KR20030090059A - bipolar transistor fabricating method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for fabricating a bipolar transistor device is provided to minimize an undercut in a wet etch process by using a difference between etching ratios of ion-implanted oxide layer and an oxide layer. CONSTITUTION: A dry etch process is performed to form a structure of an emitter of an NPN bipolar transistor device. An ion implantation process is performed to differentiate wet etch ratios in a post-process. A polysilicon layer(9) is deposited to form a base. An oxide layer(10) is deposited to form a spacer. A spacer dry etch process is performed. A wet etch process is performed to minimize an undercut. A polysilicon deposition process and a patterning process are performed to form an emitter.

Description

바이폴라 트랜지스터 소자의 제조방법{bipolar transistor fabricating method }Bipolar transistor fabricating method

본 발명은 반도체 소자의 제조에 관한 것으로, 특히 바이폴라 트랜지스터 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices, and more particularly to a method of manufacturing bipolar transistor devices.

최근에 하이 스피드용 실리콘-게르마늄 바이씨모오스 공정 개발이 점점 이슈화되고 있는 실정이다. 이에 따라 NPN 바이폴라 트랜지스터 소자의 에미터와 베이스 단자를 제조할 경우에 소자의 퍼포먼스 개선을 위해 에미터와 베이스간 오버랩 마진이 적당히 확보되어지는 것이 필요하게 된다.Recently, development of silicon-germanium bismosose process for high speed has been increasingly an issue. Accordingly, when manufacturing the emitter and the base terminal of the NPN bipolar transistor device, it is necessary to properly secure the overlap margin between the emitter and the base to improve the performance of the device.

통상의 바이폴라 트랜지스터 제조공정에서는 에미터와 베이스의 스페이스가 0.3 미크론 미터내외로 한정되는데, 베이스 영역위에 에미터 영역을 형성할 시에 건식 식각 및 습식 식각에 대한 디메지 및 언더 컷이 유발되는 문제점이 있다.In the conventional bipolar transistor manufacturing process, the space between the emitter and the base is limited to about 0.3 micron, and when the emitter region is formed on the base region, demagnetization and undercut for dry etching and wet etching are caused. have.

도 1 내지 도 4는 통상적인 바이폴라 트랜지스터 소자의 제조방법을 차례로 보여주는 공정단면도들이다. 도 1을 참조하면, NPN 소자를 형성하기 위해 NBL(2), 및 에피층(3) 구조를 형성하고, 실리콘-게르마늄 성장을 시킨 이후 공정진행을 행한 공정단면이 보여진다. 즉, 피형의 기판(1)에 NBL(2), 및 에피층(3),DN(4),SIC(5),N+(6)을 차례로 형성한 후, 실리콘-게르마늄 막(7)을 전면 성장시킨 다음 베이스 패드 산화막(8)의 패터닝 공정 까지를 진행한 결과구조이다. 도 2를 참조하면, 베이스를 형성하기 위한 베이스 폴리실리콘(9)의 데포지션과 에미터 스페이서를 형성하기 위한 산화막(10)의 형성과정이 보여진다.1 to 4 are process cross-sectional views sequentially showing a method of manufacturing a conventional bipolar transistor device. Referring to FIG. 1, a cross-sectional view of the process of forming the NBL (2) and epi layer (3) structures to form the NPN device, and performing the process after growing the silicon-germanium is shown. That is, after forming the NBL (2), the epi layer (3), the DN (4), the SIC (5), and the N + (6) in order on the substrate 1 to be formed, the silicon-germanium film 7 is formed on the entire surface. After the growth, the patterning process of the base pad oxide film 8 was performed. Referring to FIG. 2, the deposition of the base polysilicon 9 for forming the base and the formation of the oxide film 10 for forming the emitter spacers are shown.

도 3을 참조하면, 에미터 윈도우(11)를 형성하기 위해 사진공정/산화막 건식식각/감광막 제거/베이스 폴리 건식 식각을 행하면, 도 3의 에미터 윈도우(11)의 형상이 나타난다. 이 때, 잔여 산화막 두께 관리가 크리티컬하게 요구되어진다.Referring to FIG. 3, when the photolithography process / oxide dry etching / photoresist removal / base poly dry etching is performed to form the emitter window 11, the shape of the emitter window 11 of FIG. 3 appears. At this time, residual oxide film thickness management is critically required.

도 4는 에미터 형성을 위해 산화막 1000Å, 폴리 실리콘 1000Å을 차례로 데포지션 한 후에 스페이서 식각과 산화막 습식식각 후의 결과단면을 보인 것이다. 여기서, 언더 컷(12)이 매우 심하게 발생되어 있는 것을 알 수 있다.Figure 4 shows the resulting cross-section after spacer etching and oxide film wet etching after deposition 1000nm oxide and 1000nm polysilicon in order to form the emitter. Here, it can be seen that the undercut 12 is generated very severely.

상기한 바와 같이 산화막 식각공정을 통해 실리콘-게르마늄 막(7)의 상부까지 산화막을 제거할 경우 습식식각의 특성에 기인하여 언더 컷이 필연적으로 발생하게 된다. 이러한 언더 컷이 발생되면 에미터와 베이스간의 스페이스가 감소하게되어 에미터 베이스간의 누설전류가 증가되고, 이에 따라 소자특성의 열화가 유발되는 문제점이 있다.As described above, when the oxide film is removed to the top of the silicon germanium film 7 through the oxide film etching process, undercut is inevitably generated due to the wet etching characteristics. When such an undercut occurs, the space between the emitter and the base is reduced and the leakage current between the emitter base is increased, thereby causing deterioration of device characteristics.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제를 해결할 수 있는 바이폴라 트랜지스터 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a bipolar transistor manufacturing method that can solve the conventional problems.

본 발명의 다른 목적은 에미터 패터닝 후에 진행하는 습식식각시 습식 식각에 의한 언더 컷을 최소화하는 바이폴라 트랜지스터 소자의 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of fabricating a bipolar transistor device that minimizes undercuts due to wet etching during wet etching after emitter patterning.

본 발명의 또 다른 목적은 에미터와 베이스간의 스페이스를 최대한 확보하여 누설 전류에 의한 소자 동작 불량을 방지하고 소자 능력을 최대화할 수 있는 바이폴라 트랜지스터 소자의 에미터 형성방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method of forming an emitter of a bipolar transistor device capable of securing a maximum space between an emitter and a base to prevent device malfunction due to leakage current and to maximize device capability.

본 발명의 또 다른 목적은 에미터와 베이스간의 스페이스를 최대한 확보하여 에미터와 베이스간의 구조적인 문제에 의한 누설 패스를 차단할 수 있는 에미터 제조방법을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide an emitter manufacturing method capable of blocking a leakage path due to a structural problem between the emitter and the base by ensuring a maximum space between the emitter and the base.

본 발명의 또 다른 목적은 에미터 패터닝 후에 잔여 산화막에 이온주입을 진행하여 후속의 습식식각시 습식 식각율을 차별화하여 언더 컷을 최소화하는 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of minimizing undercut by differentiating wet etch rate during subsequent wet etching by performing ion implantation on the remaining oxide film after emitter patterning.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태(one aspect)에 따라, 바이폴라 트랜지스터의 제조방법은, 에미터 패터닝 후에 잔여 산화막에 이온주입을진행하는 것에 의해 후속의 습식식각시 이온주입 산화막과 이온주입되지 않은 산화막에 대하여 습식 식각율 차이가 나도록 하여 실리콘-게르마늄 막의 언더 컷을 최소화하는 것에 의해, 에미터와 베이스간의 스페이스를 최대한 확보하여 누설 전류에 의한 소자 동작 불량을 방지하고 소자 능력을 최대화한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above objects, a method of manufacturing a bipolar transistor, the ion implantation oxide film and the ion during the subsequent wet etching by performing ion implantation to the remaining oxide film after the emitter patterning Minimize the undercut of the silicon-germanium film by making the wet etch rate difference with respect to the non-implanted oxide film to maximize the space between the emitter and the base to prevent device malfunction due to leakage current and maximize device capability .

도 1 내지 도 4는 통상적인 바이폴라 트랜지스터 소자의 제조방법을 차례로 보여주는 공정단면도들1 to 4 are cross-sectional views sequentially showing a method of manufacturing a conventional bipolar transistor device.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 바이폴라 트랜지스터 소자의 제조방법을 보인 공정단면도들5 to 7 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bipolar transistor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 바이폴라 트랜지스터 소자의 제조방법에 대한 바람직한 실시 예가 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of a method of manufacturing a bipolar transistor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에서는 이온주입 산화막과 이온주입되지 않은 산화막과의 식각 비율차를 최대화하여 종래의 언더컷 문제를 최소화한다. 언더컷을 최소화하여 에미터와 베이스간의 스페이스 능력을 최대화하면 누설 전류에 의한 소자 동작 불량이 방지되어 결국 트랜지스터 소자의 동작 퍼포먼스가 최대로 되는 것이다.First, the present invention minimizes the conventional undercut problem by maximizing the etching rate difference between the ion implantation oxide film and the ion implantation oxide film. Maximizing the space capability between emitter and base by minimizing undercut prevents device malfunction due to leakage current, resulting in maximum operating performance of transistor devices.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 바이폴라 트랜지스터 소자의 제조방법을 보인 공정단면도들이다.5 to 7 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bipolar transistor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 도 5를 참조하면, 산화막 식각율을 차별화하여 스페이스 감소가 최소화되도록 하기 위해, 종래와 같이 도 1 및 도 2의 구조를 형성하고, 건식식각을 통하여 상부 산화막, 감광액, 및 중간 폴리실리콘 층을 제거한 후, 도 3의 결과물에 보여지는 잔여 산화막에 고농도 저에너지로 이온주입을 진행하는 공정이 보여진다. 여기서, 이온주입이 이루어진 영역과 이루어지지 아니한 영역은 습식 식각율에서 차이가 나게 된다. 본 발명에서는 산화막 식각율의 차를 이용하여 언더 컷을 최소화하여 에미터 베이스간의 수평 스페이스가 최대로 확보될 수 있도록 하는 것이다. 이 경우에 이온주입 조건은 고농도(~ E14 ions/㎠ 이상), 저에너지(10keV 내외)이고, 소오스 가스로는 As, BF2이다.First, referring to FIG. 5, in order to differentiate the oxide etch rate to minimize space reduction, the structures of FIGS. 1 and 2 are formed as in the related art, and the upper oxide, photoresist, and intermediate polysilicon layers are formed through dry etching. After the removal, the process of ion implantation at high concentration and low energy to the residual oxide film shown in the result of FIG. 3 is shown. Here, the region where the ion implantation is performed and the region where the ion implantation is not made are different in the wet etching rate. In the present invention, the undercut is minimized by using the difference in oxide etching rate so that the horizontal space between the emitter bases can be secured to the maximum. In this case, ion implantation conditions are high concentration (~ E14 ions / cm 2 or more), low energy (about 10 keV), and source gases are As and BF2.

도 6을 참조하면, 폴리 스페이서의 형성 후에 잔여 산화막(300Å 이내)을 습식식각을 통해 제거한 결과가 보여진다. 여기서, 습식식각에 의한 언더 컷이 참조부호 (13)에서와 같이 종래의 경우에 비해 감소됨을 알 수 있다. 결국, 본 발명에서는 이온주입을 행하여, 습식 식각시 수직과 수평방향의 식각율 변화를 유발하는 것에 의해 언더컷을 최소화한다. 그럼에 의해, 에미터 베이스간의 스페이스 감소가 최대로 억제되는 것이다.Referring to FIG. 6, the result of removing the residual oxide film (within 300 μs) by wet etching after forming the poly spacer is shown. Here, it can be seen that the undercut by the wet etching is reduced as compared with the conventional case as in reference numeral (13). As a result, in the present invention, ion implantation is performed to minimize the undercut by causing etch rate changes in the vertical and horizontal directions during wet etching. This minimizes the space reduction between emitter bases.

도 7은 에미터 형성 후 에미터 전극(14)을 형성하기 위한 폴리 데포지션 및 에미터 폴리 식각 공정을 진행한 결과를 보여준다. 후속 공정의 콘택 및 메탈 배선 공정을 추가로 진행하면 바이폴라 트랜지스터가 비로서 완성된다.7 shows the results of the poly deposition and emitter poly etching process for forming the emitter electrode 14 after the emitter is formed. Further contact and metallization processes in subsequent steps complete the bipolar transistor as a ratio.

상기한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예 들을 도면을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the foregoing description, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but those skilled in the art can vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be understood that modifications and changes can be made.

상기한 바와 같이, 이온주입 산화막과 이온주입되지 않은 산화막과의 식각 비율차를 최대화하여 종래의 언더컷 문제를 최소화하는 본 발명의 트랜지스터 제조방법에 따르면, 에미터와 베이스간의 스페이스 능력이 최대화됨에 따라 누설 전류에 의한 소자 동작 불량이 방지되어 소자의 동작 퍼포먼스가 최대로 되는 효과가 있다.As described above, according to the transistor manufacturing method of the present invention, which minimizes the conventional undercut problem by maximizing the etching rate difference between the ion implantation oxide film and the non-ion implantation oxide film, leakage as the space capability between the emitter and the base is maximized. The defective device operation due to the current is prevented, and the operation performance of the device is maximized.

Claims (3)

에미터 패터닝 후에 잔여 산화막에 이온주입을 진행하는 것에 의해 후속의 습식식각시 이온주입 산화막과 이온주입되지 않은 산화막에 대하여 습식 식각율 차이가 나도록 하여 실리콘-게르마늄 막의 언더 컷을 최소화하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 트랜지스터 소자의 제조방법.By performing ion implantation on the remaining oxide film after emitter patterning, the wet etch rate difference is different between the ion implantation oxide film and the non-ion implantation oxide film during subsequent wet etching, thereby minimizing the undercut of the silicon-germanium film. Method of manufacturing a bipolar transistor device. 엔피엔 바이폴라 트랜지스터 소자의 에미터 구조를 형성하는 방법에 있어서:In a method of forming an emitter structure of an enphi bipolar transistor device: 에미터 형성을 위한 건식식각공정을 진행하는 단계;Performing a dry etching process for forming an emitter; 후속공정에서 습식 식각의 식각율을 차별화하기 위한 이온주입 공정을 진행하는 단계:In the subsequent process, the ion implantation process to differentiate the etching rate of the wet etching process: 스페이서를 형성하기 위한 산화막 및 폴리실리콘 막을 형성하고, 스페이서 건식식각을 진행하는 단계;Forming an oxide film and a polysilicon film to form a spacer, and performing spacer dry etching; 언더 컷을 최소화하기 위한 습식식각 공정을 진행하는 단계; 및Performing a wet etching process to minimize undercuts; And 에미터 폴리실리콘 데포지션 및 패터닝 공정을 차례로 진행하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 방법.And then sequentially performing the emitter polysilicon deposition and patterning process. 제1항에 있어서, 상기 에미터 구조가 이방성과 등방성의 구조의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the emitter structure is formed from a combination of anisotropic and isotropic structures.
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