KR890004424B1 - 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의 일반적인 반도체 소자의 개략단면도.
제2도는 본 발명에 따른 반도체 소자의 개략단면도.
제3(a)도-제3(c)도는 본 발명 반도체 소자의 제조방법에 따른 반도체 소자 제조 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
15 : 열산화막 16 : 질화막(Si3N4),
17 : 산화막 19 : 인트린식베이스
20 : 익스트린식베이스 21 : 질화막
23 : 고농도 N형다결정규소박막 24 : 에미터
25 : 콜렉터 26 : 에미터전극
27,28 : 베이스전극 29 : 콜렉터전극
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 미세패턴화 및 반도체소자내의 잡음을 최소화하게 한 반도체소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 바이폴라 집적회로소자는 세트(Set) 및 시스템(system)의 소형화를 위해 다기능화, 저전력소비화가 요구되고, 통신시스템의 발달에 따라 고주파특성화 및 아날로그/디지탈복합 기능화가 요구되며, 이를 만족시키기 위하여 해당소자내의 엘리먼트(Element)크기를 줄이기 위한 패턴의 미세화, 에미터, 베이스의 얇은 접합깊이(Shallow Junction) 및 패시베이션(Passivation)막에서 불필요한 전하이동에 의한 잡음의 최소화 등이 요구되고 있다.
제1도는 종래에 있어서의 일반적인 반도체소자의 개략단면도로서 이에 도시한 바와같이 p형규소기판(1)에 콜렉터 연속저항 감소를 위하 고농도 N형 매몰층(N+Buried Layer)(2)을 형성시킨 후에 N형 에피택설(Epitaxial)층(3)을 성장시킨다. 다음에 상기 N형 에피택셜층(3)표면에 열산화막을 10,000Å성장시킨 후 사진식각법으로 고농고N형 불순물(4) 및 고농도 P형 블순물(5)을 도포하고 열확산으로 흡수시켜 콜렉터 연속저항감소 및 엘리먼트에 대한 절연형성으로 외부로 부터 전기적 영향을 받지 않도록 했다.
이와같이한 후 상기 열산화막을 제거하고, 다시 열산화막(6)을 10,000Å성장시킨다. 다음에 사진식각법으로 베이스 창을 열고 BDO(Boron Doped Oxide)(7)를 5,000-6,000Å 도포한 후 열확산으로 베이스영역(8)을 형성하고, 에미터와 콜렉터전극 창을 영러 고농도 PDO(Phosphorous Doped Oxide)(9)를 5,000-6,000Å 도포한 후 열확산으로 에미터영역(10)과 콜렉터 고농도N형 영역(11)을 형성한다. 이와같이 베이스영역(8), 에미터영역(10) 및 콜렉터영역(11)을 형성한 후에 사진식각법으로 금속(Metal)전극창을 열고 금속증착을 해서 상기 베이스영역(8), 에미터영역(10) 및 콜렉터영역(11)의 각 전극단자(12-24)를 인출하는 것이 종래 일반적인 반도체소자의 제조방법이다.
그러나 이와같은 종래 반도체소자 제조에 있어서는 산화막(6)(7)(9)의 두께가 두꺼워 사진식각시에 측면식각(Side Etching)현상이 크게 나타나게 되어 미세패턴형성이 곤란하게 되고, 베이스영역(8), 에미터영역(10) 및 콜렉터영역(11) 형성 및 그의 각 전극창 열기를 위한 마스크 작업을 각각하기 때문에 마스크 정렬(Mask Align)시 잘못 정렬(Miss Align)에 따른 패턴 여유분(Pattern Msrgin)을 주어야 하기 때문에 패턴크기를 크게해야 하며 베이스영역(8) 형성에 따른 BDO층(7)과 에미터영역(10)형성에 따른 PDO층(9)을 사용함에 따라 패시베이션(Passivation)층[일반적으로 어떤 종류의 유리로써 유해한 환경으로 부터 반도체 접합과 표면을 보호하는 것]내에서 불필요한 전하이동(Mobile Carrier)에 의해 잡음이 발생하는 등의 단점이 있었다.
본 발명은 이와같은 종래의 단점을 개선하기 위한 것으로 규소표면에 깨끗하고 얇은 열산화막을 성장시키고, 그 위에 1차 질화막(Si3N4)과 도포산화막을 차례로 도포해서 패시베이션 막으로 이용하며, 콜렉터와 인트린식베이스(Intrinsic Base) 및 익스트린식(Extrinsic)베이스 위 부분에는 열산화막과 1차 질화막이 남도록 선택 식각 후에 베이스 이온주입 및 열확산으로 베이스영역을 형성한 다음, 2차 질화막을 도포하고 콜렉터 베이스 전극창 및 에미터 창열기 마스크( Mask)를 사용 1차, 2차 질화막층을 식각하여 질화막 패턴(Si3N4Pattern)을 형성하고 콜렉터 전극창, 에미터 창열기 및 베이스 전극창을 열어서 에미터영역 및 각 단자의 금속전극을 형성시킴으로써, 1차 질화막을 이용하여 베이스이온주입을 위한 도포산화막 식각시에 두께 편차를 줄여 이온주입 깊이를 균일하게 할 수 있게하고, 베이스영역 외에는 깨끗한 열산화막 내로 불필요한 전하이동을 억제시키며, 콜렉터 창열기를 2회에 걸쳐 진행해서 진행해서 전극금속 형성시게 절단되는 현상을 방지하며, 2차질화막과 함께 동일 마스크 공정에서 콜렉터 베이스창 및 에미터 영역을 형성시키므로 마스크 사용 횟수를 줄여 마스크 정합 정도를 높일 수 있게하여 미세패턴 형성시에 마스크 잘못 정렬(Miss Align)에 의한 전기적특성 불량을 줄일 수 있게 창안한 것으로 첨부한 제2도 및 제3도에 의해 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 제2도는 본 발명에 따른 반도체 소자의 개략단면도이고 제3(a)도-제3(c)도는 본 발명 반도체 소자의 제조방법에 따른 반도체소자의 제조공정도로서 먼저 제3(a)도에서 P형 규소기판(1)에 콜렉터 연속저항 감소를 위한 고농도 N형 매몰층(2)을 형성시킨후에 N형 에피택셜층(3)을 성장시킨다.
다음에 상기 N형 에피택셜층(3) 표면에 열산화막을 10,000Å성장시킨 후 사진식각법으로 고농도 N형 불순물(4) 및 고농도 P형불순물(5)을 도포하고, 열확산으로 흡수시켜 콜렉터 연속저항감소 및 엘리먼트에 대한 절연(Isolation)형성으로 외부로 부터 전기적 영향을 받지 않도록 하였다. 이와같이한 상기 열산화막을 전부 제거하고, 다시 깨끗한 열산화막(15)을 700-900Å성장하고, 그 위에 저압기상성장법(LPCVD)을 이용하여 200-400Å의 질화막(16)과, 불순물이 포함되지 않은 산화막(Updoped Oxide)(17)을 2,000-3,000Å정도 도포한다.
다음 제3(b)도에서, 1차식각으로 고농도 N형 불순물층(4)의 콜렉터영역위의 도포산화막(17)을 식각한 후에 포토레지스트(Photo Resist)를 제거하고 2차 사진식각으로 인트린식베이스(19)부분의 도포산화막(17)을 식각한다. 이때 식각액(Etchant)은 버퍼드불산(Buffered HF)을 사용하므로 질화막(16)층은 그대로 남게되어서 열산화막(15)의 식각을 방지한다.
한편 열산화막(15) 및 질화막층(16)은 이온주입(Ion Implant)시 규소표면(Si surface)손상방지 및 주입원소(Implant Source)의 농도구배(Concentration Profile)조절을 한다.
이와같이하여 포토레지스트(Photo Resist)를 이온주입 마스크로 사용해서 인트린식베이스(Intrinsic Base)형성용 p형불순물인 보론(Boron)을 1014-1015개/㎠정도로 주입하고 (에너지 : ~100kev), 상기 포토레지스트를 제거한 후 다시 새로운 포토레지스트(18)를 도포하여 현상작업을 익스트린식(Extrinsic)베이스영역(20)을 형성하고, 보론(Boron)을 1015-1016개/㎠정도로 주입하면[에너지 : 100kev], 다시 포토레지스터(18)를 제거한다음 900-1,000℃정도에서 규소격자 안정화 및 열확산을 통해 인트린식베이스(19)와 익스트린식베이스영역(20)을 형성한다. 한편 포토레지스트에 의해 마스크된 부분은 불순물이 주입되지 않은 깨끗한 열산화막(15)과 질화막(16)으로 되어있어 산화막 내에서의 불필요한 전하이동을 억제한다.
이와같이한 후 제3(c)도에서 저압기상성장법(LPCVD)으로 질화막(21)을 1,000-1,200Å도포하고, 이때 콜렉터와 베이스 위이 질화막 전체 두께는 1,200-1,600Å이 된다.
다음에 마스크를 사용하여 질화막(16)(21)층에 콜렉터와 베이스(20)의 전극창 및 에미터창의 패턴을 형성한다. 이는 포토레지스트 현상 후에 인산(H3PO4)에 넣으면 질화막(16)(21)은 식각되고 산화막(15)은 그대로 남게된다. 이어서 포토레지스트를 제거한 후에 사진식각법으로 콜렉터 전극창과 에미터창의 마스크를 사용해서 포토레지스트 현상수에 버퍼드 불산(Buffered HF)에 넣으면 열산화막 (15)이 식각된다. 다음은 저압기상 성장법(LPCVD)을 이용해서 고농도N형 다결정규소(poly Si)막(22)을 5,000Å도포시키고, 플라즈마식각(Plasma Etching)으로 콜렉터와 에미터의 다결정 규소전극을 형성한다.
다음에는 900°-1,000℃정도에서 열확산으로 저항감소를 위한 에미터영역(24)과 콜렉터영역(25)을 형성한후에 마스크 사용없이 버퍼드 불산에 넣으면 질화막(21)과 다결정 규소박막(22)를 도포되지 않은 부분의 열산화막(15)이 식각되어 베이스 금속 전극창이 열리게 된다.
이와같은 상태에서 제2도에서, 스퍼터(Sputter)설비를 이용해서 알미늄(Al)과 규소(Si)의 화합물을 1-1.5μm두께로 도포한 후에 사진식각법으로 에미터전극(26), 베이스전극(27)(28) 및 콜렉터의 전극(29)을 형성하고 베이스규소(20)와 콜랙터, 에미터 다결정규소(22)(23)와의 접촉상태를 양호하게 하기 위해서 400-500℃정도에서 금속열처리(Metal Alloy)를 한다.
이와같이 함으로써 본 발명은 1차 질화막을 이용하여 베이스 이온주입을 위한 도포산화막 식각시에 두께 편차를 줄여 이온주입 깊이를 균일하게 할 수 있고, 베이스영역 외에는 깨끗한 열산화막내로 불필요한 전하 이동을 억제시키며, 콜렉터 창열기를 2회에 걸쳐 진행하여 전극금속 형성시에 절단되는 현상을 방지하고, 2차 질화막과 함께 동일 마스크 공정에서 콜렉터 베이스창 및 에미터 영역을 형성시키므로 마스크 사용횟수를 줄여 마스크 정합 정도를 높일 수 있어 미세패턴 형성시에 마스크 장못 정렬(Miss Align)에 의한 전기적 특성 불량을 줄일 수 있는 효과가 있게된다.
Claims (1)
- P형규소기판(1), 고농도 N형 매몰층(2),N형 에피택셜층(3), 고농도 N형불순물(4) 및 고농도 p형불순물(5)로된 반도체소자에 있어서, 상기 N형에피택셜층(3)의 상부에 깨끗한 열산화막(15), 질화막(16) 및 도포산화막(17)을 성장한 후에 사진식각법으로 1차 콜렉터와 2차인트린식베이스 (19)의 도포산화막(17)을 식각하고 상기 열산화막(15) 및 질화막(16)을 통해서 P형불순물을 주입한 다음 열확산으로 인트린식 베이스(19)영역 및 익스트린식베이스영역(20)을 형성하고, 질화막(21)을 도포하여 상기 질화막(16)과 함께 콜렉터 베이스(20)전극창 및 에미터 창열기시에 질화막패턴(Si3N4Pattern)을 형성한 다음 열산화막(15)을 이용하여 콜렉터, 에미터 창열기를 하고 고농도 N형 다결정 규소박막(23)으로 에미터(24), 고농도콜렉터(25)를 형성시키고 난 다음에 베이스(20)전극창을 열고 에미터전극(26), 베이스전극(27)(28) 및 콜렉터전극(29)을 형성시켜 구성함을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
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