KR100390745B1 - 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터 및그의 제조방법 - Google Patents
초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터 및그의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
컬렉터층의 위에 베이스층이 형성되고, 상기한 베이스층의 위에 에미터층이 형성되며, 상기한 베이스층과 에미터층의 위에 베이스 전극층과 에미터 전극층이 각각 형성되는 스위칭용 트랜지스터 구조에 있어서, 분포저항을 줄이기 위하여 상기한 에미터 전극층이 십자형으로 형성됨으로써 상기한 베이스 전극층을 감싸는 구조로 이루어지며,
에미터 전극을 십자형으로 구성함으로써 베이스의 분포저항을 골고루 분배하여 컬렉터 및 에미터간 전압과 스위칭 타임을 줄여줌으로써 전기적인 특성을 향상시킬 수 있는, 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터 및 그의 제조방법을 제공한다.
Description
이 발명은 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 에미터 전극을 십자형으로 구성함으로써 베이스의 분포저항을 골고루 분배하여 컬렉터 및 에미터간 전압과 스위칭 타임을 줄여줌으로써 전기적인 특성을 향상시킬 수 있는, 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
트랜지스터는 반도체를 사용하는 능동소자에 대한 일반적인 명칭으로서, 바이폴라(bipolor)형과 유니폴라(unipolor)형으로 대별된다. 전자는 정,부 2종류의 캐리어(carrier)를 사용하여 동작되는 디바이스를 말하고, 후자는 모스(MOS) 트랜지스터에 의해 대표되는 바와 같이 정,부 어느쪽이든지 1종류의 캐리어에 의해 동작되는 디바이스를 말한다. 기본적인 바이폴라 트랜지스터는 npn형 또는 pnp형으로 나뉘어지며, 보통 확산법이나 이온 주입법에 의해 제조된다.
상기한 트랜지스터는 증폭용, 스위칭용 등과 같이 많은 분야에 응용되고 있다.
도 1은 종래의 스위칭용 트랜지스터의 구조를 보여주고 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 스위칭용 트랜지스터는 컬렉터층(1)의 위에 베이스층(2)이 형성되고, 상기한 베이스층(2)의 위에 에미터층(3)이 형성되며, 상기한 베이스층(2)과 에미터층(3)의 위에 산화막(6)을 거쳐서 베이스 전극층(4)과 에미터 전극층(5)이 각각 형성되는 구조로 이루어진다.
도 2는 종래의 스위칭 트랜지스터의 전극배선 마스크 구조도이다. 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래의 스위칭 트랜지스터는 에미터 전극층(4)이 베이스 전극층(5)과 평행하게 일자형으로 되어 있어는 구조로 이루어진다.
현재 사용되고 있는 전기기기 세트의 전원부는 저소비전력을 지향하고 있고, 더욱 경량화 및 소형화되어 가고 있기 때문에, 전원부에 사용되는 스위칭용 트랜지스터의 소비전력에 대한 요구특성은 더욱 까다롭게 요구되는 실정이다.
그러나, 상기한 종래의 스위칭용 트랜지스터의 전극배선 구조는 소비전력에 있어서 결정적인 영향을 미치는 컬렉터 및 에미터간 전압과 스위칭 타임이 상대적으로 길어서 소비전력이 크게 되는 문제점이 있다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 스위칭용 트랜지스터의 베이스 전극층(4)과 에미터 전극층(5)은 베이스의 분포저항을 골고루 분배하지 못하기 때문에 컬렉터 및 에미터간 전압과 스위칭 타임 등과 같은 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있다.
이와 같은 종래의 스위칭용 트랜지스터의 전극배선 구조는 일반적인 응용분야에는 적용이 가능하나, 초저포화전압 소자에는 적용이 불가능하고, 컬렉터 및 에미터간 포화전압이 150mV 이하의 소자에도 적용이 불가능하며, 폴링타임(falling time)이 수 ns인 하이 스피드 소자에는 적용이 불가능하게 되는 문제점을 유발시킨다.
이 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 에미터 전극을 십자형으로 구성함으로써 베이스의 분포저항을 골고루 분배하여 컬렉터 및 에미터간 전압과 스위칭 타임(switching time)을 줄여줌으로써 전기적인 특성을 향상시킬 수 있는, 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 스위칭 트랜지스터의 구성도이다.
도 2는 종래의 스위칭 트랜지스터의 전극배선 마스크 구조도이다.
도 3은 이 발명의 실시예에 따른 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 구성도이다.
도 4는 이 발명의 실시예에 따른 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 표면 구조도이다.
도 5는 이 발명의 실시예에 따른 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 전극배선의 변경상태를 설명하기 위한 요부 확대도이다.
도 6a 내지 도 6f는 이 발명의 실시예에 따른 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 제조방법의 공정 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1, 7 : 컬렉터층 2, 8 : 베이스층
3, 9 : 에미터층 4, 10 : 베이스 전극층
5, 11, 13 : 에미터 전극층 6, 12 : 산화막
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 스위칭용 트랜지스터의 구성은, 컬렉터층의 위에 베이스층이 형성되고, 상기한 베이스층의 위에 에미터층이 형성되며, 상기한 베이스층과 에미터층의 위에 산화막을 거쳐서 베이스 전극층과 에미터 전극층이 각각 형성되는 스위칭용 트랜지스터 구조에 있어서, 분포저항을 줄이기 위하여 상기한 에미터 전극층이 십자형으로 형성됨으로써 상기한 베이스 전극층을 감싸는 구조로 이루어진다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 스위칭용 트랜지스터의 제조방법의 구성은, 기판의 위에 컬렉터층을 형성하고 컬렉터층의 위에 베이스층을 형성하고 베이스층의 위에 에미터층을 형성하는 단계와, 상기한 에미터층의 위에 접촉창을 형성한 뒤에 접촉창을 통하여 1차 전극층을 증착 형성하면서 상기한 에미터 전극층이 되는 부분을 십자형태로 형성하여 베이스 전극층을 감싸게 됨으로써 분포저항을 줄이는 단계와, 상기한 1차 전극층의 위에 층간 절연막을 성장 형성하여 베이스 전극층과 에미터 전극층을 분리하는 단계와, 상기한 층간 절연막의 위에 2차 전극층을 증착 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 3은 이 발명의 실시예에 따른 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 구성도이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 실시예에 따른 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 구성은, 컬렉터층(7)의 위에 베이스층(8)이 형성되고, 상기한 베이스층(8)의 위에 에미터층(9)이 형성되며, 상기한 베이스층(8)과 에미터층(9)의 위에 산화막(12)을 거쳐서 베이스 전극층(10)과 에미터 전극층(11)이 각각 형성되는 스위칭용 트랜지스터 구조에 있어서, 분포저항을 줄이기 위하여 상기한 에미터 전극층(11)이 십자형으로 형성됨으로써 베이스 전극층(10)을 감싸는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 6a 내지 도 6f는 이 발명의 실시예에 따른 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 제조방법의 공정순서도이다. 이 발명의 실시예에 따른 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 제조방법은, 도 6a에 도시되어 있는 바와 같이 기판의 위에 컬렉터층(7)을 형성하고 컬렉터층(7)의 위에 베이스층(8)을 형성하는 단계와, 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이 베이스층(8)의 위에 에미터층(9)을 형성하는 단계와, 도 6c에 도시되어 있는 바와 같이 에미터층(9)의 위에 접촉창을 형성하는 단계와, 도 6d에 도시되어 있는 바와 같이 접촉창을 통하여 1차 전극층을 증착 형성하면서 에미터 전극층이 되는 부분을 십자형태로 형성하여 베이스 전극층을 감싸 줌으로써 분포저항을 줄이는 단계와, 도 6e에 도시되어 있는 바와 같이 1차 전극층의 위에 층간 절연막을 성장 형성하여 베이스 전극층과 에미터 전극층을 분리하는 단계와, 도 6f에 도시되어 있는 바와 같이 층간 절연막의 위에 2차 전극층을 증착 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터 및 그의 제조방법의 작용은 다음과 같다.
먼저, 도 6a에 도시되어 있는 바와 같이 기판(N+)의 위에 컬렉터층(7)을 형성하고, 그 위에 이온주입을 통하여 베이스층(8)을 형성한다.
다음에, 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이 베이스층(8)의 위에 디포지션(deposition) 주입을 통하여 에미터층(9)을 형성한다.
다음에, 도 6c에 도시되어 있는 바와 같이 에미터층(9)의 위에 접촉창을 형성한다.
이와 같이 컬렉터층(7)부터 에미터층(9)까지 형성하는 공정은 일반적인 BJT 공정과 동일하다.
이와 같은 공정 이후에 금속 전극층이 2회에 걸쳐 형성된다.
먼저, 도 6d에 도시되어 있는 바와 같이 접촉창을 통하여 에미터층(9)의 위에 알루미늄(Al)과 같은 금속으로 된 1차 전극층을 에미터 전극층(11)으로서 스퍼터를 이용하여 증착하여 형성한다. 이때, 에미터 전극층(11)이 되는 부분을 십자형태로 형성함으로써 베이스 전극층(10)을 감싸도록 한다.
다음에, 도 6e에 도시되어 있는 바와 같이 1차 전극층의 위에 층간 절연막(12)을 PECVD 성장방법을 이용하여 형성한다. 상기한 층간 절연막(12)은 베이스 전극층(10)과 에미터 전극층(11)을 분리한다.
다음에, 도 6f에 도시되어 있는 바와 같이 층간 절연막의 위에 알루미늄(Al)과 같은 금속으로 된 2차 전극층을 에미터 전극층(13)으로서 스퍼터를 이용하여 증착하여 형성한다. 도 4는 이와 같은 제작방법에 의한 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 표면 구조를 보여주고 있으며, 도 5는 이와 같은 제조방법에 의한 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 전극배선의 변경상태를 설명하여 주고 있다.
이와 같은 제조방법에 의해 형성된 스위칭용 트랜지스터 구성에 의하면, 컬렉터 및 에미터간 전압이 줄어들게 됨으로써 전력소비를 최소화할 수가 있게 된다. 또한, 베이스내의 전류를 골고루 분배하여 전류집중이 줄어들고 스위칭 타임이 줄어들게 됨으로써 전기적인 특성이 향상된다.
이상의 설명에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 에미터 전극을 십자형으로 구성함으로써 베이스의 분포저항을 골고루 분배하여 컬렉터 및 에미터간 전압과 스위칭 타임을 줄여줌으로써 전기적인 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터 및 그의 제조방법을 제공할 수가 있다. 이 발명의 이와 같은 효과는 트랜지스터 제조 분야에서 이 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 응용되어 이용될 수가 있다.
Claims (2)
- (정정) 컬렉터층의 위에 베이스층이 형성되고, 상기한 베이스층의 위에 에미터층이 형성되며, 상기한 베이스층과 에미터층의 위에 산화막을 거쳐서 베이스 전극층과 에미터 전극층이 각각 형성되는 스위칭용 트랜지스터 구조에 있어서,분포저항을 줄이기 위하여 상기한 에미터 전극층이 십자형으로 형성됨으로써 베이스 전극층을 감싸는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터.
- (정정) 기판의 위에 컬렉터층을 형성하고 컬렉터층의 위에 베이스층을 형성하고 베이스층의 위에 에미터층을 형성하는 단계와,상기한 에미터층의 위에 접촉창을 형성한 뒤에 접촉창을 통하여 1차 전극층을 증착 형성하면서, 상기한 에미터 전극층이 되는 부분을 십자형태로 형성하여 베이스 전극층을 감싸도록 함으로써 분포저항을 줄이는 단계와,상기한 1차 전극층의 위에 층간 절연막을 성장 형성하여 베이스 전극층과 에미터 전극층을 분리하는 단계와,상기한 층간 절연막의 위에 2차 전극층을 증착 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초절전용 금속배선 구조를 갖는 스위칭용 트랜지스터의 제조방법.
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