KR100325446B1 - Method for manufacturing bipolar junction transistor - Google Patents

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KR100325446B1 KR1019950046246A KR19950046246A KR100325446B1 KR 100325446 B1 KR100325446 B1 KR 100325446B1 KR 1019950046246 A KR1019950046246 A KR 1019950046246A KR 19950046246 A KR19950046246 A KR 19950046246A KR 100325446 B1 KR100325446 B1 KR 100325446B1
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a BJT(Bipolar Junction Transistor) is provided to improve cut-off frequency and to simplify manufacturing processes by using a base with ultra thin width. CONSTITUTION: After forming an SOI(Silicon On Insulator) layer(14) on an oxide layer(12), an insulating layer(16) is formed on the SOI layer. After depositing the first base polysilicon(18), P+ ions are doped into the first base polysilicon(18). The SOI layer(14) is partially exposed by selectively etching the first base polysilicon(18). After forming a photoresist pattern(22) to cover an emitter region, a liquid-phase dielectric film(24) is deposited on the exposed first base polysilicon pattern(18A) and SOI layer(14). After removing the photoresist pattern(22), P- ions are implanted. The second base polysilicon is formed at both sidewalls of the first base polysilicon pattern(18A). By implanting N+ ions into the exposed SOI layer(14), an emitter and a collector are formed.

Description

바이폴라 접합 트랜지스터의 제조방법Method of manufacturing bipolar junction transistor

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SOI(silicon on insulator) 기판 바이폴라 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor)의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a silicon on insulator (SOI) substrate bipolar junction transistor.

일반적으로, 바이폴라 접합 트랜지스터는 두개의 PN접합을 매우 근접하게 지니고 있는 전자 소자를 말하는 것이다. 이러한 소자는 이미터, 베이스 및 컬렉터로이루어진 세개의 전극을 갖는다. 특히, CMOS의 속도면을 보완하고자 제안된 Bi-CMOS에서 사용되는 바이폴라 접합 트랜지스터는 고속, 저전력등의 장점이 있어 SOI 기판 상에서 제조하는 추세가 급증하고 있다. 그리고, 이러한 Bi -CMOS에서 사용되는 바이폴라 접합 트랜지스터를 제조하기 위하여는 세개의 전극 영역을 각각 형성하여야 하며, 각각의 영역을 형성할 때 마다, 포토 마스크 공정이 수반되어야 한다. 따라서, 바이폴라 접합 트랜지스터를 제조하는데는 복잡한 공정이 요구된다는 문제점이 있었다.In general, a bipolar junction transistor refers to an electronic device having two PN junctions in close proximity. This device has three electrodes consisting of an emitter, a base and a collector. In particular, bipolar junction transistors used in Bi-CMOS, which are proposed to compensate for the speed of CMOS, have advantages such as high speed and low power. In order to manufacture a bipolar junction transistor used in the Bi-CMOS, three electrode regions must be formed, and each region must be accompanied by a photo mask process. Therefore, there is a problem that a complicated process is required to manufacture a bipolar junction transistor.

뿐만 아니라, 베이스 폭을 고도의 정밀도로서 얇게 조절할 수 없기 때문에 바이폴라 접합 트랜지스터의 가장 중요한 특성이 차단 주파수(cut off frequency)를 높일 수 없다는 문제점이 발생하였다.In addition, since the base width cannot be adjusted thinly with high precision, a problem arises in that the most important characteristic of the bipolar junction transistor cannot increase the cut off frequency.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 매우 얇은 폭의 베이스를 형성함으로써, 차단 주파수를 높일 수 있을 뿐만 아니라 공정이 간단한 바이폴라 접합 트랜지스터의 제조방법을 제공하는 데에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a bipolar junction transistor, which is not only capable of increasing the cutoff frequency but also having a simple process by forming a very thin base. .

상기의 목적 및 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 기판상의 산화막상에 SOI (silicon on insulator)막을 형성하고 N 이온을 도우프하는 단계;In order to achieve the above object and other objects, the present invention comprises the steps of forming a silicon on insulator (SOI) film on the oxide film on the semiconductor substrate and doping N ions;

상기 SOI막상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the SOI film;

상기 절연막 상부에 제 1 베이스 폴리실리콘을 증착하는 단계;Depositing a first base polysilicon on the insulating film;

상기 제 1 테이프 폴리실리콘에 P+이온을 도우프하고 감광막 패턴을 형성하는 단계;Doping P + ions in the first tape polysilicon and forming a photoresist pattern;

상기 감광막 패턴의 형태로 상기 제 1 베이스 폴리실리콘을 선택적으로 식각하여 SOI 막의 소정 부분을 노출시킨 후 감광막 패턴을 제거하는 단계; 이미터로 사용될 부분이 가려지도록 상기 베이스 폴리실리콘 및 SOI막상에 감광막을 도포하는 단계;Selectively etching the first base polysilicon in the form of the photoresist pattern to expose a predetermined portion of the SOI film and then removing the photoresist pattern; Applying a photoresist film on the base polysilicon and SOI film so as to mask a portion to be used as an emitter;

상기의 감광막 패턴이 형성되지 않은 제 1 베이스 폴리실리콘 및 SOI막상에 액상 유전체를 증착하는 단계;Depositing a liquid dielectric on the first base polysilicon and the SOI film on which the photoresist pattern is not formed;

상기 감광막 패턴을 제거하는 단계;Removing the photoresist pattern;

상기 감광막 패턴이 제거되어 노출되는 제 1 베이스 폴리실리콘 및 SOI막의 부위에 P-이온을 주입하는 단계;Implanting P ions into portions of the first base polysilicon and the SOI film exposed by removing the photoresist pattern;

상기 액상 유전체가 형성되지 않은 베이스 실리콘 및 SOI막의 부분을 자동으로 P+도우핑되는 선택적 에피택셜 성장시킨 후 블랭킷 에치를 실시하여 제 1 베이스 폴리실리콘 측벽에 제 2 베이스 폴리실리콘을 형성하는 단계;Selectively epitaxially growing portions of the base silicon and the SOI film where the liquid dielectric is not formed and then P + doped to form a blanket etch to form second base polysilicon on the sidewalls of the first base polysilicon;

상기 제 1 및 제 2 베이스 폴리실리콘으로 덮혀있는 부분을 제외한 SOI막에 N+이온을 주입하여 이미터 및 컬렉터를 형성하는 단계; 및Implanting N + ions into the SOI film except for portions covered with the first and second base polysilicon to form emitters and collectors; And

상기 결과되는 반도체 기판을 어닐처리 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 접합 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing a bipolar junction transistor comprising the step of annealing the resulting semiconductor substrate.

상기의 본 발명에 있어서, SOI막 상에 증착되는 절연막은 300 내지 500Å의 두께의 질화막 또는 500 내지 1500Å두께의 LPCVD 산화막인 것이 바람직하다.In the present invention described above, the insulating film deposited on the SOI film is preferably a nitride film having a thickness of 300 to 500 GPa or an LPCVD oxide film having a thickness of 500 to 1500 GPa.

또한, 적층되는 액상 유전체는 500 내지 1000Å의 두께를 가지며, 제 2 베이스 폴리실리콘의 하부의 폭은 0.2 내지 0.7㎛인 것이 바람직하다.In addition, the laminated liquid dielectric has a thickness of 500 to 1000 GPa, and the width of the lower portion of the second base polysilicon is preferably 0.2 to 0.7 mu m.

본 발명에 의하면, 액상 유전체를 사용하여 이온 주입 마스크 공정을 감소시킴으로써 공정의 단순화를 도모할 수 있고, 제 1 베이스 폴리실리콘의 측벽에 제 2 베이스 폴리실리콘을 형성함으로써, 얇은 베이스 폭의 조절을 가능하게 하여 높은 차단 주파수를 갖는 바이폴라 접합 트랜지스터를 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to simplify the process by reducing the ion implantation mask process by using a liquid dielectric, and to control the thin base width by forming the second base polysilicon on the sidewall of the first base polysilicon. In this way, a bipolar junction transistor having a high cutoff frequency can be manufactured.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 1 도 (가) 내지 (마)는 본 발명의 실시예에 따라 바이폴라 접합 트랜지스터의 제조방법을 공정 순서적으로 설명하기 위한 도면이다.1 (a) to (e) are views for explaining a method of manufacturing a bipolar junction transistor according to an embodiment of the present invention in order of process.

우선, 제 1 도 (가)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10)상에 산화막(12)을 형성한다음, 그 상부에 SOI막 (14)을 형성한다. 그리고나서, SOI막(14)에 N-이온을 도우핑한다. 이어서 SOI막 (14)의 상부에 절연막(16), 바람직하게는 300 내지 500Å두께의 질화막 또는 500 내지 1500Å 두께의 LPCVD산화막을 형성한 다음, 절연막(16) 상부에 제 1 베이스 폴리실리콘(18)을 형성한다. 그후, 제 1 베이스 폴리실리콘(18)에 P+이온을 도우핑하고, 베이스로서 사용될 부분만이 덮여지도록 감광막 패턴(20)을 형성한다. 그리고 나서, 감광막 패턴의 형태로 SOI막(14)의 표면이 노출되도록 제 1 베이스 폴리실리콘(18) 및 절연막(16)을 선택적으로 식각한 후, 감광막 패턴(20)을 제거한다.First, as shown in FIG. 1A, an oxide film 12 is formed on a semiconductor substrate 10, and then an SOI film 14 is formed thereon. Thereafter, the SOI film 14 is doped with N ions. Subsequently, an insulating film 16 is formed on the SOI film 14, preferably a nitride film having a thickness of 300 to 500 GPa or an LPCVD oxide film having a thickness of 500 to 1500 GPa is formed, and then the first base polysilicon 18 is formed on the insulating film 16. To form. Thereafter, the first base polysilicon 18 is doped with P + ions, and the photosensitive film pattern 20 is formed so that only the portion to be used as the base is covered. Then, the first base polysilicon 18 and the insulating film 16 are selectively etched to expose the surface of the SOI film 14 in the form of a photoresist pattern, and then the photoresist pattern 20 is removed.

그런다음, 제 1 도 (나)에 도시된 바와 같이, 제 1 베이스 폴리실리콘(18A)의 일부분및 이미터로서 사용될 SOI 의 부분상에 감광막(22)을 도포하고, 감광막(22)이 도포되지 않은 제 1 베이스 폴리실리콘(18A)의 나머지 부분 및 콜렉터로서 사용될 SOI막(14)의 나머지 부분상에 액상 유전체(24)를 바람직하게는 500 내지 1000Å의 두께로 적층한다. 그리고나서, 제 1 도(다)에 도시된 바와 같이, 감광막(22)을 제거하고, 그에 따라 노출되는 SOI막(14)의 이미터로서 사용될 부분에 P-이온을 주입한다.Then, as shown in FIG. 1B, a photoresist film 22 is applied on a portion of the first base polysilicon 18A and a portion of the SOI to be used as an emitter, and the photoresist film 22 is not applied. The liquid dielectric 24 is preferably laminated to a thickness of 500 to 1000 kPa on the remaining portion of the first base polysilicon 18A and the remaining portion of the SOI film 14 to be used as the collector. Then, as shown in FIG. 1C, the photoresist film 22 is removed, and P ions are implanted into the portion to be used as an emitter of the SOI film 14 thus exposed.

그후, 액상 유전체(24)가 적중되지 않은 SOI막(14)의 부분 및 제 1 베이스 폴리실리콘(18A)의 부분을 자동으로 P+도우핑되는 선택적 에피택셜 성장시킨 후 블랭킷 에치를 실시하여 제1 도 (라)에 도시된 바와 같이, 제 1 베이스 폴리실리콘(18A)의 이미터로서 사용될 부분과 면하는 측벽부에 제 2 베이스 폴리실러콘(26)을 형성한다.Thereafter, a portion of the SOI film 14 and the portion of the first base polysilicon 18A that are not hit by the liquid dielectric 24 are selectively epitaxially grown by P + doping, followed by a blanket etch to perform the first etching. As shown in Fig. 3D, a second base polysilicon 26 is formed in the side wall portion facing the portion to be used as the emitter of the first base polysilicon 18A.

이때, 형성되는 제 2 베이스 폴리실리콘의 SOI막(14)과 접하는 하부 부분의 폭은 바람직하게는 0.2 내지 0.7㎛이다.At this time, the width of the lower portion in contact with the SOI film 14 of the second base polysilicon formed is preferably 0.2 to 0.7 mu m.

그런다음, SOI막(14)의 노출된 부분 및 액상 유전체(24)로 덮여진 부분에 N+이온을 주입하면, 이때, 액상 유전체(24)로 덮여진 부분은 액상 유전체(24)를 뚫고 이온 주입한다. 이것에 의해 이미터(28) 및 콜렉터(30)을 형성한다. 그리고나서, 어닐처리하여 제 1 도 (마)에서 도시된 바와 같은 NPN형 바이폴라 접합 트랜지스터의 형성을 달성한다.Then, when N + ions are implanted into the exposed portion of the SOI film 14 and the portion covered with the liquid dielectric 24, the portion covered with the liquid dielectric 24 penetrates the liquid dielectric 24 and is ionized. Inject. This forms the emitter 28 and the collector 30. Then, annealing is performed to achieve formation of an NPN type bipolar junction transistor as shown in FIG.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 액상 유전체를 이용하여 이온 주입 마스크 공정을 감소시키고, 제 1 베이스 폴리실리콘의 측벽에 제 2 베이스 폴리실리콘을 형성함으로서 베이스 폭을 매우 얇게 할 수 있다. 따라서, 제조 공정이 단순해지고, 높은 차단 주파수를 갖는 바이폴라 접합 트랜지스터를 제조할 수 있다.As described in detail above, according to the present embodiment, the base width can be made very thin by reducing the ion implantation mask process using the liquid dielectric and forming the second base polysilicon on the sidewall of the first base polysilicon. . Thus, the manufacturing process is simplified and a bipolar junction transistor having a high cutoff frequency can be manufactured.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를들어, 상기 실시예에서는 NPN 바이폴라 접합 트랜지스터를 제조하는 경우를 설명하였지만, PNP형 바이폴라 접합 트랜지스터의 제조에도 본 발명의 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.In addition, this invention is not limited to the said Example. For example, in the above embodiment, a case of manufacturing an NPN bipolar junction transistor has been described, but the method of the present invention can be applied to the manufacture of a PNP type bipolar junction transistor.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.

제 1 도 (가) 내지 (마)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이폴라 접합 트랜지스터의 제조방법을 공정 순서적으로 설명하기 위한 도면이다.1 (a) to (e) are diagrams for explaining a method of manufacturing a bipolar junction transistor according to a preferred embodiment of the present invention in order of process.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 반도체 기판 2 : 산화막10 semiconductor substrate 2: oxide film

14 : SOI 막 16 : 절연막14 SOI film 16 insulating film

18,18A : 제 1 베이스 폴리실리콘 20,22 : 감광막18,18A: First base polysilicon 20,22: Photosensitive film

24 : 액상 유전체 26 : 제 2 베이스 폴리실리콘24 liquid dielectric 26 second base polysilicon

28 : 이미터 30 : 콜렉터28 emitter 30 collector

Claims (4)

반도체 기판상의 산화막상에 SOI (silicon on insulator)막을 형성하고 N-이온을 도우프하는 단계;Forming a silicon on insulator (SOI) film on the oxide film on the semiconductor substrate and doping N ions; 상기 SOI막상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the SOI film; 상기 절연막 상부에 제 1 베이스 폴리 실리콘을 증착하는 단계;Depositing a first base polysilicon on the insulating film; 상기 제 1 베이스 폴리실리콘에 P+이온을 도우프하고 감광막 패턴을 형성하는 단계;Doping P + ions in the first base polysilicon and forming a photoresist pattern; 상기 감광막 패턴의 형태로 상기 제 1 베이스 폴리실리콘을 선택적으로 식각하여 SOI막 의 소정 부분을 노출시킨 후 감광막 패턴을 제거하는 단계;Selectively etching the first base polysilicon in the form of the photoresist pattern to expose a predetermined portion of the SOI film and then removing the photoresist pattern; 이미터로 사용될 부분이 가려지도록 상기 베이스 폴리실리콘 및 SOI막상에 감광막을 도포하는 단계;Applying a photoresist film on the base polysilicon and SOI film so as to mask a portion to be used as an emitter; 상기의 감광막 패턴이 형성되지 않은 제 1 베이스 폴리실리콘 및 SOI상에 액상 유전체를 증착하는 단계;Depositing a liquid dielectric on the first base polysilicon and the SOI on which the photoresist pattern is not formed; 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계;Removing the photoresist pattern; 상기 감광막 패턴이 제거되어 노출되는 제 1 베이스 폴리실리콘 및 SOI막의 부위에 P-이온을 주입하는 단계;Implanting P-ion into a portion of the first base polysilicon and the SOI film exposed by removing the photoresist pattern; 상기 액상 유전체가 형성되지 않은 베이스 실리콘 및 SOl막의 부분을 자동으로 P+도우핑되는 선택적 에피택셜 성장시킨 후 블랭킷 에치를 실시하여 제 1 베이스 폴리실리콘 측벽에 제 2 베이스 폴리실리콘을 형성하는 단계;Forming a second polysilicon base and the base silicone SOl film portion not provided with the dielectric liquid automatically to the first side wall of polysilicon base value by performing a blanket after selective epitaxial growth that P + doping; 상기 제 1 및 제 2 베이스 폴리실리콘으로 덮여져 있는 부분을 제외한 SOI막에 N+이온을 주입하는 단계; 및Implanting N + ions into the SOI film except for the portion covered with the first and second base polysilicon; And 상기 결과되는 반도체 기판을 어닐처리 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 접합 트랜지스터의 제조방법.And annealing the resulting semiconductor substrate. 제 1 항에 있어서, SOI막 상에 증착되는 절연막은 300 내지 500Å의 두께의 질화막 또는 500 내지 1500Å두께의 LPCVD 산화막인 것을 특징으로 하는 바이폴라 접합 트랜지스터의 제조방법.The method of manufacturing a bipolar junction transistor according to claim 1, wherein the insulating film deposited on the SOI film is a nitride film having a thickness of 300 to 500 GPa or an LPCVD oxide film having a thickness of 500 to 1500 GPa. 제 1 항에 있어서, 적층되는 액상 유전체는 500 내지 1000Å의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 바이폴라 접합 트랜지스터의 제조방법.The method of manufacturing a bipolar junction transistor according to claim 1, wherein the laminated liquid dielectric has a thickness of 500 to 1000 mW. 제 1 항에 있어서, 제 2 베이스 폴리실리콘의 하부의 폭은 0.2 내지 0.7㎛인 것을 특징으로 하는 바이폴라 접합 트랜지스터의 제조방법.The method of claim 1, wherein the width of the lower portion of the second base polysilicon is 0.2 to 0.7 mu m.
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