KR19980066324A - Method for manufacturing bicymos device - Google Patents

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터 저항값을 줄일 수 있는 바이씨모오스 소자의 제조방법에 관한 것으로, 이러한 바이씨모오스 소자의 제조방법은 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터 저항을 낮추기 위하여, 제1도전형의 반도체층상에 고농도의 제2도전형 화합물로 이루어진 매몰층을 성장시킨후 패터닝하는 과정과, 상기 반도체층과 동일한 재료를 성장시켜 상기 매몰층을 소정두께로 도포하는 반도체 기판을 형성하는 과정과, 상기 반도체 기판상에 활성영역과 비활성영역을 정의한후 소자분리막을 형성하는 과정과, 상기 활성영역상에 모오스 트랜지스터와 바이폴라 트랜지스터를 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for fabricating a bicymos device capable of reducing a collector resistance value of a bipolar transistor, and the method for manufacturing a bicymos device is provided on a semiconductor layer of a first conductive type in order to lower the collector resistance of a bipolar transistor. Growing a buried layer of a high concentration of the second conductive compound and patterning the same; forming a semiconductor substrate applying the buried layer to a predetermined thickness by growing the same material as the semiconductor layer; Defining an active region and an inactive region in the substrate, and forming a device isolation layer, and forming a MOS transistor and a bipolar transistor on the active region.

Description

바이씨모오스 소자의 제조방법Method for manufacturing bicymos device

본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 바이씨모오스(BiCMOS) 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor memory devices, and more particularly to a method for manufacturing a BiCMOS device.

일반적으로, 바이씨모오스 기술은 씨모오스(CMOS)의 출력 한계를 극복하는 특징 때문에 초고속, 고성능의 반도체 집적회로에 있어서, 그 적용 범위를 넓혀가고 있다.In general, BiCMOS technology has widened its application range in ultra-fast, high-performance semiconductor integrated circuits because of its ability to overcome the output limitations of CMOS.

바이씨모오스 회로는 통상 씨모오스의 성능을 극대화하는 씨모오스 중심의 회로로 구성되고 있다.The bicymos circuit is usually composed of a cimos-oriented circuit that maximizes the performance of the cimos.

따라서 그 제조 공정은 씨모오스 공정을 기본으로 하여 필요한 바이폴라 공정을 추가하고, 최적화하는 방법으로 구성되고 있다.Therefore, the manufacturing process is comprised of the method of adding and optimizing the necessary bipolar process on the basis of the Seamos process.

씨모오스와 바이폴라의 서로 다른 공정을 조합함에 있어서, 공정의 자유도가 줄어들기 때문에 두가지 소자 모두의 성능 향상에 한계가 있을 때도 있지만, 한쪽 소자에 있어서 어느 특정 공정이 다른 소자에도 장점으로 작용하는 경우도 있다.In combining different processes of SeaMoose and Bipolar, there is a limit in improving the performance of both devices because the degree of freedom of the process is reduced, but in some cases, one particular process may be advantageous for the other. have.

그 좋은 예가 매몰층(Buried Layer)이다. 도 1에 통상의 바이씨모오스 소자의 단면을 나타내었다.A good example is the buried layer. 1 is a cross-sectional view of a typical bicymoss device.

도 1을 참조하여 바이씨모오스 소자를 살펴보면, 비활성영역상에 형성되는 필드 옥사이드(104)사이에 피모오스 트랜지스터 T1와 바이폴라 트랜지스터 T2가 형성된다.Referring to FIG. 1, a bicymoss device is formed between a PMOS transistor T1 and a bipolar transistor T2 between field oxides 104 formed on an inactive region.

이 피모오스 트랜지스터 T1는 드레인영역(105)과 소오스영역(106) 및 게이트전극(108)으로 이루어 진다.The PMOS transistor T1 includes a drain region 105, a source region 106, and a gate electrode 108.

상기 바이폴라 트랜지스터 T2는 베이스(110)와 에미터(112) 및 콜렉터(109)로 이루어진다.The bipolar transistor T2 includes a base 110, an emitter 112, and a collector 109.

한편, 고농도의 엔형 매몰층(102A, 102B)은 바이폴라의 공정에 있어서는 일반적으로 사용하는 것으로, 바이폴라 트랜지스터 T2의 콜렉터(109) 저항을 최소화하기 위하여 도입되고 있다.On the other hand, the high concentration en-type buried layers 102A and 102B are generally used in the bipolar process, and are introduced to minimize the resistance of the collector 109 of the bipolar transistor T2.

그런데 이 매몰층(102A, 102B)을 피모오스 트랜지스터 T1가 있는 엔형 웰(103A)의 하부에 설치하면 래치업(Latch-up)에 대한 내성이 향상되므로, 매몰층(102A, 102B)은 바이씨모오스 소자에 있어서 바이폴라 트랜지스터 T2 뿐만 아니라 피모오스 트랜지스터 T1에도 좋은 영향을 주는 중요한 역할을 하고 있다.However, when the buried layers 102A and 102B are provided under the N type well 103A having the PMOS transistor T1, the resistance to latch-up is improved, so the buried layers 102A and 102B are made by In the MOS device, not only the bipolar transistor T2 but also the PMOS transistor T1 plays an important role.

상기 바이폴라 트랜지스터 T2에 있어서 전류의 이동경로가 길기 때문에 매몰층(103B)의 상단부에 접하는 고농도의 엔형 불순물영역인 콜렉터(109)를 형성하여 콜렉터 저항을 감소 시키고 있다.Since the current path of the bipolar transistor T2 is long, a collector 109, which is a high concentration of en-type impurity region in contact with the upper end of the buried layer 103B, is formed to reduce the collector resistance.

그러나, 최고속 정보 처리 기기의 발전에 따라, 그 핵심 부품인 반도체 소자도 초고속을 지향하고 있는바, 기술의 발전에 힘입어 최근의 실리콘을 이용한 반도체 소자는 재료가 갖는 물리적 한계에 까지 도달하고 있다.However, with the development of the fastest information processing devices, semiconductor devices, which are the core components, are also aiming at high speeds. With the development of technology, semiconductor devices using silicon have recently reached the physical limits of materials. .

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터 저항값을 줄일 수 있는 바이씨모오스 소자의 제조방법을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method for manufacturing a bi-CMOS device that can reduce the collector resistance value of the bipolar transistor.

본 발명의 다른 목적은 소자의 성능을 향상시킬 수 있는 바이씨모오스 소자의 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a bicymos device that can improve the performance of the device.

도 1은 일반적인 바이씨모오스 소자의 공정단면도이고,1 is a process cross-sectional view of a general bicymos device,

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따라 바이씨모오스 소자를 제조하기 위한 순차적인 공정단면도들이다.2A through 2D are sequential process cross-sectional views for manufacturing a bicymos device according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 바이씨모오스 소자의 제조방법은 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터 저항을 낮추기 위하여, 제1도전형의 반도체층상에 고농도의 제2도전형 화합물로 이루어진 매몰층을 성장시킨후 패터닝하는 과정과, 상기 반도체층과 동일한 재료를 성장시켜 상기 매몰층을 소정두께로 도포하는 반도체 기판을 형성하는 과정과, 상기 반도체 기판상에 활성영역과 비활성영역을 정의한후 소자분리막을 형성하는 과정과, 상기 활성영역상에 모오스 트랜지스터와 바이폴라 트랜지스터를 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the technical idea of the present invention for achieving the above object, in order to reduce the collector resistance of the bipolar transistor, a buried material made of a high concentration of the second conductive compound on the first conductive semiconductor layer Patterning a layer after growing the layer, forming a semiconductor substrate on which the same material as the semiconductor layer is grown to apply the buried layer to a predetermined thickness, and defining active and inactive regions on the semiconductor substrate. And forming a separator and forming a MOS transistor and a bipolar transistor on the active region.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

또한, 도면들중 동일한 구성요소 및 부분들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.In addition, it should be noted that like elements and parts in the drawings represent the same numerals wherever possible.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 바이씨모오스 소자를 제조하기 위한 순차적인 공정단면도들이다.2 is a sequential process cross-sectional view for manufacturing a bicymos device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저 도 2a에서와 같이 피형 실리콘기판(201)상에 고농도의 엔형 Si1-XGex(0 X d 1)을 박막 결정 성장 (Epitaxial Growing) 시킨후, 사진 식각법으로 소정의 패턴을 형성 시킨다.Referring to FIG. 2, first, as shown in FIG. 2A, a high concentration of Y-type Si 1-X Ge x (0 X d 1) is grown on epitaxial silicon substrate 201, followed by photolithography. A predetermined pattern is formed.

다음으로, 상기 기판(201)과 동일한 도전형형의 피형 실리콘을 결정 성장시켜, 도 2b에서와 같이 고농도 엔형 매몰층(202A, 202B)을 도포시킨다.Next, the same conductivity type silicon as in the substrate 201 is crystal-grown, and high concentration en-type buried layers 202A and 202B are applied as shown in FIG. 2B.

이후, 도 2C에서와 같이 상기 기판(201)상에 국부산화공정(LOCOS)을 통해 활성영역과 비활성영역을 정의한여, 비활성영역에 필드산화막(204)을 형성하고, 이 필드산화막(204)사이에 엔형 웰(103A, 103B)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 2C, an active region and an inactive region are defined on the substrate 201 through a local oxidation process (LOCOS) to form a field oxide layer 204 in the inactive region, and between the field oxide layers 204. En-type wells 103A and 103B are formed in the trenches.

이어 도 2d에서와 같이, 모오스 트랜지스터 T1의 소오스영역(205)과 드레인영역(206) 및 게이트전극(208)을 형성한다.2D, the source region 205, the drain region 206, and the gate electrode 208 of the MOS transistor T1 are formed.

그리고 바이폴라 트랜지스터 T2가 형성될 영역에서는 콜렉터(209)와 베이스(210) 및 에미터(212)를 형성한후 바이씨모오스 소자를 만든후 이후에 도시하지 않은 전극을 형성함으로써 모든 제조공정이 완료된다.In the region where the bipolar transistor T2 is to be formed, all the manufacturing processes are completed by forming the collector 209, the base 210, and the emitter 212, and then forming a bicymos device and then forming an electrode (not shown). .

그리고 참조부호(207)은 게이트 산화막이며, 상기 게이트전극(208)의 측벽에는 스페이서가 형성된다.Reference numeral 207 denotes a gate oxide film, and spacers are formed on sidewalls of the gate electrode 208.

본 발명에서는 종래의 엔형 매몰층(102A, 102B)을 대신하여, Si1-XGex(0 Xd 1)으로 이루어진 매몰층(202A, 202B)을 사용하고 있다.In the present invention, the buried layers 202A and 202B made of Si 1-X Ge x (0 Xd 1) are used in place of the conventional en-type buried layers 102A and 102B.

즉, Ge은 전하의 이동도가 전자 3900cm2/V-s, 정공은 1900cm2/V-s로서, Si과의 화합물인 SiGe은 Si의 전하 이동도(각각, 1500cm2/V-s과 450cm2/V-s) 보다 훨씬 빠른 전하 이동도 특성을 갖는다.In other words, Ge is mobility of electrons 3900cm 2 / Vs of charge, the hole is 1900cm 2 / as Vs, more than a compound with Si SiGe is charge mobility of Si even (respectively, 1500cm 2 / Vs and 450cm 2 / Vs) It has a fast charge mobility characteristic.

그러므로, Si1-XGex(0 Xd 1)으로 이루어진 매몰층(202A, 202B)은 순수 Si 매몰층(102A, 102B)을 사용했을 때보다 낮은 콜렉터 저항을 만들 수 있다.Therefore, the buried layers 202A and 202B made of Si 1-X Ge x (0 Xd 1) can make the collector resistance lower than when using pure Si buried layers 102A and 102B.

또한 SiGe은 에너지 밴드 갭(Energy Band Gap)이 1.21.7eV로서 Si의 값보다 작기 때문에 전하 집속 (Carrier Confine) 효과가 있다.In addition, since SiGe has an energy band gap of 1.21.7 eV, which is smaller than the value of Si, SiGe has a carrier confinement effect.

그러므로 베이스(210)를 경유한 전하는, HEMT (High Electron Mobility Transistor) 에서처럼, 효율 좋게 SiGe 매몰층(202A, 202B)에 집중하여 흐르기 때문에 그 효과가 극대화 된다.Therefore, the charge via the base 210 flows in the SiGe buried layers 202A and 202B efficiently, as in the HEMT (High Electron Mobility Transistor), so the effect is maximized.

전술한 바와 같이, 본 발명은 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터 저항값을 줄일 수 있는 이점과 더불어 바이씨모오스 소자의 성능을 향상시킬 수 있는 이점도 가진다.As described above, the present invention has the advantage of reducing the collector resistance of the bipolar transistor, and also has the advantage of improving the performance of the bicymos device.

Claims (5)

바이씨모오스 소자의 제조방법에 있어서, 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터 저항을 낮추기 위하여, 제1도전형의 반도체층상에 고농도의 제2도전형 화합물로 이루어진 매몰층을 성장시킨후 패터닝하는 과정과. 상기 반도체층과 동일한 재료를 성장시켜 상기 매몰층을 소정두께로 도포하는 반도체 기판을 형성하는 과정과, 상기 반도체 기판상에 활성영역과 비활성영역을 정의한후 소자분리막을 형성하는 과정과, 상기 활성영역상에 모오스 트랜지스터와 바이폴라 트랜지스터를 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.A method for fabricating a bicymos device, comprising the steps of: growing a buried layer of a high concentration of a second conductive compound on a first conductive semiconductor layer to pattern the collector resistance of the bipolar transistor; Forming a semiconductor substrate to grow the same material as the semiconductor layer and coating the buried layer to a predetermined thickness, defining an active region and an inactive region on the semiconductor substrate, and forming an isolation layer; Forming a morph transistor and a bipolar transistor on the phase. 제1항에 있어서, 화합물은 실리콘과 게르마늄의 화합물임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the compound is a compound of silicon and germanium. 제2항에 있어서, 상기 게르마늄의 혼정비는 0 X 1임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein the mixed ratio of germanium is 0 X 1. 제1항에 있어서, 상기 소자분리막은 필드 옥사이드임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the device isolation layer is a field oxide. 제1항에 있어서, 상기 제1도전형은 피형 불순물로 이루어진 도전형일때, 상기 제2도전형은 엔형 불순물로 이루어진 도전형임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein when the first conductive type is a conductive type made of an impurity, the second conductive type is a conductive type made of an en-type impurity.
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