KR100478204B1 - 더미 콘택트를 갖는 반도체 소자 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마를 사용하는 반도체 제조 공정에서 플라즈마의 영향을 제거하기 위한 반도체 소자 구조에 관한 것으로, 반도체 기판; 반도체 기판 상의 패드산화막; 패드산화막 상의 게이트전극; 게이트전극 상의 절연막; 절연막 상의 배선; 절연막을 관통하여 게이트전극과 배선을 전기적으로 연결하는 콘택트; 그리고 콘택트와 절연되며, 절연막을 관통하여 배선과 반도체 기판을 연결하는 더미 콘택트로 구성되는 반도체 소자의 구조이다.

Description

더미 콘택트를 갖는 반도체 소자 구조{Device Structure with a Dummy Contact}

본 발명은 반도체 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 플라즈마를 이용하는 반도체 공정에서 발생하는 플라즈마 손상을 방지하는 구조를 갖는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에는 플라즈마를 이용하는 공정이 많다. 이들 플라즈마 사용공정에서는 게이트 산화막에 손상을 발생시키거나 이로 인하여 양품률을 저하시키는 문제가 발생한다. 소자가 작아지고 게이트 산화막이 얇아짐으로써 열화정도는 더 커지고 신뢰성이 감소된다.

게이트 산화막에 손상이 생기는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도1은 게이트 산화막을 갖는 반도체 소자의 일반적 구조이다. 반도체 기판(11) 위에는 패드산화막(12)이 형성되어 있고, 반도체 기판(11) 내부에는 확산층(미도시)이 형성되어 있다. 반도체 기판(11) 상의 일부에 게이트 산화막(13)이 형성되어 있고, 게이트 산화막(13) 상에는 게이트 전극(14)이 형성되어 있다. 게이트 전극(14)과 패드산화막(12) 위에는 절연막(15)이 형성되어 있고, 절연막(15)을 관통하여 형성된 콘택트(16)에 의해 절연막(15) 상의 배선(17)과 게이트 전극(14)이 연결된다.

도1의 구조를 갖는 반도체 소자를 제조하는 과정에서, 배선 형성공정 및 이후의 공정은 플라즈마를 이용하는 공정이 많다. 예를들어, 배선을 형성하기 위한 플라즈마 에칭, 레지스트 제거를 위한 플라즈마 애싱, 층간절연막을 형성하기 위한 플라즈마 CVD, 층간절연막을 관통하는 관통공을 형성하기 위한 플라즈마 에칭 등이 그것이다.

플라즈마 중에는 전리된 이온과 전자가 존재한다. 따라서, 플라즈마에 직접 노출되는 도체는 전자 집전용의 안테나 역할을 하게 되며, 이러한 안테나의 크기가 클수록 플라즈마 손상이 심해진다. 여기서, 플라즈마 손상의 정도를 정량적으로 나타내는 지표로서 안테나비(antenna ratio)가 사용되며, 안테나비는 게이트 산화막의 표면적에 대하여 플라즈마에 노출된 도체의 표면적의 비로서 정의된다.

반도체 소자의 제조공정에서 플라즈마의 영향은 다음과 같다. 양전하와 음전하 사이의 균형이 무너진 플라즈마 중에 도1의 반도체 소자를 노출시키게 되면 플라즈마에 노출된 배선(17)을 통해서 플라즈마의 전하가 콘택트를 거쳐 게이트 전극(14)으로 이동하며, 결국 게이트 산화막(13)을 경유하여 반도체 기판(11) 내에 흘러 들어가는 현상이 발생할 수 있다. 그런데, 게이트 산화막(13)은 절연막으로서, 여기에 일정한 전하 이상이 흘러들어가게 되면 게이트 산화막이 파괴되는 현상이 발생한다. 이러한 플라즈마 전하에 의한 파괴현상으로 인하여 장비별로 플라즈마 방전조건을 설정하는 데 어려움이 발생하고, 이로 인하여 소자의 특성이 상실 내지 저하되어 소자의 신뢰도가 떨어지고 있다.

본 발명은 이러한 플라즈마 손상의 문제를 해결하기 위한 것으로, 외부 배선에서 콘택트를 통해 소정의 게이트 산화막으로 흘러들어가는 전하의 양을 다른 경로를 통해 분산시킴으로써, 소정의 게이트 산화막이 플라즈마 전하에 의하여 절연파괴되는 현상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 외부 배선으로부터 플라즈마 전하가 흘러들어가는 통로인 콘택트 주위에 다른 콘택트, 즉 더미홀을 형성함으로써 게이트 산화막에 흘러들어가는 플라즈마 전하를 감소시키는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

플라즈마 손상의 영향을 검토하는 경우에 고려될 수 있는 반도체 소자의 구조는 크게 두가지로 구분될 수 있다. 콘택트 형성공정에서 각 게이트 산화막과 연결하기 위한 홀이 연속적으로 많이 존재하는 경우와, 게이트 산화막과 외부 배선을 연결하는 콘택트 홀이 단 한 개이거나 그 수가 적은 경우가 그것이다.

전자의 경우, 즉 각각의 게이트 산화막과 콘택트가 밀집되어 있는 경우에는 외부 배선을 통해 흘러들어오는 플라즈마 전하가 각 콘택트에 분산되므로, 즉 각 게이트 산화막에 대한 안테나비가 작아서 플라즈마 손상이 적어지게 된다. 한편, 후자의 경우, 즉 외부 배선으로부터 흘러들어오는 플라즈마 전하를 전부 또는 소수의 콘택트에 의해 분산되는 경우에는 각 게이트 산화막에 대한 안테나비가 커서 플라즈마 손상이 커지게 된다.

도2는 본 발명에 따른 더미콘택홀을 갖는 반도체 소자의 단면도이다. 도2에 도시된 바와같이, 반도체 기판(21) 위에는 패드산화막(22)이 형성되어 있고, 반도체 기판(21) 내부에는 확산층(28)이 형성되어 있다. 반도체 기판(21) 상에 게이트 산화막(23)이 형성되어 있고, 게이트 산화막(23) 상에는 게이트 전극(24)이 형성되어 있다. 게이트 전극(24)과 패드산화막(22)의 주위 및 상부에는 절연막(25)이 형성되어 있고, 절연막(25)을 관통하여 형성된 콘택트(26)에 의해 절연막(25) 상의 배선(27)이 게이트 전극(24)과 연결되어 있다. 그리고, 본 발명에 따른 더미 콘택트(26a, 26b)가 콘택트(26)의 주위에 형성되어 있다. 더미 콘택트(26a, 26b)의 일단은 외부 배선(27)에 연결되어 있고, 타단은 패드산화막(22)을 관통하여 기판(21)에 연결되는 것이 바람직하다. 더미 콘택트(26a, 26b)는 보호하고자 하는 게이트 산화막(23), 게이트 전극(24) 및 콘택트(26)와 절연되어 있다. 또한, 더미 콘택트(26a, 26b)로부터 흘러들어오는 플라즈마 전하가 활성영역인 확산층(28)에 영향을 끼치지 않도록 하기 위해, 확산층(28)을 더미 콘택트(26a, 26b)와 절연시키는 소자분리영역(29)이 형성되어 있다.

여기서, 더미콘택트(26a, 26b)의 크기나 수는 플라즈마 공정, 배선의 크기, 게이트 산화막을 절연파괴 저항 등을 고려하여 적절하게 선택된다.

이상은, 콘택트 홀이 밀집되어 있어서 안테나비가 낮은 경우의 더미 콘택트 형성방법에 대하여 설명하였다. 그러나, 콘택트의 수가 적어 안테나비가 상대적으로 큰 경우에 있어서는, 안테나비가 큰 콘택트의 가장자리를 둘러싸는 방법, 즉 사방으로 다수의 더비 콘택트를 형성한다.

이러한 더미 콘택트를 갖는 반도체 소자 구조의 작용은 다음과 같다. 플라즈마 공정에서 플라즈마 중의 전하가 배선(27)에 유입되면, 이 전하는 콘택트(26)에 의해 하부의 게이트 전극(24)으로 전달된다. 이때, 게이트 산화막(23)의 상부인 게이트 전극(24)에 플라즈마의 전하 즉 전자들이 들어오게 되면, 게이트 산화막(23) 아래의 기판(21)에 양이온이 모이게 되고, 어느 순간에 전자의 양이 일정수를 초과하게 되면 게이트 산화막(23)의 절연이 파괴되는 현상이 발생한다. 그런데, 배선(27)에 연결된 또다른 콘택트, 즉 더미 콘택트(26a, 26b)가 구비되어 있으면, 배선(27)에 유입된 전하는 콘택트(26) 뿐 아니라 더미 콘택트(26a, 26b)를 통해 기판에 흡수됨으로써, 결과적으로 소자에 중요한 역할을 수행하는 콘택트(26)에 흐르는 전하의 양을 그만큼 줄여주게 된다. 한편, 더미 콘택트(26a, 26b)가 트렌치나 LOCOS 등을 통해 게이트 전극 및 게이트 산화막과 절연되어 있으므로, 플라즈마 전하에 의한 영향을 적절히 분산시킬 수 있게 된다.

이러한 구조 및 작용을 갖는 반도체 소자의 형성방법에 의하면, 반도체 제조시 특히 플라즈마를 사용하는 공정에서 발생할 수 있는 게이트 산화막 파괴로 인한 수율저하를 방지할 수 있다. 또한, 플라즈마를 사용하는 공정에서 야기된 플라즈마 손상의 정도를 상당히 감소시킴으로써, 소자의 게이트 특성의 안정을 유지할 수 있다. 한편, 플라즈마 방전을 이용하는 모든 장비에서 플라즈마 손상으로 인하여 야기되는 많은 제약에서 벗어날 수 있게 됨으로써, 더욱 많은 공정에서 플라즈마의 사용이 자유로워질 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시 할 수 있는 다양한 형태의 변형례들을 모두 포함한다.

도1은 게이트 산화막을 갖는 반도체 소자의 일반적 구조, 그리고

도2는 본 발명에 따른 더미콘택홀을 갖는 반도체 소자의 단면도이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

21: 기판 22: 패드산화막

23: 게이트 산화막 24: 게이트 전극

25: 절연층 26: 콘택트

26a,26b: 더미 콘택트 27: 배선

28: 활성영역 29: 소자분리영역

Claims (2)

1. 플라즈마를 사용하는 반도체 제조 공정에서 플라즈마의 영향을 제거하기 위한 반도체 소자 구조에 있어서,

   반도체 기판;

   상기 반도체 기판 상의 제1절연층;

   상기 제1절연층 상의 제어전극;

   상기 제어전극 상의 제2절연층;

   상기 제2절연층 상의 배선;

   상기 제2절연층을 관통하여 상기 제어전극과 상기 배선을 전기적으로 연결하는 콘택트;

   상기 콘택트와 절연되며, 상기 제2절연층을 관통하여 상기 배선과 상기 반도체 기판을 연결하는 더미 콘택트; 및

   상기 반도체 기판 내의 활성영역과 상기 더미 콘택트를 전기적으로 절연시키며, 상기 반도체 기판 내에 형성되는 분리영역을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조.
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