모스 트랜지스터에 비하여 작다. 이러한 바이폴라 접함 트랜지스터의 우수한 특성 때문에 캐쉬 메모리 등에 사용되는 바이-씨모스(BI-CMOS)에 많이 사용되고 있다.
이하, 첨부된 도면 도 1A 내지 도 1E를 참조하여 종래 기술에 따른 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법 및 그 문제점을 살펴본다.
먼저, 도 1A에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(10) 상에 소자 분리막(11)을 형성하고, n형 불순물을 이온주입하여 n 영역(12)를 형성한후, 전체구조 상부에 고농도의 붕소가 도핑된 p+폴리 실리콘막(13)을 형성하고, 역시 전체구조 상부에 화학 기상 증착 방식으로 산화막(14)을 증착한다.
다음으로, 도 1B에 도시된 바와 같이 에미터 형성을 위한 마스크를 사용하여 산화막(14) 및 p+폴리 실리콘막(13)을 패터닝한다.
이어서, 도 1C에 도시된 바와 같이 마스크를 제거하고, 열공정을 진행하여 P+폴리 실리콘막(13) 내의 붕소 이온을 실리콘 기판 상의 n 영역(12) 내로 확산시켜 P+영역(16)을 형성하고, 산화막(15)을 전체구조 상부에 형성한다. 이때, 열공정을 진행하면서, 전체구조 상부에 열산화막이 형성되고, 이후 그 상부에 화학 기상 증착에 의한 산화막이 증착된다.
계속하여, 도 1D에 도시된 바와 같이 반응성 이온 식각하여 측벽 산화막(15)을 형성하고, 붕소를 이온주입하여 p+영역(16)을 잇는 베이스 형성을 위한 P 영역(17)을 형성한다. 이때, 채널링 효과(chnneling effect)를 방지하기 위하여 에미터에 대하여 7°정도의 경사도를 두고 이온주입을 실시하게 되는데, 산화막(15) 측벽에 의해 차폐되는 부위(A)가 발생하여 오프세트(offset)를 가지게 된다.
끝으로, 도 1E에 도시된 바와 같이 전체구조 상부에 고농도의 n형 불순물이 도핑된 n+폴리 실리콘막을 증착한 다음, 열공정을 진행함으로써 n+영역(18)을 형성하여 에미터-베이스 접합을 이루고, n+폴리 실리콘막을 패터닝하여 n+폴리 실리콘 콘택(19)을 형성한다.
이후, 콜렉터 및 베이스 콘택을 형성함으로써 npn 바이폴라 접합 트랜지스터 형성을 완료한다.
상기와 같이 진행되는 종래의 바이폴라 접합 트랜지스터 제조 공정은 공정이 매우 복잡하고 상술한 바와 같이 가장자리의 베이스 영역이 좁거나 단락되어 바이폴라 접합 트랜지스터의 특성, 특히 전류 이득의 저하를 가져오게 된다.
본 발명은 자기 정렬 방식으로 에미터와 베이스의 접합을 이루어 공정을 단순화하고, 동작 특성을 개선한 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1A 내지 도 1E는 종래 기술에 따른 npn 바이폴라 접합 트랜지스터의 형성 공정도,
도 2A 내지 도 2D는 본 발명의 일실시예에 따른 npn 바이폴라 트랜지스터 형성 공정도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 20 : 실리콘 기판11 : 소자 분리막
12 : n 영역13 : p+폴리 실리콘막
14, 15, 24 : 산화막16 : P+영역,
17 : p 영역18, 21 : n+영역
19 : n+폴리 실리콘 콘택 A : 차폐 부위
22 : n 에피택셜층 23 : p+에피택셜층
25 : 마스크26 : p 에피택셜층
27 : n+폴리 실리콘막28 : 에미터
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 기판 상에 콜렉터를 형성하기 위하여 고농도의 제1 불순물을 이온주입하는 단계; 전체구조 상부에 상기 제1 불순물 에피택셜층을 형성하는 단계; 상기 제1 불순물 에피택셜층 상에 고농도의 제2 불순물 에피택셜층을 형성하는 단계; 전체구조 상부에 층간 절연막을 형성하고, 베이스 형성을 위한 마스크를 사용하여 상기 층간 절연막 및 상기 고농도의 제2 불순물 에피택셜층을 식각하는 단계; 상기 제1 불순물 에피택셜층 상에 제2 불순물 에피택셜층을 형성하는 단계; 에미터를 형성하기 위하여 전체구조 상부에 비정질 실리콘막을 형성하고, 고농도의 제1 불순물을 이온주입하는 단계, 및 에미터 형성을 위한 마스크를 사용하여 상기 비정질 실리콘막을 선택적 식각하여 에미터를 형성하고, 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면 도 2A 내지 도 2D를 참조하여 본 발명의 일실시예를 상술한다.
먼저, 도 2A에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(20) 상에 콜렉터(collector)를 형성하기 위하여 고농도의 n형 불순물을 이온주입하여 n+영역(21)을 형성하고, 그 상부에 n 에피택셜층(22)을 성장시킨다. 계속하여, n 에피택셜층(22)의 상부에 베니그를 형성하기 위하여 확산도가 좋은 고농도의 p형 이온주입을 실시하고, 열처리(annealing)를 실시하여 약 500Å 내지 약 3000Å 두께의 p+에피택셜층(23)을 형성한 다음, 전체구조 상부에 산화막(24)을 증착하고, 그 상부에 포토레지스트를 사용하여 베이스 형성을 위한 마스크(25)를 형성한다.
다음으로, 도 2B에 도시된 바와 같이 마스크(25)를 식각 장벽으로하여 산화막(24) 및 p+에피택셜층(23)을 식각한 다음, 이온주입 없이 오토 도핑(auto doping) 방식으로 p형 불순물이 도핑된 p 에피택셜층(26)을 약 200Å 내지 약 1000Å 두께로 증착한다. 이때, p 에피택셜층(26)은 균일하게 증착되기 때문에 오프세트가 전혀 발생하지 않는다.
이어서, 도 2C에 도시된 바와 같이 비정질 실리콘막을 약 1000Å 내지 약 3000Å 두께로 증착하고, 여기에 POCl3가스에 의한 고농도의 불순물을 도핑시켜 n+폴리 실리콘막(27)을 형성한다. 이때, POCl3가스에 의한 불순물의 베이스에로의 접합 깊이를 줄임으로써 안정된 베이스를 위해서 비정질 실리콘막을 사용한다.
끝으로, 도 2D에 도시된 바와 같이 전체구조 상부에 포토레지스트(도시 안됨)를 도포하고, 이를 패터닝하여 에미터 형성을 위한 마스크(도시 안됨)를 형성한 다음, 이를 식각 장벽으로하여 n+폴리 실리콘막(27)을 식각함으로써 에미터(28)를 형성한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 본 발명은 종래의 복잡한 바이폴라 접합 트랜지스터 제조 공정을 단순화하여 생산성을 향상시키는 효과가 있으며, 자기 정렬 방식으로 에미터와 베이스의 접합이 이루어 베이스 영역의 오프세트 방지하고, 고이득, 고속도를 가진 바이폴라 접합 트랜지스터 제조를 가능하게 한다.
Claims (5)
- 반도체 기판 상에 콜렉터를 형성하기 위하여 고농도의 제1 불순물을 이온주입하는 단계;전체구조 상부에 상기 제1 불순물 에피택셜층을 형성하는 단계;상기 제1 불순물 에피택셜층 상에 고농도의 제2 불순물 에피택셜층을 형성하는 단계;전체구조 상부에 층간 절연막을 형성하고, 베이스 형성을 위한 마스크를 사용하여 상기 층간 절연막 및 상기 고농도의 제2 불순물 에피택셜층을 식각하는 단계;상기 제1 불순물 에피택셜층 상에 제2 불순물 에피택셜층을 형성하는 단계;에미터를 형성하기 위하여 전체구조 상부에 비정질 실리콘막을 형성하고, 고농도의 제1 불순물을 이온주입하는 단계, 및에미터 형성을 위한 마스크를 사용하여 상기 비정질 실리콘막을 선택적 식각하여 에미터를 형성하고, 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제2 불순물 에피택셜층은 오토 도핑 방식을 사용하여 형성되는 것을 특징으로하는 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 고농도의 제2 불순물 에피택셜층은 약 500Å 내지 약 3000Å 두께인 것을 특징으로하는 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 비정질 실리콘막은 약 1000Å 내지 약 3000Å 두께인 것을 특징으로하는 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 제2 불순물 에피택셜층은 약 200Å 내지 약 1000Å 두께로 형성되는 것을 특징으로하는 바이폴라 접합 트랜지스터 제조방법.
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Cited By (1)
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1996
- 1996-11-19 KR KR1019960055459A patent/KR100209225B1/ko not_active IP Right Cessation
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