KR20110125885A - Bipolar transistor and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bipolar transistor and a method of manufacturing the same.
바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)는 MOS(metal oxide silicon) 트랜지스터와 함께 대표적인 반도체 소자이다. 이러한 바이폴라 트랜지스터는 디지털 집적 회로(Digital Integrated Circuit) 등의 주변에 파워 앰프(power amp)로 사용되거나, 단위 소자로 사용되기도 하는데, MOS 트랜지스터에 비해 단위 면적당 높은 전류 구동 능력을 갖는 장점이 있다.Bipolar transistors are representative semiconductor devices along with metal oxide silicon (MOS) transistors. The bipolar transistor is used as a power amplifier or a unit device around a digital integrated circuit or the like, and has a merit of having a higher current driving capability per unit area than a MOS transistor.
그런데, 종래의 콜렉터 영역, 베이스 영역 및 에미터 영역으로 이루어진 바이폴라 트랜지스터는 절연막 내의 모바일 전하(mobile charge)에 의한 에미터 베이스 접합 영역의 불안정성으로 인하여 바이폴라 트랜지스터의 동작시 누설 전류(leakage current)가 증가하고, 또한 hFE 특성이 열화되는(hFE 변동이 증가하는) 문제가 있다.However, in the conventional bipolar transistor including the collector region, the base region, and the emitter region, the leakage current increases during operation of the bipolar transistor due to instability of the emitter base junction region due to mobile charge in the insulating film. In addition, there is a problem that the hFE characteristics deteriorate (hFE fluctuations increase).
본 발명은 에미터 베이스 접합 영역과 대응되는 절연막의 불안정성을 개선한 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a bipolar transistor having improved instability of an insulating film corresponding to the emitter base junction region and a method of manufacturing the same.
본 발명에 따른 바이폴라 트랜지스터는 콜렉터 영역; 상기 콜렉터 영역내에 형성되는 베이스 영역; 상기 베이스 영역내에 형성되는 에미터 영역; 상기 베이스 영역 및 상기 에미터 영역의 표면에 형성되어 있되, 상기 베이스 영역에는 베이스 콘택 영역이 형성되고, 상기 에미터 영역에는 에미터 콘택 영역이 형성된 절연막; 상기 베이스 콘택 영역을 통하여 상기 베이스 영역에 접속된 베이스 메탈; 및, 상기 에미터 콘택 영역을 통하여 상기 에미터 영역에 접속된 에미터 메탈을 포함하고, 상기 베이스 메탈은 상기 베이스 영역 및 에미터 베이스 접합 영역과 대응되는 상기 절연막을 덮는 동시에, 상기 에미터 영역과 대응되는 절연막도 덮을 수 있다.A bipolar transistor according to the present invention includes a collector region; A base region formed in the collector region; An emitter region formed in the base region; An insulating layer formed on surfaces of the base region and the emitter region, wherein the base region has a base contact region, and the emitter region has an emitter contact region; A base metal connected to the base area through the base contact area; And an emitter metal connected to the emitter region through the emitter contact region, wherein the base metal covers the insulating layer corresponding to the base region and the emitter base junction region, and simultaneously with the emitter region. The corresponding insulating film may also be covered.
본 발명에 따른 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법은 제1도전형 불순물을 도핑하여 콜렉터 영역을 형성하는 단계; 상기 콜렉터 영역내에 제2도전형 불순물을 도핑하여 베이스 영역을 형성하는 단계; 상기 베이스 영역내에 제1도전형 불순물을 도핑하여 에미터 영역을 형성하는 단계; 상기 베이스 영역 및 상기 에미터 영역의 표면에 절연막을 형성하되, 상기 베이스 영역에는 베이스 콘택 영역이 형성되고, 상기 에미터 영역에는 에미터 콘택 영역이 형성되도록 하는 단계; 상기 베이스 콘택 영역을 통하여 상기 베이스 영역에 접속된 베이스 메탈을 형성하고, 상기 에미터 콘택 영역을 통하여 상기 에미터 영역에 접속된 에미터 메탈을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 베이스 메탈은 상기 베이스 영역 및 에미터 베이스 접합 영역과 대응되는 상기 절연막을 덮는 동시에, 상기 에미터 영역과 대응되는 절연막도 덮도록 함을 특징으로 한다.A method of manufacturing a bipolar transistor according to the present invention includes: doping a first conductive type impurity to form a collector region; Doping a second conductive type impurity into the collector region to form a base region; Doping a first conductive impurity into the base region to form an emitter region; Forming an insulating film on surfaces of the base region and the emitter region, wherein a base contact region is formed in the base region, and an emitter contact region is formed in the emitter region; Forming a base metal connected to the base region through the base contact region, and forming an emitter metal connected to the emitter region through the emitter contact region, wherein the base metal is the base region; And covering the insulating film corresponding to the emitter base junction region and also covering the insulating film corresponding to the emitter region.
본 발명은 에미터 베이스 접합 영역과 대응되는 절연막을 베이스 메탈로 완전히 덮음으로써, 에미터 베이스 접합 영역과 대응되는 절연막의 불안정성이 개선되고, 이에 따라 바이폴라 트랜지스터의 누설 전류가 감소하고, hFE 특성 열화(hFE 변동)도 작아진다.The present invention completely covers the insulating film corresponding to the emitter base junction region with the base metal, thereby improving the instability of the insulating film corresponding to the emitter base junction region, thereby reducing the leakage current of the bipolar transistor and deteriorating hFE characteristics ( hFE fluctuation) is also reduced.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터를 도시한 단면도 및 부분 평면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 플로우 챠트이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 순차 단면도이다.1A and 1B are a cross-sectional view and a partial plan view of a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a bipolar transistor according to another embodiment of the present invention.
3A to 3E are sequential cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bipolar transistor according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터(100)를 도시한 단면도 및 부분 평면도이다.1A and 1B are a cross-sectional view and a partial plan view of a
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터(100)는 콜렉터 영역(110), 베이스 영역(120), 에미터 영역(130), 절연막(140), 베이스 메탈(150), 에미터 메탈(160)을 포함한다. 여기서, 상기 베이스 메탈(150)은 에미터 베이스 접합 영역(170)과 대응되는 영역의 상기 절연막(140)을 덮는 동시에, 상기 에미터 영역(130)과 대응되는 영역의 상기 절연막(140)에까지 연장된 형태를 한다..As shown in FIG. 1A, a
상기 콜렉터 영역(110)은 예를 들면 고농도 n+형 반도체 기판(미도시)에 저농도 n-형으로 형성된다. 이때, n-형의 콜렉터 영역(110)은 반도체 기판내에서 소정 영역으로 한정된다. 여기서, 상기 콜렉터 영역(110)은 예를 들면 안티몬(Sb), 비소(As), 인(P)과 같은 제1도전형 불순물의 도핑 및 열처리에 의해 형성된다.The
상기 베이스 영역(120)은 상기 n-형의 콜렉터 영역(110)의 내부에 p형으로 형성된다. 이때, p형의 베이스 영역(120)은 콜렉터 영역(110)내에서 소정 영역으로 한정된다. 여기서, 베이스 영역(120)은 예를 들면 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In)과 같은 제2도전형 불순물의 도핑 및 열처리에 의해 형성된다.The
상기 에미터 영역(130)은 상기 p형의 베이스 영역(120)의 내부에 n+형으로 형성된다. 이때, p형의 베이스 영역(120)은 에미터 영역(130)내에서 소정 영역으로 한정된다. 여기서, 에미터 영역(130)은 예를 들면 안티몬(Sb), 비소(As), 인(P)과 같은 제1도전형 불순물의 도핑 및 열처리에 의해 형성된다.The
상기 절연막(140)은 상기 콜렉터 영역(110), 베이스 영역(120) 및 에미터 영역(130)에 형성된다. 여기서, 베이스 영역(120)에는 베이스 콘택 영역이 형성되고, 에미터 영역(130)에는 에미터 콘택 영역이 형성된다. 물론, 도시되어 있지는 않지만 상기 콜렉터 영역(110)에도 콜렉터 콘택 영역이 형성된다. 더불어, 상기 절연막(140)은 산화막, 질화막, 산화막/질화막 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.The
상기 베이스 메탈(150)은 상기 절연막(140)에 형성되는 동시에 상기 베이스 콘택에 접속된다. 상기 에미터 메탈(160)은 상기 절연막(140)에 형성되는 동시에 상기 에미터 콘택에 접속된다. 더불어, 도시되지는 않았지만 콜렉터 메탈이 상기 절연막(140)에 형성되는 동시에 상기 콜랙터 콘택에 접속될 수 있다. 물론, 이러한 콜렉터 메탈은 반도체 기판의 저면에 형성될 수도 있다. 더욱이, 이러한 베이스 메탈(150), 에미터 메탈(160) 및 콜렉터 메탈은 통상의 알루미늄, 구리, 금, 은 등의 금속일 수도 있으며, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. The
여기서, 상기 에미터 메탈(160)은 상기 에미터 영역(130)의 폭보다 작게 형성되고, 상기 베이스 메탈(150)은 상기 베이스 영역(120)뿐만 아니라 에미터 베이스 접합 영역(170)과 대응되는 상기 절연막(140)을 완전히 덮는다. 더욱이, 상기 베이스 메탈(150)은 상기 에미터 영역(130)과 대응되는 절연막(140)에까지 일정 길이 연장되어, 상기 에미터 영역(130)과 대응되는 절연막(140)을 덮을 수도 있다. 더불어, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 베이스 메탈(150)은 베이스 콜렉터 접합 영역 및 상기 콜렉터 영역(110)과 대응되는 절연막(140)도 덮음으로써, 트랜지스터 특성을 더욱 향상시킬 수도 있다.Here, the
도 1b에 도시된 바와 같이, 에미터 베이스 접합 영역(170)은 대략 포크 형태로 형성될 수 있다. 즉, 에미터 영역(130)과 베이스 영역(120)은 서로 맞물린 포크 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 상기 에미터 베이스 접합 영역을 포크 형태로 한정하는 것은 아니며, 일반 형태, MBIT(Multi Base Island TR) 형태도 가능함은 당연하다. 더불어, 상기 에미터 영역(130) 위의 절연막(140) 위에 형성된 에미터 메탈(160)은 상기 에미터 영역(130)의 폭보다 약간 작게 형성되어 있다. 더불어, 베이스 영역(120) 위의 절연막(140) 위에 형성된 베이스 메탈(150)은 상기 에미터 영역(130)과 대응되는 영역의 절연막(140)에까지 형성된다. 즉, 상기 베이스 메탈(150)은 상기 베이스 영역(120) 및 상기 에미터 베이스 접합 영역(170)과 대응되는 영역의 절연막(140)을 모두 완전히 덮을 뿐만 아니라, 상기 에미터 영역(130)과 대응되는 영역의 절연막(140)까지 덮을 수 있다. 물론, 상술한 바와 같이 상기 베이스 메탈(150)은 베이스 콜렉터 접합 영역 및 콜렉터 영역(110)과 대응되는 절연막(140)을 덮을 수도 있다.As shown in FIG. 1B, the emitter base junction region 170 may be formed approximately in the shape of a fork. That is, the
이러한 구성에 의해 본 발명에 따른 트랜지스터(100)는 에미터 베이스 접합 영역(170)과 대응되는 절연막(140)이 베이스 메탈(150)로 완전히 덮임으로써, 에미터 베이스 접합 영역(170)과 대응되는 절연막(140)의 불안전성이 개선된다. 즉, 트랜지스터(100)의 동작시 모바일 전하에 의한 영향이 감소되어, 누설 전류가 감소하고 hFE 특성 열화(hFE 변동)도 작아진다.
With this configuration, the
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터(100)의 제조 방법을 도시한 플로우 챠트이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터(100)의 제조 방법은 콜렉터 영역 형성 단계(S1), 베이스 영역 형성 단계(S2), 에미터 영역 형성 단계(S3), 절연막 형성 단계(S4), 베이스 메탈 및 에미터 메탈 형성 단계(S5)를 포함한다.
As shown in FIG. 2, the method of manufacturing the
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이폴라 트랜지스터(100)의 제조 방법을 도시한 순차 단면도이다. 여기서, 도 2를 함께 참조한다. 3A to 3E are sequential cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the
도 3a에 도시된 바와 같이, 콜렉터 영역 형성 단계(S1)에서는, 반도체 기판(미도시)에 제1도전형 불순물을 도핑 및 열처리하여 콜렉터 영역(110)을 형성한다. 예를 들면, n+형 반도체 기판에 안티몬(Sb), 비소(As), 인(P)과 같은 제1도전형 불순물을 도핑하고, 이를 소정 온도로 열처리함으로써, 일정 영역의 콜렉터 영역(110)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, in the collector region forming step S1, the
도 3b에 도시된 바와 같이, 베이스 영역 형성 단계(S2)에서는, 콜렉터 영역(110)내에 제2도전형 불순물을 도핑 및 열처리하여 베이스 영역(120)을 형성한다. 예를 들면, n+형 콜렉터 영역(110)에 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In)과 같은 제2도전형 불순물을 도핑하고, 이를 소정 온도로 열처리함으로써, 콜렉터 영역(110) 내에서 일정 영역의 베이스 영역(120)을 형성한다.As shown in FIG. 3B, in the base region forming step S2, the
도 3c에 도시된 바와 같이, 에미터 영역 형성 단계(S3)에서는, 베이스 영역(120)내에 제1도전형 불순물을 도핑 및 열처리하여 에미터 영역(130)을 형성한다. 예를 들면, p형 베이스 영역(120)에 안티몬(Sb), 비소(As), 인(P)과 같은 제1도전형 불순물을 도핑하고, 이를 소정 온도로 열처리함으로써, 베이스 영역(120) 내에서 일정 영역의 에미터 영역(130)을 형성한다.As shown in FIG. 3C, in the emitter region forming step S3, the
여기서, 상기 에미터 영역(130)과 상기 베이스 영역(120) 사이에 형성되는 에미터 베이스 접합 영역(170)은 최대한 큰 접합 영역을 얻도록 대략 포크 형태로 형성되도록 할 수 있다. 즉, 에미터 영역(130)과 베이스 영역(120)이 서로 맞물린 포크 형태로 형성되도록 할 수 ㅇㅆ다.Here, the emitter base bonding region 170 formed between the
도 3d에 도시된 바와 같이, 절연막 형성 단계(S4)에서는, 상기 베이스 영역(120) 및 상기 에미터 영역(130)의 표면에 절연막(140)을 형성하되, 상기 베이스 영역(120)에는 베이스 콘택 영역이 형성되고, 상기 에미터 영역(130)에는 에미터 콘택 영역이 형성되도록 한다. 여기서, 상기 베이스 콘택 영역은 절연막(140)이 오픈되어 베이스 영역(120)이 노출된 영역이고, 상기 에미터 콘택 영역 역시 절연막(140)이 오픈되어 에미터 영역(130)이 노출된 영역이다. 더불어, 상기 콜렉터 영역(110)에도 절연막(140)을 형성하되, 콜렉터 콘택 영역이 형성되도록 할 수 있다. 물론, 이러한 콜렉터 콘택 영역은 반도체 기판의 저면에 형성될 수도 있다.As shown in FIG. 3D, in the insulating film forming step S4, an insulating
도 3e에 도시된 바와 같이, 베이스 메탈 및 에미터 메탈 형성 단계(S5)에서는, 상기 베이스 콘택 영역을 통하여 상기 베이스 영역(120)에 접속된 베이스 메탈(150)을 형성하고, 상기 에미터 콘택 영역을 통하여 상기 에미터 영역(130)에 접속된 에미터 메탈(160)을 형성한다. 물론, 이때 콜렉터 콘택 영역을 통하여 상기 콜렉터 영역(110)에 접속된 콜렉터 메탈도 형성할 수 있다.As shown in FIG. 3E, in the base metal and emitter metal forming step S5, the
한편, 상기 베이스 메탈(150)은 에미터 베이스 접합 영역(170)과 대응되는 영역에 형성된 절연막(140)을 완전히 덮도록 형성하고, 또한 상기 베이스 메탈(150)은 상기 에미터 영역(130)과 대응되는 영역의 절연막(140)에까지 일정 길이 연장되도록 형성한다.On the other hand, the
즉, 상술한 바와 같이 에미터 베이스 접합 영역(170)은 대략 포크 형태로 형성된다고 하였다. 따라서, 상기 에미터 영역(130) 위의 절연막(140) 위에 형성되는 에미터 메탈(160)과, 상기 베이스 영역(120) 위의 절연막(140) 위에 형성되는 베이스 메탈(150) 역시 대략 포크 형태로 형성된다. 즉, 에미터 메탈(160)과 베이스 메탈(150) 역시 서로 대략 맞물린 그러나 서로 접촉하지는 않는 포크 형태로 형성된다. 이때, 상기 베이스 메탈(150)은 상기 에미터 베이스 접합 영역(170)을 지나서 에미터 영역(130)에까지 형성되고, 이에 따라 상기 에미터 메탈(160)은 에미터 영역(130)의 폭보다 약간 작게 형성된다. 이와 같이하여, 에미터 베이스 접합 영역(170)과 대응되는 절연막(140)은 베이스 메탈(150)에 의해 완전히 덮이게 된다.
In other words, as described above, the emitter base bonding region 170 is formed in a substantially fork shape. Accordingly, the
이와 같이 하여 본 발명에 따른 트랜지스터(100)의 제조 방법은 에미터 베이스 접합 영역(170)과 대응되는 절연막(140)이 베이스 메탈(150)로 완전히 덮임으로써, 에미터 베이스 접합 영역(170)과 대응되는 절연막(140)의 불안전성이 개선된다. 즉, 트랜지스터(100)의 동작시 모바일 전하에 의한 영향이 감소되어, 누설 전류가 감소하고 hFE 특성 열화(hFE 변동량)도 작아진다.
As described above, in the method of manufacturing the
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전력용 반도체 소자를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the power semiconductor device according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, the subject matter of the present invention as claimed in the following claims Without departing from the technical spirit of the present invention to the extent that any person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains various modifications can be made.
100; 본 발명에 따른 바이폴라 트랜지스터
110; 콜렉터 영역 120; 베이스 영역
130; 에미터 영역 140; 절연막
150; 베이스 메탈 160; 에미터 메탈
170; 에미터 베이스 접합 영역100; Bipolar transistor according to the present invention
110;
130;
150;
170; Emitter base junction area
Claims (2)
상기 콜렉터 영역내에 형성되는 베이스 영역;
상기 베이스 영역내에 형성되는 에미터 영역;
상기 베이스 영역 및 상기 에미터 영역의 표면에 형성되어 있되, 상기 베이스 영역에는 베이스 콘택 영역이 형성되고, 상기 에미터 영역에는 에미터 콘택 영역이 형성된 절연막;
상기 베이스 콘택 영역을 통하여 상기 베이스 영역에 접속된 베이스 메탈; 및,
상기 에미터 콘택 영역을 통하여 상기 에미터 영역에 접속된 에미터 메탈을 포함하고,
상기 베이스 메탈은 상기 베이스 영역 및 에미터 베이스 접합 영역과 대응되는 상기 절연막을 덮는 동시에, 상기 에미터 영역과 대응되는 절연막도 덮음을 특징으로 하는 바이폴라 트랜지스터.Collector region;
A base region formed in the collector region;
An emitter region formed in the base region;
An insulating layer formed on surfaces of the base region and the emitter region, wherein the base region has a base contact region, and the emitter region has an emitter contact region;
A base metal connected to the base area through the base contact area; And,
An emitter metal connected to said emitter region through said emitter contact region,
And the base metal covers the insulating layer corresponding to the base region and the emitter base junction region, and also covers the insulating layer corresponding to the emitter region.
상기 콜렉터 영역내에 제2도전형 불순물을 도핑하여 베이스 영역을 형성하는 단계;
상기 베이스 영역내에 제1도전형 불순물을 도핑하여 에미터 영역을 형성하는 단계;
상기 베이스 영역 및 상기 에미터 영역의 표면에 절연막을 형성하되, 상기 베이스 영역에는 베이스 콘택 영역이 형성되고, 상기 에미터 영역에는 에미터 콘택 영역이 형성되도록 하는 단계;
상기 베이스 콘택 영역을 통하여 상기 베이스 영역에 접속된 베이스 메탈을 형성하고, 상기 에미터 콘택 영역을 통하여 상기 에미터 영역에 접속된 에미터 메탈을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 베이스 메탈은 상기 베이스 영역 및 에미터 베이스 접합 영역과 대응되는 상기 절연막을 덮는 동시에, 상기 에미터 영역과 대응되는 절연막까지 덮도록 함을 특징으로 하는 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법.Doping the first conductive impurity to form a collector region;
Doping a second conductive type impurity into the collector region to form a base region;
Doping a first conductive impurity into the base region to form an emitter region;
Forming an insulating film on surfaces of the base region and the emitter region, wherein a base contact region is formed in the base region, and an emitter contact region is formed in the emitter region;
Forming a base metal connected to the base region through the base contact region, and forming an emitter metal connected to the emitter region through the emitter contact region,
And wherein the base metal covers the insulating layer corresponding to the base region and the emitter base junction region, and covers the insulating layer corresponding to the emitter region.
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- 2010-05-14 KR KR1020100045513A patent/KR20110125885A/en not_active Application Discontinuation
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