KR100241353B1 - Method for manufacturing bipolar transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초자기 정렬(super-self-aligned) 쌍극자 트랜지스터(bipolar transistor) 제조 방법에 관한 것이다. 종래 쌍극자 트랜지스터 제조방법에서 베이스 에피 박막을 성장한 후에 측벽 산화규소막을 형성함으로써 발생되는 건식 식각으로 인한 에미터-베이스 계면 손상을 방지하기 위해, 본 발명에서는 측벽 질화규소막을 먼저 형성한 후 베이스 박막을 성장함으로써, 에미터-베이스 접합 누설 전류를 줄이고, 한편 이로 인한 고속 고주파 동작 특성의 저하를 방지할 수 있으며, 베이스-컬렉터 접합 용량을 이론적인 한계로 최소화 시킬 수 있는 고속 고주파 성능이 우수한 트랜지스터 제조 공정 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a super-self-aligned bipolar transistor. In order to prevent the emitter-base interface damage caused by dry etching caused by the formation of the sidewall silicon oxide film after the base epitaxial thin film is grown in the conventional dipole transistor manufacturing method, by forming the sidewall silicon nitride film first and then growing the base thin film In addition, the transistor fabrication method has a high-speed, high-frequency transistor manufacturing process that can reduce the emitter-base junction leakage current and prevent the deterioration of high-speed high-frequency operating characteristics and minimize the base-collector junction capacity to a theoretical limit. to provide.
Description
본 발명은 초자기 정렬(super-self-aligned) 쌍극자 트랜지스터(bipolar transistor) 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a super-self-aligned bipolar transistor.
도 1은 미국 특허(특허번호, 5,484,737)를 획득한 트랜지스터 단면 구조도이다.1 is a cross-sectional view of a transistor obtained by obtaining a US patent (Patent No. 5,484,737).
도 1에 도시된 바와 같이, 규소/규소게르마늄 쌍극자 트랜지스터를 제조하기 위해서는 p형 기판(1)에 n+ 컬렉터 매몰층(2)을 형성하고, 산화규소막(3), 질화규소막(4), 다결정 규소 막(5), 산화규소막(6), 질화규소막(7), p+ 다결정 규소 막(8), 그리고 산화규소막(9)을 순차적으로 도포한 후, 산화규소막(9), p+ 다결정 규소 막(8), 그리고 질화규소막(7)을 식각한 다음, 측벽 절연막을 형성하고, 산화규소막(6), 다결정 규소 막(5)을 식각한 후 열 산화하여 산화규소막을 형성하고, 질화규소막(4), 산화규소막(3)을 순차적으로 식각한다. 이후, 선택적 에피 성장 방법을 이용하여 n- 컬렉터 박막(10)을 성장하고, 측벽 절연막을 식각한 후, 선택적 단결정 성장법을 이용하여 베이스 에피 박막(11)을 성장한 다음, 측벽 산화규소막(12)를 형성하고 다결정 규소 박막(13)을 형성한 후, 절연막(14)을 도포하고 금속배선(15)하여 쌍극자 트랜지스터 제작을 완료 한다.As shown in FIG. 1, in order to manufacture a silicon / silicon germanium dipole transistor, an n + collector buried
상기와 같은 방법에 의해 쌍극자 트랜지스터를 제작하는 경우, 베이스 에피 박막(11)을 성장하고 측벽 산화규소막(12)을 형성한 후 다결정 규소 에미터 전극(13)을 형성하므로, 상기 측벽 산화규소막(12)의 형성 시 필수 불가결하게 수행되어야 하는 산화규소막 건식 식각으로 인한 에미터-베이스 계면 손상을 피할 수 없게 된다. 따라서, 에미터-베이스 누설 전류를 야기 시키게 되고, 또한 고속 고주파 동작 특성을 저하시키는 단점이 있다.In the case of manufacturing the dipole transistor by the above method, since the base epitaxial thin film 11 is formed, the sidewall silicon oxide film 12 is formed, and the polycrystalline silicon emitter electrode 13 is formed, the sidewall silicon oxide film is formed. Emitter-base interface damage due to silicon oxide film dry etching, which must be performed indispensably in the formation of (12), is inevitable. Thus, there is a disadvantage that it causes an emitter-base leakage current, and also degrades the high-speed high frequency operating characteristics.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 에미터-베이스 계면에서 건식 식각으로 인해 발생될 수 있는 손상으로 인한 에미터-베이스 접합 누설 전류를 줄이고, 고속 고주파 동작 특성의 저하를 방지할 수 있으며, 베이스-컬렉터 접합 용량을 이론적인 한계로 최소화 시킬 수 있는 고속 고주파 성능이 우수한 쌍극자 트랜지스터 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention can reduce the emitter-base junction leakage current due to damage that may occur due to dry etching at the emitter-base interface, and to prevent the degradation of high-speed high-frequency operating characteristics to solve the above problems. The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a dipole transistor having high speed and high frequency performance that can minimize the base-collector junction capacity to a theoretical limit.
도 1은 종래 기술에 의해 제작되는 쌍극자 트랜지스터 구조를 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing a dipole transistor structure manufactured by the prior art;
도 2는 본 발명에 의하여 제작 되는 쌍극자 트랜지스터 구조의 완성 단면도,2 is a completed cross-sectional view of a dipole transistor structure manufactured by the present invention;
도 3의 (a)∼(h)는 본 발명에 의한 쌍극자 트랜지스터의 제작 방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도.3 (a) to 3 (h) are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a dipole transistor according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1, 21 : 규소 기판 2, 22 : 컬렉터 매몰층1, 21:
10, 30 : 컬렉터 3, 6, 9, 12, 14, 23, 26, 29, 35 : 산화규소막10, 30:
4, 7, 24, 27, 32 : 질화규소막 5, 8, 13, 25, 28, 34 : 다결정규소막4, 7, 24, 27, 32:
11, 33 : 베이스 막 15, 36 : 금속 배선11, 33: base film 15, 36: metal wiring
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쌍극자 트랜지스터 제조방법은, 베이스 에피 박막을 성장한 후에 측벽 산화규소막을 형성함으로써 발생되는 건식 식각으로 인한 에미터-베이스 계면 손상을 방지하기 위해, 측벽 질화규소막을 먼저 형성한 후 베이스 박막을 성장함으로써, 에미터-베이스 접합 누설 전류를 줄이고, 한편 이로 인한 고속 고주파 동작 특성의 저하를 방지할 수 있으며, 베이스-컬렉터 접합 용량을 이론적인 한계로 최소화 시킬 수 있는 고속 고주파 성능이 우수한 트랜지스터 제조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method of manufacturing a dipole transistor according to the present invention includes a sidewall silicon nitride film first, in order to prevent the emitter-base interface damage caused by dry etching caused by forming the sidewall silicon oxide film after growing the base epitaxial thin film. By growing the base thin film after formation, it is possible to reduce the emitter-base junction leakage current and prevent the degradation of the high-speed high-frequency operating characteristics, and to minimize the base-collector junction capacity to a theoretical limit. It is characterized by providing a transistor manufacturing method with excellent performance.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 제조공정으로 완성된 초자기 정렬 쌍극자 트랜지스터의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a super magnetic alignment dipole transistor completed by the manufacturing process of the present invention.
규소 기판(21)에 컬렉터 매몰층(22)을 이온 주입하여 형성하고, 기상 화학 증착 (CVD)장비를 사용하여 산화규소막(23), 질화규소막(24), 베이스 전극용 다결정규소 막(25), 산화규소막(26), 그리고 질화규소막(27)을 연속적으로 도포한다. 다음, 질화규소막(27), 산화규소막(26), 그리고 베이스 전극용 다결정규소 막(25)을 연속적으로 식각하고, 산화규소막(26)을 습식 식각법에 의해 과식각하여 산화규소막(26) 언더 컷(undercut)을 형성한 후, 여기에 연결용 다결정 규소 박막(28)을 채워 넣고 열 산화규소막(29)을 성장한다. 다음, 컬렉터(30)를 선택적 단결정 성장법을 이용하여 성장하고, 열 산화하여 얇은 열 산화규소막(31)을 성장한 후, 질화규소막 측벽막(32)을 형성한다음, 열 산화규소막(29, 31)을 습식 식각법으로 식각하여 제거한 후 선택적 박막 성장법으로 에피 베이스 박막(33)을 성장한다. 이후, 에미터 다결정 규소 전극(34)과 금속 배선(36) 공정을 하여 본 발명의 공정을 완료한다.The collector buried
따라서, 도 1의 경우와는 다르게 에미터와 베이스를 전기적으로 격리하는 역할을 하는 측벽 질화규소막(32)을 먼저 형성하고 선택적 박막 성장법에 의하여 베이스(33)를 성장한 후 바로 에미터 전극(34)을 증착 함으로써 에미터-베이스 계면에서 건식 식각으로 인해 발생될 수 있는 손상으로 인한 에미터-베이스 접합 누설 전류를 줄일 수 있고, 한편 이로 인한 고속 고주파 동작 특성의 저하를 방지할 수 있는 초자기 정렬 쌍극자 트랜지스터를 제작할 수 있다. 또한, 산화규소막(29)을 선택적으로 식각하고 베이스 박막(33)을 선택적 단결정 성장함으로써 에미터와 베이스의 크기가 거의 같은, 즉, 베이스-컬렉터 접합 용량을 이론적인 한계로 최소화 시킬 수 있으므로 상기 도 1의 공정으로 제작되는 종래기술의 쌍극자 트랜지스터에 비해 더욱 더 고속 고주파 특성이 우수한 트랜지스터의 제작을 가능케 하는 장점이 있다.Therefore, unlike in the case of FIG. 1, the sidewall
본 발명에 의하여 구현되는 초자기 정렬 쌍극자 트랜지스터를 제조하기 위하여 일 실시예로서, 첨부된 도면 도 3의 (a) ∼ (h) 단면도를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.As an embodiment to manufacture a super-magnetic alignment dipole transistor implemented by the present invention, it will be described in more detail with reference to the cross-sectional view (a) to (h) of FIG.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 규소 기판(21)에 컬렉터 매몰층(22)을 이온 주입하여 형성하고, 기상 화학 증착 (CVD)장비를 사용하여 산화규소막(23), 질화규소막(24), 베이스 전극용 다결정규소 막(25), 산화규소막(26), 그리고 질화규소막(27)을 연속적으로 도포한다.As shown in FIG. 3 (a), the collector buried
이후, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 마스크를 사용하여 질화규소막(27), 산화규소막(26), 그리고 베이스 전극용 다결정규소 막(25)을 연속적으로 식각하고, 산화규소막(26)을 습식 식각법에 의해 과식각하여 도면에 나타난 바와 같이 질화규소막(27) 아래로 밀어 넣는다. 즉, 산화규소막(26) 언더 컷(undercut)을 형성한다. 또한, 베이스 전극 박막으로 상기 다결정규소 막(25)을 사용하면 산화규소막(26) 언더 컷(undercut)만을 형성하고, 베이스 전극 박막으로 베이스 전극 저항을 보다 더 줄이기 위하여 금속성 박막을 사용하면 산화규소막(26) 언더 컷(undercut) 및 금속성 박막 언더 컷을 형성한다.3B, the
이후, 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 다결정 규소 박막을 증착하고 건식 식각하여 상기 언더 컷에 연결용 다결정 규소 박막(28)을 채워 넣고 열 산화규소막(29)을 성장한다. 상기 연결용 다결정 규소 박막(28)은 베이스 박막으로 금속성 박막을 사용할 경우 오믹 접촉을 가능케 하는 박막으로 작용하게 된다. 상기에서 사용된 금속성 박막은 티타늄 실리사이드(TiSi2), 티타늄 나이트라이드(TiN), 코발트 실리사이드(CoSi2)를 사용한 것이다.Thereafter, as shown in FIG. 3C, the polycrystalline silicon thin film is deposited and dry etched to fill the undercut with the connecting polycrystalline silicon
이어서, 도 3(d)에 도시한 바와 같이, 컬렉터(30)를 선택적 단결정 성장법을 이용하여 성장하고, 열 산화하여 얇은 열 산화규소막(31)을 성장한다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (d), the
그리고, 도 3(e)에 도시한 바와 같이, 질화규소막을 증착하고 건식식각하여 질화규소막 측벽막(32)을 형성한다.As shown in Fig. 3E, a silicon nitride film is deposited and dry etched to form a silicon nitride
이어, 도 3(f)에 도시한 바와 같이, 열 산화규소막(29, 31)을 습식 식각법으로 식각하여 제거한 후 선택적 박막 성장법으로 에피 베이스 박막(33)을 성장한다. 이 에피 베이스 박막(33)으로 규소 박막 혹은 규소 게르마늄 혹은 규소/규소 게르마늄 다층 박막을 사용한다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (f), the thermal
상기 공정에서, 열 산화규소막(29, 31)의 두께는 에피 베이스 박막(33)의 두께를 제한하게 되므로 원하고자 하는 베이스 박막의 두께 만큼 성장하면 된다.In the above process, since the thickness of the thermal
이어, 도 3(g)에 도시한 바와 같이, 에미터 다결정 규소 전극(34)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3G, the emitter
마지막 공정으로서, 도 3(h)에 도시한 바와 같이, 컬렉터 전극을 형성하기 위하여 상기 도 3(a)에 보여진 질화규소막(27), 산화규소막(26), 다결정규소막(25), 질화규소막(24), 그리고 산화규소막(23)을 연속적으로 식각하고, 측벽 산화규소막(35)을 형성한 후, 공지의 기술을 이용하여 절연막을 도포한 후 접촉구멍을 형성하고 금속 배선(36) 공정을 하여 초자기 정렬 쌍극자 트랜지스터 제조 공정을 완료한다.As a final process, as shown in Fig. 3 (h), the
종래의 쌍극자 트랜지스터 제조 방법은, 베이스 에피 박막(11)을 성장한 후에 측벽 산화규소막(12)을 형성함으로써 발생되는 건식 식각으로 인한 에미터-베이스 계면 손상을 피할 수 없는 단점이 있었으나, 본 발명에서는 측벽 질화규소막(32)을 먼저 형성하고 베이스 박막(33)을 성장함으로써 에미터-베이스 계면에서 건식 식각으로 인해 발생될 수 있는 손상으로 인한 에미터-베이스 접합 누설 전류를 줄일 수 있고, 이로 인한 고속 고주파 동작 특성의 저하를 방지할 수 있는 초자기 정렬 쌍극자 트랜지스터를 제작할 수 있다. 또한, 산화규소막(29)을 선택적으로 식각하고 베이스 박막(33)을 선택적 단결정 성장함으로써 에미터와 베이스의 크기가 거의 같은, 즉, 베이스-컬렉터 접합 용량을 이론적인 한계로 최소화 시킬 수 있는 더욱 더 고속 고주파 특성이 우수한 트랜지스터의 제작을 가능케 하는 장점이 있다.The conventional dipole transistor manufacturing method has a disadvantage in that the emitter-base interface damage due to dry etching caused by forming the sidewall silicon oxide film 12 after growing the base epitaxial film 11 is inevitable, but in the present invention, By forming the sidewall
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