KR20060062487A - Bipolar transistor and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법이 제공된다. 상기 바이폴라 트랜지스터는 반도체 기판 상의 컬렉터층을 구비한다. 상기 컬렉터층 내에 베이스 활성영역을 한정하는 소자분리막이 배치된다. 상기 베이스 활성영역의 상기 컬렉터층 내에 트렌치가 배치된다. 단결정 베이스층이 상기 트렌치를 갖는 상기 베이스 활성영역을 콘포말하게 덮는다. 에미터 전극이 상기 단결정 베이스층에 의하여 덮혀진 상기 트렌치를 채운다. 상기 에미터 전극 및 상기 단결정 베이스층 사이에 에미터층이 개재된다.A bipolar transistor and a method of manufacturing the same are provided. The bipolar transistor has a collector layer on a semiconductor substrate. An isolation layer defining a base active region is disposed in the collector layer. A trench is disposed in the collector layer of the base active region. A single crystal base layer conformally covers the base active region with the trench. An emitter electrode fills the trench covered by the single crystal base layer. An emitter layer is interposed between the emitter electrode and the single crystal base layer.

바이폴라 트랜지스터, 콜렉터 전류, 접합, 트렌치Bipolar Transistors, Collector Current, Junction, Trench

Description

바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법{bipolar transistor and method of fabricating the same}Bipolar transistor and method of manufacturing the same {bipolar transistor and method of fabricating the same}

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 바이폴라 트랜지스터의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.1 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 고전류 특성을 갖는 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a bipolar transistor having a high current characteristics and a method for manufacturing the same.

직접회로 제조에 있어서, 씨모스(CMOS;Complimentary Metal Oxide Semi conductor) 소자가 사용되고 있지만, 씨모스 소자보다 빠른 스위칭 속도를 갖는 바이폴라 트랜지스터는 바이폴라-씨모스(bipolar-CMOS;BiCMOS) 설계의 특성을 향상시키기 위하여 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 바이폴라 트랜지스터에서의 콜렉터 전류를 향상시키기 위하여는 에미터층과 베이스층의 접합 면적을 늘려주거나, 베이스층의 폭을 최대한 작게 하는 것이 필요하다. 상기 베이스층의 폭을 조절하기 위하여 베이스층 상에 고농도의 불순물들로 도핑된 폴리실리콘막으로 에미터 전극을 형성하고, 상기 에미터 전극으로 부터 상기 베이스층 내로 상기 불순물을 확산시켜 에미터층을 형성하는 공정이 수행되어 왔다. 확산을 이용하여 에미터층을 형성하는 경우, 상기 불순물들의 채널링이 없고, 이온 주입후 열처리 공정이 생략될 수 있다. 그 결과, 상기 불순물들의 확산에 의하여 형성된 에미터층은 이온 주입공정을 사용하여 형성된 에미터층 보다 감소된 폭을 갖도록 형성될 수 있기 때문에, 상기 베이스층의 폭 또한 감소시킬 수 있게 된다.In integrated circuit fabrication, CMOS (Complimentary Metal Oxide Semi conductor) devices are used, but bipolar transistors with faster switching speeds than CMOS devices improve the characteristics of bipolar-CMOS (BiCMOS) designs. It is widely used to make. In general, in order to improve the collector current in a bipolar transistor, it is necessary to increase the junction area of the emitter layer and the base layer or to make the width of the base layer as small as possible. An emitter electrode is formed of a polysilicon film doped with a high concentration of impurities on the base layer to control the width of the base layer, and the emitter layer is diffused from the emitter electrode into the base layer to form an emitter layer. Process has been performed. When the emitter layer is formed using diffusion, there is no channeling of the impurities, and a heat treatment process after ion implantation may be omitted. As a result, the emitter layer formed by the diffusion of the impurities can be formed to have a reduced width than the emitter layer formed by using the ion implantation process, it is also possible to reduce the width of the base layer.

한편, 에미터 저항은 상기 에미터층과 상기 베이스층간의 접합면적의 함수 일 수 있다. 따라서, 상기 에미터 저항을 감소시켜 고전류 특성을 얻기 위하여는 상술한 바와 같이 상기 에미터층과 상기 베이스층간의 접합면적을 증가시키는 것이 필요하다. 그러나, 바이폴라 트랜지스터에 있어서, 상기 접합면적을 증가시키는 것은 반도체 소자의 고집적화에 불리한 영향을 미칠 수 있다. Meanwhile, the emitter resistance may be a function of the junction area between the emitter layer and the base layer. Therefore, in order to reduce the emitter resistance to obtain high current characteristics, it is necessary to increase the junction area between the emitter layer and the base layer as described above. However, in bipolar transistors, increasing the junction area can adversely affect the high integration of semiconductor devices.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고 전류를 얻을 수 있는 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a bipolar transistor capable of obtaining a high current and a method of manufacturing the same.

본 발명이 다른 이루고자 하는 기술적 과제는 바이폴라 트랜지스터의 디멘젼(dimension)을 증가시키지 않고도 에미터층과 베이스층간의 접합면적을 증가시킬 수 있는 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a bipolar transistor capable of increasing the junction area between the emitter layer and the base layer without increasing the dimension of the bipolar transistor, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 일태양은 트렌치 구조의 에미터층을 갖는 바이폴라 트랜지스터를 제공한다. 상기 바이폴라 트랜지스터는 반도체 기판 상의 컬렉터층을 구비한다. 상기 컬렉터층 내에 베이스 활성영역을 한정하는 소자분리막이 배치된다. 상기 베 이스 활성영역의 상기 컬렉터층 내에 트렌치가 배치된다. 단결정 베이스층이 상기 트렌치를 갖는 상기 베이스 활성영역을 콘포말하게 덮는다. 에미터 전극이 상기 단결정 베이스층에 의하여 덮혀진 상기 트렌치를 채운다. 상기 에미터 전극 및 상기 단결정 베이스층 사이에 에미터층이 개재된다.One aspect of the present invention provides a bipolar transistor having an emitter layer of a trench structure. The bipolar transistor has a collector layer on a semiconductor substrate. An isolation layer defining a base active region is disposed in the collector layer. A trench is disposed in the collector layer of the base active region. A single crystal base layer conformally covers the base active region with the trench. An emitter electrode fills the trench covered by the single crystal base layer. An emitter layer is interposed between the emitter electrode and the single crystal base layer.

일실시예에서, 상기 컬렉터층과 접하도록 상기 반도체 기판의 상부에 매몰 컬렉터층이 형성될 수 있다. 베이스 전극들이 상기 트렌치 양옆의 단결정 베이스층과 접할 수 있다. 층간절연막이 상기 에미터 전극 및 상기 베이스 전극들이 배치된 상기 컬렉터층의 전면을 덮을 수 있다. 베이스 콘택 플러그들 및 에미터 콘택 플러그이 상기 층간절연막을 관통하여 상기 베이스 전극들 및 상기 에미터 콘택 플러그에 각각 연결될 수 있다.In an embodiment, an embedded collector layer may be formed on the semiconductor substrate so as to contact the collector layer. Base electrodes may contact the single crystal base layer on both sides of the trench. An interlayer insulating layer may cover an entire surface of the collector layer on which the emitter electrode and the base electrodes are disposed. Base contact plugs and emitter contact plugs may be connected to the base electrodes and the emitter contact plugs through the interlayer insulating layer.

본 발명의 다른 태양은 트렌치 구조의 에미터층을 갖는 바이폴라 트랜지스터의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 반도체 기판 상에 컬렉터층을 형성하는 것을 구비한다. 상기 컬렉터층 내에 베이스 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성한다. 상기 베이스 활성영역의 상기 컬렉터층 내에 트렌치를 형성한다. 상기 트렌치를 갖는 상기 베이스 활성영역을 콘포말하게 덮는 단결정 베이스층을 형성한다. 상기 단결정 베이스층에 의하여 덮혀진 상기 트렌치를 채우는 에미터 전극을 형성한다. Another aspect of the invention provides a method of making a bipolar transistor having an emitter layer of a trench structure. The method includes forming a collector layer on a semiconductor substrate. An isolation layer defining a base active region is formed in the collector layer. A trench is formed in the collector layer of the base active region. A single crystal base layer conformally covering the base active region having the trench is formed. An emitter electrode is formed to fill the trench covered by the single crystal base layer.

일실시예에서, 상기 단결정 베이스층은 에피택셜 성장법을 사용하여 단결정 실리콘게르마늄층으로 형성될 수 있다.In one embodiment, the single crystal base layer may be formed of a single crystal silicon germanium layer using an epitaxial growth method.

다른 실시예에서, 상기 에미터 전극을 형성하는 것은, 상기 단결정 베이스층 을 갖는 반도체기판 상의 전면에 상기 트렌치를 채우는 에미터 전극막을 형성는 것과, 상기 에미터 전극막을 에치백하는 것을 포함할 수 있다. In another embodiment, forming the emitter electrode may include forming an emitter electrode film filling the trench on the entire surface of the semiconductor substrate having the single crystal base layer, and etching back the emitter electrode film.

이와는 달리, 상기 에미터 전극을 형성하는 것은, 상기 단결정 베이스층을 갖는 반도체기판 상의 전면에 상기 트렌치를 채우는 에미터 전극막을 형성하는 것과, 상기 에미터 전극막을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다.Alternatively, forming the emitter electrode may include forming an emitter electrode film filling the trench on the entire surface of the semiconductor substrate having the single crystal base layer, and patterning the emitter electrode film.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명 하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 바이폴라 트랜지스터의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.1 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 바이폴라 트랜지스터를 설명하기로 한다.First, a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.

도 7을 참조하면, 반도체 기판(100) 상에 매립 컬렉터층(102)이 배치된다. 상기 반도체 기판(100)은 제1 도전형, 예를 들어 P 형 단결정 실리콘 기판일 수 있다. 상기 매립 컬렉터층(102)은 제2 도전형, 예를 들어 고농도의 N형 도핑층일 수 있다. 상기 매립 컬렉터층(102)은 상기 반도체 기판(100)의 상부 영역에 위치할 수 있다. 상기 매립 컬렉터층(102) 상에 컬렉터층(104)이 배치된다. 상기 컬렉터층(104)은 제2 도전형의 단결정 실리콘층일 수 있다. 상기 컬렉터층(104)은 상기 매립 컬렉터층(102)과 동일한 도전형을 갖되, 상기 컬렉터층(104) 보다 낮은 불순물 농도를 갖는다. 상기 컬렉터층(102) 내에 베이스 활성영역(B) 및 싱커영역(S)을 한정하는 소자분리막이 배치된다. 상기 싱커영역(S)의 상기 컬렉터층(102) 내에는 제2 도전형의 컬렉터 싱커(108)가 배치된다. 상기 컬렉터 싱커(108)는 상기 매립 컬렉터층(102)과 실질적으로 동일하고, 상기 컬렉터층(104) 보다 높은 불순물 농도를 갖을 수 있으며, 상기 컬렉터층(104)을 관통하여 상기 매립 컬렉터층(102)과 연결된다.Referring to FIG. 7, a buried collector layer 102 is disposed on the semiconductor substrate 100. The semiconductor substrate 100 may be a first conductivity type, for example, a P-type single crystal silicon substrate. The buried collector layer 102 may be a second conductivity type, for example, a high concentration N-type doping layer. The buried collector layer 102 may be located in an upper region of the semiconductor substrate 100. The collector layer 104 is disposed on the buried collector layer 102. The collector layer 104 may be a single crystal silicon layer of a second conductivity type. The collector layer 104 has the same conductivity type as the buried collector layer 102 but has a lower impurity concentration than the collector layer 104. An isolation layer defining a base active region B and a sinker region S is disposed in the collector layer 102. In the collector layer 102 of the sinker region S, a collector sinker 108 of a second conductivity type is disposed. The collector sinker 108 may be substantially the same as the buried collector layer 102, may have a higher impurity concentration than the collector layer 104, and may penetrate the collector layer 104 to form the buried collector layer 102. ).

상기 베이스 활성영역(B)의 상기 컬렉터층(104) 내에 트렌치(116)이 배치된다. 제1 도전형의 단결정 베이스층(118S)이 상기 트렌치(116)를 갖는 상기 베이스 활성영역(B)을 콘포말하게 덮는다. 상기 단결정 베이스층(118S)은 단결정 실리콘게르마늄층일 수 있다. 상기 소자분리막(116)에는 상기 단결정 베이스층 (118S)으로 부터 상기 소자분리막(106) 상으로 연장된 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)이 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)은 제1 도전형을 갖을 수 있다. 또한, 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′) 및 상기 소자분리막 (106) 사이에는 보호 절연막(110)이 개재될 수 있다. 상기 보호 절연막(110)은 실리콘 산화막일 수 있다. 상기 보호 절연막(110)이 개재되는 경우에, 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)은 상기 보호 절연막(110)상에 배치될 수 있다.A trench 116 is disposed in the collector layer 104 of the base active region B. A single crystal base layer 118S of the first conductivity type conformally covers the base active region B having the trench 116. The single crystal base layer 118S may be a single crystal silicon germanium layer. In the device isolation layer 116, first polysilicon layer patterns 118P ′ extending from the single crystal base layer 118S onto the device isolation layer 106 may be disposed. In this case, the first polysilicon layer patterns 118P ′ may have a first conductivity type. In addition, a protective insulating layer 110 may be interposed between the first polysilicon layer patterns 118P ′ and the device isolation layer 106. The protective insulating layer 110 may be a silicon oxide layer. When the protective insulating layer 110 is interposed, the first polysilicon layer patterns 118P ′ may be disposed on the protective insulating layer 110.

제2 도전형의 에미터 전극(124)이 상기 단결정 베이스층(118S)에 의하여 덮 혀진 상기 트렌치(116)를 채운다. 상기 에미터 전극(124)은 고농도의 제2 도전형 불순물들로 도핑된 폴리실리콘 전극일 수 있다. 상기 에미터 전극(124) 및 상기 단결정 베이스층(118S) 사이에는 제2 도전형의 에미터층(127)이 개재된다. 상기 에미터층(127)은 상기 에미터 전극(124)으로 부터 확산된 불순물들로 이루어진 제2 도전형의 불순물 확산층일 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상기 단결정 베이스층(118S) 및 상기 에미터층(127)이 상기 트렌치(127)의 측벽 및 저면을 따라 3차원 구조를 갖도록 배치된다. 따라서, 상기 단결정 베이스층(118S) 및 상기 에미터층(127)은 상기 바이폴라 트랜지스터의 전체 면적을 증가시키지 않고도 유효하게 증가된 접합면적을 가질 수 있게 되어, 높은 컬렉터 전류를 얻을 수 있다.A second conductivity type emitter electrode 124 fills the trench 116 covered by the single crystal base layer 118S. The emitter electrode 124 may be a polysilicon electrode doped with a high concentration of second conductivity type impurities. An emitter layer 127 of a second conductivity type is interposed between the emitter electrode 124 and the single crystal base layer 118S. The emitter layer 127 may be a second conductivity type impurity diffusion layer made of impurities diffused from the emitter electrode 124. As described above, according to the present invention, the single crystal base layer 118S and the emitter layer 127 are disposed to have a three-dimensional structure along the sidewalls and the bottom surface of the trench 127. Accordingly, the single crystal base layer 118S and the emitter layer 127 may have an effectively increased junction area without increasing the total area of the bipolar transistor, thereby obtaining a high collector current.

상기 베이스 활성영역(B)의 주 표면 상에 배치된 부분의 상기 단결정 베이스층(118S)은 상기 에미터 전극(124)으로 부터 이격되도록 상기 트렌치(116) 양옆의 상기 베이스 활성영역(B) 상부에 배치된 제2 폴리실리콘막 패턴들(128)과 연결될 수 있다. 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128)은 제2 도전형을 갖을 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128)은 상기 단결정 베이스층(118S)과 접하고 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′) 상으로 연장될 수 있다. 이 경우에, 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128) 및 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)은 베이스 전극을 구성한다. 이와는 달리, 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128)은 생략될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)은 베이스 전극으로 제공될 수 있다. The single crystal base layer 118S of the portion disposed on the main surface of the base active region B is disposed above the base active region B on both sides of the trench 116 so as to be spaced apart from the emitter electrode 124. The second polysilicon layer patterns 128 may be connected to the second polysilicon layer patterns 128. The second polysilicon layer patterns 128 may have a second conductivity type. As shown in FIG. 7, the second polysilicon layer patterns 128 may contact the single crystal base layer 118S and may extend over the first polysilicon layer patterns 118P ′. In this case, the second polysilicon film patterns 128 and the first polysilicon film patterns 118P ′ constitute a base electrode. Alternatively, the second polysilicon layer patterns 128 may be omitted. In this case, the first polysilicon layer patterns 118P ′ may be provided as a base electrode.                     

상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128) 및 상기 에미터 전극(124)은 그들 사이에 위치하는 더미 절연막 패턴에 의하여 서로 절연된다. 상기 더미 절연막 패턴은 상기 에미터 전극(124)의 양옆에 차례로 적층된 제1 절연막 패턴(120′) 및 제2 절연막 패턴(122′)을 포함한다. 이 경우에, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 절연막 패턴(120′)의 상부면 및 상기 에미터 전극(124)의 상부면은 실질적으로 동일 레벨에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제2 절연막 패턴(122′)은 상기 제1 절연막 패턴(120′) 상에 배치되어, 상기 에미터 전극(124) 상으로 소정부분 연장될 수 있다. 상기 더미 절연막 패턴은 상기 제2 절연막 패턴(122′) 및 상기 에미터 전극(124)을 덮는 제3 절연막 패턴(126′)을 더 포함 할 수 있다. 상기 제3 절연막 패턴(126′)은 뒤에 설명될 에미터 전극(130e)에 의하여 관통될 수 있다. 상기 제1 절연막 패턴(120′) 및 상기 제3 절연막 패턴(126′)은 실리콘 산화막 패턴일 수 있으며, 제2 절연막 패턴(122′)은 실리콘 질화막 패턴일 수 있다.The second polysilicon layer patterns 128 and the emitter electrode 124 are insulated from each other by a dummy insulating layer pattern disposed therebetween. The dummy insulating layer pattern includes a first insulating layer pattern 120 ′ and a second insulating layer pattern 122 ′ sequentially stacked on both sides of the emitter electrode 124. In this case, as shown in FIG. 7, the upper surface of the first insulating layer pattern 120 ′ and the upper surface of the emitter electrode 124 may be substantially positioned at the same level. In addition, the second insulating layer pattern 122 ′ may be disposed on the first insulating layer pattern 120 ′ and extend a predetermined portion onto the emitter electrode 124. The dummy insulating layer pattern may further include a third insulating layer pattern 126 ′ covering the second insulating layer pattern 122 ′ and the emitter electrode 124. The third insulating layer pattern 126 ′ may be penetrated by the emitter electrode 130e to be described later. The first insulating layer pattern 120 ′ and the third insulating layer pattern 126 ′ may be a silicon oxide layer pattern, and the second insulating layer pattern 122 ′ may be a silicon nitride layer pattern.

층간절연막(129)이 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128) 및 상기 제3 절연막 패턴(126′)을 갖는 상기 반도체기판(100)의 전면을 덮도록 배치된다. 상기 층간절연막(129)은 실리콘 산화막일 수 있다. 상기 층간 절연막(129) 내에는 에미터 콘택 플러그(130e), 베이스 콘택 플러그들(130b) 및 컬렉터 콘택 플러그(130c)가 배치된다. 상기 에미터 콘택 플러그(130e), 상기 베이스 콘택 플러그들(130b) 및 상기 컬렉터 콘택 플러그(130c)는 텅스텐, 구리 또는 알루미늄일 수 있다. 상기 에미터 콘택 플러그(130e)는 상기 층간절연막(129) 및 상기 제3 절연막 패턴(126′)을 차례로 관통하여 상기 에미터 전극(124)과 연결된다. 상기 베이스 콘택 플 러그들(130b) 및 상기 컬렉터 콘택 플러그(130c)는 상기 층간절연막(129)을 관통하여 각각 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128) 및 상기 컬렉터 싱커(108)과 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128)이 생략되는 경우에, 상기 베이스 콘택 플러그들(130b)은 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)에 연결될 수 있다. 상기 컬렉터 콘택 플러그(130c)은 상기 컬렉터 싱커(108)를 통하여 상기 매립 컬렉터층(102)과 전기적으로 접속된다. An interlayer insulating layer 129 is disposed to cover the entire surface of the semiconductor substrate 100 having the second polysilicon layer patterns 128 and the third insulating layer pattern 126 ′. The interlayer insulating layer 129 may be a silicon oxide layer. The emitter contact plug 130e, the base contact plugs 130b, and the collector contact plug 130c are disposed in the interlayer insulating layer 129. The emitter contact plug 130e, the base contact plugs 130b, and the collector contact plug 130c may be tungsten, copper, or aluminum. The emitter contact plug 130e sequentially passes through the interlayer insulating layer 129 and the third insulating layer pattern 126 ′ and is connected to the emitter electrode 124. The base contact plugs 130b and the collector contact plug 130c may pass through the interlayer insulating layer 129 and be connected to the second polysilicon layer patterns 128 and the collector sinker 108, respectively. . As described above, when the second polysilicon layer patterns 128 are omitted, the base contact plugs 130b may be connected to the first polysilicon layer patterns 118P ′. The collector contact plug 130c is electrically connected to the buried collector layer 102 through the collector sinker 108.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본발명의 일실시예에 의한 바이폴라 트랜지스터의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

도 1을 참조하면, 제1 도전형, 예를 들어 P형 반도체기판(100)에 제2 도전형, 예를 들어, 고농도의 N형 불순물들을 주입하여 매몰 컬렉터층(102)를 형성한다. 이어서, 상기 매몰 컬렉터층(102) 상에 컬렉터층(104)을 형성한다. 상기 컬렉터층(104)은 상기 매몰 컬렉터층(102) 상에 단결정 실리콘층을 에피택셜 성장시켜 형성할 수 있다. 상기 컬렉터층(104)은 제2 도전형의 불순물들로 도핑된다. 이 경우에, 상기 제2 도전형의 불순물들은 상기 컬렉터층(104)을 에피택셜 성장시키는 동안에 인시투(in-situ) 도핑될 수 있다. 또한, 상기 컬렉터층(104)은 상기 매몰 컬렉터층(102) 보다 낮은 불순물 농도를 갖도록 도핑될 수 있다. Referring to FIG. 1, a buried collector layer 102 is formed by implanting a second conductive type, for example, a high concentration of N-type impurities into a first conductive type, such as a P-type semiconductor substrate 100. Subsequently, a collector layer 104 is formed on the investment collector layer 102. The collector layer 104 may be formed by epitaxially growing a single crystal silicon layer on the buried collector layer 102. The collector layer 104 is doped with impurities of the second conductivity type. In this case, the impurities of the second conductivity type may be doped in-situ during the epitaxial growth of the collector layer 104. In addition, the collector layer 104 may be doped to have a lower impurity concentration than the investment collector layer 102.

다음으로, 상기 컬렉터층(104) 내에 소자분리막(106)을 형성하여 베이스 활성영역(B) 및 싱커 영역(S)을 한정한다. 상기 소자분리막(106)은 얕은 소자분리 (shallow trench isolation) 공정에 의하여 형성될 수 있다. 상기 베이스 활성영역(B)을 덮는 마스크층(도시하지 않음)을 형성한 후에, 상기 마스크층 및 상기 소 자분리막(106)을 이온주입 마스크로 사용하여 상기 컬렉터층(104) 내에 제2 도전형의 불순물들을 주입한다. 그 결과, 상기 싱커 영역(S) 내에 상기 매몰 컬렉터층(102)과 연결되는 컬렉터 싱커(108)가 형성된다. 다음으로, 상기 소자분리막(106) 및 상기 컬렉터 싱커(108)를 갖는 상기 컬렉터층(104) 상에 보호 절연막(110)을 형성할 수 있다. 이 경우에, 상기 보호 절연막(110)은 실리콘 산화막을 사용하여 상기 베이스 활성영역(B)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 보호 절연막(110)은 바이폴라-씨모스 소자 형성시 씨모스 트랜지스터가 형성될 영역을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.Next, an isolation layer 106 is formed in the collector layer 104 to define the base active region B and the sinker region S. Referring to FIG. The device isolation layer 106 may be formed by a shallow trench isolation process. After forming a mask layer (not shown) covering the base active region B, a second conductivity type is formed in the collector layer 104 by using the mask layer and the element isolation film 106 as ion implantation masks. Inject impurities. As a result, a collector sinker 108 is formed in the sinker region S to be connected to the buried collector layer 102. Next, a protective insulating layer 110 may be formed on the collector layer 104 having the device isolation layer 106 and the collector sinker 108. In this case, the protective insulating layer 110 may be formed to expose the base active region B using a silicon oxide film. The protective insulating layer 110 may serve to protect a region where the CMOS transistor is to be formed when the bipolar CMOS device is formed.

도 2를 참조하면, 상기 소자분리막(106) 및 상기 컬렉터 싱커(108)가 형성된 결과물의 전면을 덮는 희생 산화막 및 마스크 절연막을 형성한다. 상기 희생 산화막은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있으며, 상기 마스크 절연막은 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 이후, 상기 마스크 절연막을 패터닝하여 트렌치가 형성될 영역, 즉 상기 베이스 활성영역(B)의 소정영역 상의 상기 희생 산화막을 노출시키는 마스크 절연막 패턴(114)을 형성한다. 상기 마스크 절연막 패턴(114)을 식각마스크로 사용하여 상기 희생 산화막 및 상기 컬렉터층(104)을 차례로 이방성식각한다. 그 결과, 상기 베이스 활성영역(B)의 상기 컬렉터층(104) 내에 트렌치(116)가 형성된다. 또한, 상기 희생 산화막은 희생 산화막 패턴(112)으로 패터닝된다. 이후, 상기 이방성 식각동안 상기 트렌치(116)의 측벽 및 저면을 이루는 상기 컬렉터층(104)에 가해진 식각손상을 치유하기 위하여 상기 트렌치(116)의 측벽 및 저면 상에 열산화막을 형성하는 공정이 선택적으로(optionally) 수행될 수 있다. Referring to FIG. 2, a sacrificial oxide film and a mask insulating film covering the entire surface of the resultant device on which the device isolation film 106 and the collector sinker 108 are formed are formed. The sacrificial oxide layer may be formed of a silicon oxide layer, and the mask insulating layer may be formed of a silicon nitride layer. Subsequently, the mask insulating layer is patterned to form a mask insulating layer pattern 114 that exposes the sacrificial oxide layer on a region where the trench is to be formed, that is, a predetermined region of the base active region B. The sacrificial oxide layer and the collector layer 104 are anisotropically etched in sequence using the mask insulating layer pattern 114 as an etching mask. As a result, a trench 116 is formed in the collector layer 104 of the base active region B. In addition, the sacrificial oxide layer is patterned into a sacrificial oxide layer pattern 112. Thereafter, during the anisotropic etching, a process of forming a thermal oxide film on the sidewalls and the bottom of the trench 116 to heal the etch damage applied to the collector layer 104 forming the sidewalls and the bottom of the trench 116 is optional. (Optionally) may be performed.                     

도 3을 참조하면, 상기 마스크 절연막 패턴(114) 및 상기 희생 산화막 패턴(112)을 제거한다. 상기 마스크 절연막 패턴(114)이 실리콘 질화막인 경우에 상기 마스크 절연막 패턴(114)은 인산(H3PO4)을 포함하는 용액을 식각액으로 사용한 습식식각에 의하여 제거될 수 있다. 상기 희생 산화막 패턴(112)이 실리콘 산화막인 경우에 상기 희생 산화막 패턴(112)은 불산(HF)을 포함하는 용액을 식각액으로 사용한 습식식각에 의하여 제거될 수 있다. 한편, 상기 열산화막을 형성한 경우에, 상기 열산화막은 상기 희생산화막 패턴(112)을 습식식각하는 동안 함께 제거될 수 있다. 상기 마스크 절연막 패턴(114) 및 상기 희생 산화막 패턴(112)을 제거한 후에, 상기 트렌치(114)가 형성된 상기 컬렉터층(104) 상에 제1 도전형의 단결정 베이스층(118S)을 성장시킨다. 상기 단결정 베이스층(118S)은 상기 트렌치(114)의 측벽 및 저면, 및 상기 베이스 활성영역(B)의 표면을 따라 콘포말하게 성장된다. 상기 단결정 베이스층(118S)은 저온 에피택셜 공정에 의한 단결정 실리콘 게르마늄층으로 형성될 수 있다. 상기 저온 에피택설 공정에 의하여 단결정 실리콘 게르마늄층을 형성하는 동안 제1 도전형의 불순물들을 인시투로 첨가할 수 있다. 상기 실리콘 게르마늄은 실리콘보다 에너지 밴드갭이 작기 때문에 이를 베이스층으로 사용하여 이종접합 바이폴라 트랜지스터( Heterojunction Bipolar Transistor;HBT)를 형성하는 경우에 실리콘을 베이스층으로 사용한 것에 비하여 전류이득과 동작속도를 상당히 향상시킬 수 있다. Referring to FIG. 3, the mask insulating layer pattern 114 and the sacrificial oxide layer pattern 112 are removed. When the mask insulating layer pattern 114 is a silicon nitride layer, the mask insulating layer pattern 114 may be removed by wet etching using a solution containing phosphoric acid (H 3 PO 4 ) as an etching solution. When the sacrificial oxide layer pattern 112 is a silicon oxide layer, the sacrificial oxide layer pattern 112 may be removed by wet etching using a solution containing hydrofluoric acid (HF) as an etchant. Meanwhile, when the thermal oxide layer is formed, the thermal oxide layer may be removed together during wet etching of the sacrificial oxide layer pattern 112. After the mask insulating layer pattern 114 and the sacrificial oxide layer pattern 112 are removed, a single crystal base layer 118S of a first conductivity type is grown on the collector layer 104 on which the trench 114 is formed. The single crystal base layer 118S is conformally grown along the sidewalls and bottom of the trench 114 and the surface of the base active region B. The single crystal base layer 118S may be formed of a single crystal silicon germanium layer by a low temperature epitaxial process. Impurities of the first conductivity type may be added in-situ during the formation of the single crystal silicon germanium layer by the low temperature epitaxy process. Since the silicon germanium has a smaller energy band gap than silicon, when the heterojunction bipolar transistor (HBT) is used as a base layer, the current gain and operation speed are significantly improved compared to that of the silicon as the base layer. You can.

한편, 상기 단결정 베이스층(118S)을 성장시키는 동안, 상기 소자분리막 (106) 상에 제1 폴리실리콘막(118P)이 성장될 수 있다. 상술한 바와 같이, 보호 절연막(110)을 형성한 경우에 상기 제1 폴리실리콘막(118P)은 상기 보호절연막 (110) 상에 성장될 수 있다.Meanwhile, while the single crystal base layer 118S is grown, the first polysilicon film 118P may be grown on the device isolation layer 106. As described above, when the protective insulating layer 110 is formed, the first polysilicon layer 118P may be grown on the protective insulating layer 110.

도 4를 참조하면, 상기 단결정 베이스층(118S)을 갖는 상기 반도체기판(100) 상에 제1 절연막(120) 및 제2 절연막(122)을 차례로 형성한다. 상기 제1 절연막(120)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있으며, 상기 제2 절연막(122)은 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 구체적으로는, 상기 단결정 베이스층(118S)을 갖는 상기 반도체기판(100) 상에 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 차례로 형성한다. 이후, 상기 실리콘 질화막을 패터닝하여 상기 트렌치(116)의 상부 영역을 노출시키는 제2 절연막(122)을 형성한다. 상기 제2 절연막(122)은 상기 실리콘 질화막을 사진 및 식각공정을 사용하여 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이후, 상기 제2 절연막(122)을 식각마스크로 사용하여 상기 제 2 절연막(122)에 의하여 노출된 부분의 상기 실리콘 산화막을 습식식각하여 제거한다. 그 결과, 상기 제2 절연막 (122) 하부에 제1 절연막(120)이 잔존하게 된다. 상기 제1 절연막(120)은 불산을 사용한 습식식각을 통하여 제거될 수 있다.Referring to FIG. 4, a first insulating film 120 and a second insulating film 122 are sequentially formed on the semiconductor substrate 100 having the single crystal base layer 118S. The first insulating layer 120 may be formed of a silicon oxide layer, and the second insulating layer 122 may be formed of a silicon nitride layer. Specifically, a silicon oxide film and a silicon nitride film are sequentially formed on the semiconductor substrate 100 having the single crystal base layer 118S. Thereafter, the silicon nitride layer is patterned to form a second insulating layer 122 exposing an upper region of the trench 116. The second insulating layer 122 may be formed by patterning the silicon nitride layer using a photolithography and an etching process. Thereafter, the silicon oxide film of the portion exposed by the second insulating film 122 is wet-etched and removed using the second insulating film 122 as an etching mask. As a result, the first insulating film 120 remains below the second insulating film 122. The first insulating layer 120 may be removed through wet etching using hydrofluoric acid.

다음으로, 상기 제1 절연막(120) 및 상기 제2 절연막(122)이 형성된 결과물 상에 상기 트렌치를 채우는 제2 도전형의 에미터 전극막을 형성한다. 상기 에미터 전극막은 폴리실리콘막으로 형성될 수 있다. 상기 폴리실리콘막은 화학기상증착법을 사용하여 형성될 수 있으며, 제2 도전형의 불순물들을 사용하여 고농도로 인시투 도핑될 수 있다. 이후, 상기 에미터 전극막을 에치백 하여 상기 트렌치 내에 잔존하는 에미터 전극(124)을 형성한다. 이와는 달리, 상기 에미터 전극막이 상기 트렌치(116)를 부분적으로 채우도록 형성되는 경우에, 상기 에미터 전극(124)은 상기 에미터 전극막을 사진 및 식각공정을 통하여 패터닝함으로써 형성될 수 있다.Next, a second conductivity type emitter electrode film filling the trench is formed on the resultant material on which the first insulating film 120 and the second insulating film 122 are formed. The emitter electrode film may be formed of a polysilicon film. The polysilicon film may be formed using chemical vapor deposition, and may be doped in-situ at a high concentration using impurities of a second conductivity type. Thereafter, the emitter electrode film is etched back to form the emitter electrode 124 remaining in the trench. Alternatively, when the emitter electrode film is formed to partially fill the trench 116, the emitter electrode 124 may be formed by patterning the emitter electrode film through a photo and etching process.

이어서, 상기 에미터 전극(124)이 형성된 결과물을 열처리 하여 상기 에미터 전극(124) 내의 불순물들을 상기 단결정 베이스층(118S) 내로 확산시켜 제2 도전형의 에미터층(127)을 형성한다. 상기 열처리는 예를 들어, 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 이루어지는 급속열처리(Rapid Thermal Annealing;RTA) 공정일 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 베이스 활성영역(B) 내에 상기 트렌치(116)를 형성하고, 상기 트렌치(116)를 채우는 단결정 베이스층(118S) 및 에미터 전극(124)을 차례로 형성한 후, 열처리 공정을 통하여 에미터층(127)을 형성한다. 그 결과, 상기 단결정 베이스층(118S) 및 상기 에미터층(127)은 상기 트렌치(116)의 저면 및 측벽을 따라 접합을 형성하게 됨으로써, 그들 간에 넓은 접합면적을 얻을 수 있다.Subsequently, the resultant in which the emitter electrode 124 is formed is heat-treated to diffuse impurities in the emitter electrode 124 into the single crystal base layer 118S to form an emitter layer 127 of a second conductivity type. The heat treatment may be, for example, a rapid thermal annealing (RTA) process performed at a temperature of 800 ° C to 1000 ° C. As described above, the trench 116 is formed in the base active region B, and the single crystal base layer 118S and the emitter electrode 124 fill the trench 116. After sequentially forming, the emitter layer 127 is formed through a heat treatment process. As a result, the single crystal base layer 118S and the emitter layer 127 form a junction along the bottom and sidewalls of the trench 116, thereby obtaining a large junction area therebetween.

상기 에미터층(127)을 형성한 후에, 상기 에미터층(127)이 형성된 결과물을 덮는 제3 절연막(126)을 형성한다. 상기 제3 절연막(126)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다.After the emitter layer 127 is formed, a third insulating layer 126 is formed to cover the resultant of the emitter layer 127. The third insulating layer 126 may be formed of a silicon oxide layer.

도 5를 참조하면, 상기 제3 절연막(126), 상기 제2 절연막(122) 및 상기 제1 절연막(120)을 차례로 패터닝하여 상기 트렌치(116) 양옆의 베이스 활성영역(B) 상의 상기 단결정 베이스층(118S) 노출시키고 상기 에미터 전극(124)의 측벽 및 상부면을 덮는 더미 절연막 패턴을 형성한다. 상기 더미 절연막 패턴은 상기 에미터 전극(124)의 양옆에 차례로 적층된 제1 절연막 패턴(120′) 및 제2 절연막 패턴(122′)을 포함한다. 이 경우에, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 절연막 패턴(120′)의 상부면 및 상기 에미터 전극(124)의 상부면은 실질적으로 동일 레벨에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제2 절연막 패턴(122′)은 상기 제1 절연막 패턴(120′) 상에 배치되어, 상기 에미터 전극(124) 상으로 소정부분 연장될 수 있다. 상기 더미 절연막 패턴은 상기 제2 절연막 패턴(122′) 및 상기 에미터 전극(124)을 덮는 제3 절연막 패턴(126′)을 더 포함한다. Referring to FIG. 5, the third insulating layer 126, the second insulating layer 122, and the first insulating layer 120 are sequentially patterned to form the single crystal base on the base active region B on both sides of the trench 116. A dummy insulating film pattern is formed to expose the layer 118S and cover the sidewalls and the top surface of the emitter electrode 124. The dummy insulating layer pattern includes a first insulating layer pattern 120 ′ and a second insulating layer pattern 122 ′ sequentially stacked on both sides of the emitter electrode 124. In this case, as shown in FIG. 5, an upper surface of the first insulating layer pattern 120 ′ and an upper surface of the emitter electrode 124 may be substantially positioned at the same level. In addition, the second insulating layer pattern 122 ′ may be disposed on the first insulating layer pattern 120 ′ and extend a predetermined portion onto the emitter electrode 124. The dummy insulating layer pattern may further include a third insulating layer pattern 126 ′ covering the second insulating layer pattern 122 ′ and the emitter electrode 124.

도 6을 참조하면, 상기 더미 절연막 패턴이 형성된 결과물 상에 제2 도전형의 제2 폴리실리콘막(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 제2 폴리실리콘막은 화학기상증착법을 사용하여 형성될 수 있으며, 제2 도전형의 불순물들을 사용하여 인시투로 도핑될 수 있다. 이후, 상기 제2 폴리실리콘막 및 상기 제1 폴리실리콘막 (118P)을 패터닝하여, 상기 더미 절연막 패턴에 의하여 상기 이미터 전극(124)으로 부터 절연되고, 상기 트렌치(116) 양옆에 노출된 부분의 상기 단결정 베이스층(118S)과 접하는 제2 폴리실리콘막 패턴들(128) 및 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)을 형성한다. 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128) 및 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)은 상기 소자분리막(106) 상으로 소정부분 연장될 수 있으며, 상기 바이폴라 트랜지스터의 베이스 전극을 구성한다. 한편, 상기 제2 폴리실리콘막을 형성하는 공정은 생략될 수 도 있다. 이 경우에, 상기 제1 폴리실리콘막(118P) 만이 상기 패터닝공정에서 제1 폴리실리콘막 패턴(118P′)으로 패터닝되며, 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128)은 생략된다. Referring to FIG. 6, a second polysilicon film (not shown) of a second conductivity type is formed on the resultant product on which the dummy insulating film pattern is formed. The second polysilicon film may be formed using chemical vapor deposition, and may be doped in-situ using impurities of a second conductivity type. Thereafter, the second polysilicon layer and the first polysilicon layer 118P are patterned, and are insulated from the emitter electrode 124 by the dummy insulating layer pattern, and exposed to both sides of the trench 116. The second polysilicon layer patterns 128 and the first polysilicon layer patterns 118P ′ are formed to contact the single crystal base layer 118S. The second polysilicon layer patterns 128 and the first polysilicon layer patterns 118P ′ may extend a predetermined portion onto the device isolation layer 106, and form a base electrode of the bipolar transistor. Meanwhile, the process of forming the second polysilicon film may be omitted. In this case, only the first polysilicon film 118P is patterned into the first polysilicon film pattern 118P ′ in the patterning process, and the second polysilicon film patterns 128 are omitted.                     

도 7을 참조하면, 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′) 및 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128)이 형성된 결과물의 전면을 덮는 층간절연막(129)을 형성한다. 상기 층간절연막(129)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 이후, 상기 층간절연막(129) 내에 에미터 콘택 플러그(130e), 베이스 콘택 플러그들(130b) 및 컬렉터 콘택 플러그(130c)를 형성한다. 상기 에미터 콘택 플러그(130e), 상기 베이스 콘택 플러그들(130b) 및 상기 컬렉터 콘택 플러그(130c)는 공지의 다마신 공정에 의하여 형성될 수 있다. 상기 에미터 콘택 플러그(130e), 상기 베이스 콘택 플러그들(130b) 및 상기 컬렉터 콘택 플러그(130c)는 텅스텐, 구리 또는 알루미늄으로 형성될 수 있다. 상기 에미터 콘택 플러그(130e)는 상기 층간절연막(129) 및 상기 제3 절연막 패턴(126′)을 차례로 관통하여 상기 에미터 전극(124)과 연결된다. 상기 베이스 콘택 플러그들(130b) 및 상기 컬렉터 콘택 플러그(130c)은 상기 층간절연막(129)을 관통하여 각각 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128) 및 상기 컬렉터 싱커(108)과 연결된다. 상기 보호 절연막(110)이 형성된 경우에, 상기 컬렉터 콘택 플러그(130c)는 상기 보호 절연막(110)을 더 관통할 수 있다.Referring to FIG. 7, an interlayer insulating layer 129 is formed to cover the entire surface of a resultant product in which the first polysilicon layer patterns 118P ′ and the second polysilicon layer patterns 128 are formed. The interlayer insulating film 129 may be formed of a silicon oxide film. Thereafter, emitter contact plugs 130e, base contact plugs 130b, and collector contact plugs 130c are formed in the interlayer insulating layer 129. The emitter contact plug 130e, the base contact plugs 130b, and the collector contact plug 130c may be formed by a known damascene process. The emitter contact plug 130e, the base contact plugs 130b, and the collector contact plug 130c may be formed of tungsten, copper, or aluminum. The emitter contact plug 130e sequentially passes through the interlayer insulating layer 129 and the third insulating layer pattern 126 ′ and is connected to the emitter electrode 124. The base contact plugs 130b and the collector contact plugs 130c pass through the interlayer insulating layer 129 and are respectively connected to the second polysilicon layer patterns 128 and the collector sinker 108. When the protective insulating layer 110 is formed, the collector contact plug 130c may further penetrate the protective insulating layer 110.

한편, 상술한 바와 같이 상기 제2 폴리실리콘막 패턴들(128)이 생략되는 경우에, 상기 베이스 콘택 플러그들(130b)은 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)과 연결될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 폴리실리콘막 패턴들(118P′)은 베이스 전극으로써 제공된다.Meanwhile, when the second polysilicon layer patterns 128 are omitted as described above, the base contact plugs 130b may be connected to the first polysilicon layer patterns 118P ′. In this case, the first polysilicon film patterns 118P 'are provided as base electrodes.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 바이폴라 트랜지스터는 베이스 활성영역 내에 형성된 트렌치의 측벽 및 저면을 따라 형성된 베이스층 및 이미터층을 구비한다. 그 결과, 상기 바이폴라 트랜지스터의 전체 면적을 증가시키지 않고도 상기 베이스층 및 이미터층 간의 접합면적을 충분히 확보할 수 있게 되어 높은 콜렉터 전류를 얻을 수 있게 된다.As described above, the bipolar transistor according to the present invention includes a base layer and an emitter layer formed along sidewalls and bottom surfaces of trenches formed in the base active region. As a result, the junction area between the base layer and the emitter layer can be sufficiently secured without increasing the total area of the bipolar transistor, thereby obtaining a high collector current.

Claims (7)

반도체 기판 상의 컬렉터층;A collector layer on the semiconductor substrate; 상기 컬렉터층 내에 배치되어 베이스 활성영역을 한정하는 소자분리막;An isolation layer disposed in the collector layer to define a base active region; 상기 베이스 활성영역의 상기 컬렉터층 내에 배치된 트렌치;A trench disposed in the collector layer of the base active region; 상기 트렌치를 갖는 상기 베이스 활성영역을 콘포말하게 덮는 단결정 베이스층;A single crystal base layer conformally covering the base active region having the trench; 상기 단결정 베이스층에 의하여 덮혀진 상기 트렌치를 채우는 에미터 전극;및An emitter electrode filling the trench covered by the single crystal base layer; and 상기 에미터 전극 및 상기 단결정 베이스층 사이에 개재된 에미터층을 포함하는 바이폴라 트랜지스터.And a emitter layer interposed between the emitter electrode and the single crystal base layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단결정 베이스층은 단결정 실리콘게르마늄층인 것을 특징으로 하는 바이폴라 트랜지스터.And said single crystal base layer is a single crystal silicon germanium layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컬렉터층과 접하도록 상기 반도체 기판의 상부에 형성된 매몰 컬렉터층;An investment collector layer formed on the semiconductor substrate to be in contact with the collector layer; 상기 트렌치 양옆의 단결정 베이스층과 접하는 베이스 전극들;Base electrodes in contact with the single crystal base layer on both sides of the trench; 상기 에미터 전극 및 상기 베이스 전극들이 배치된 상기 컬렉터층의 전면을 덮는 층간절연막;An interlayer insulating film covering an entire surface of the collector layer on which the emitter electrode and the base electrodes are disposed; 상기 층간절연막을 관통하여 상기 베이스 전극들과 연결된 베이스 콘택 플러그들;및Base contact plugs connected to the base electrodes through the interlayer insulating film; and 상기 층간절연막을 관통하여 상기 에미터 전극과 연결된 에미터 콘택 플러그를 더 포함하는 바이폴라 트랜지스터.And a emitter contact plug penetrating the interlayer insulating layer and connected to the emitter electrode. 반도체 기판 상에 컬렉터층을 형성하고, Forming a collector layer on the semiconductor substrate, 상기 컬렉터층 내에 베이스 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성하고,Forming an isolation layer defining a base active region in the collector layer, 상기 베이스 활성영역의 상기 컬렉터층 내에 트렌치를 형성하고,Forming a trench in the collector layer of the base active region, 상기 트렌치를 갖는 상기 베이스 활성영역을 콘포말하게 덮는 단결정 베이스층을 형성하고,Forming a single crystal base layer conformally covering the base active region having the trench, 상기 단결정 베이스층에 의하여 덮혀진 상기 트렌치를 채우는 에미터 전극을 형성하는 것을 포함하는 바이폴라 트랜지스터의 제조방법.Forming an emitter electrode filling the trench covered by the single crystal base layer. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 단결정 베이스층은 에피택셜 성장법을 사용하여 단결정 실리콘게르마늄층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 바이폴라 트랜지스터의 제조방법.And the single crystal base layer is formed of a single crystal silicon germanium layer using an epitaxial growth method. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 에미터 전극을 형성하는 것은,Forming the emitter electrode, 상기 단결정 베이스층을 갖는 반도체기판 상의 전면에 상기 트렌치를 채우는 에미터 전극막을 형성하고, An emitter electrode film filling the trench is formed on the entire surface of the semiconductor substrate having the single crystal base layer, 상기 에미터 전극막을 에치백하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 트랜지스터의 제조방법.And etching back said emitter electrode film. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 에미터 전극을 형성하는 것은,Forming the emitter electrode, 상기 단결정 베이스층을 갖는 반도체기판 상의 전면에 상기 트렌치를 채우는 에미터 전극막을 형성하고, An emitter electrode film filling the trench is formed on the entire surface of the semiconductor substrate having the single crystal base layer, 상기 에미터 전극막을 패터닝하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이콜라 트랜지스터의 제조방법.And patterning the emitter electrode film.
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CN109065617A (en) * 2018-08-03 2018-12-21 深圳市诚朗科技有限公司 A kind of triode and preparation method thereof
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108109915A (en) * 2017-12-21 2018-06-01 深圳市晶特智造科技有限公司 Radio frequency triode and preparation method thereof
CN109065617A (en) * 2018-08-03 2018-12-21 深圳市诚朗科技有限公司 A kind of triode and preparation method thereof
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