JPH11214634A - Esd保護回路及びその形成方法 - Google Patents

Esd保護回路及びその形成方法

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JPH11214634A JP10291875A JP29187598A JPH11214634A JP H11214634 A JPH11214634 A JP H11214634A JP 10291875 A JP10291875 A JP 10291875A JP 29187598 A JP29187598 A JP 29187598A JP H11214634 A JPH11214634 A JP H11214634A
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ゼ・ギョン・アン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板にESD保護回路を形成させる際にサリ
サイド形成防止用のマスクを使用しないようにする。 【解決手段】 ゲート電極を形成させる際に、同時にド
レインとなる第2高濃度領域にダミーゲート電極を形成
させ、そのダミーゲート電極とその側面に形成される側
壁とで第2高濃度領域を覆い、その後のサリサイド工程
時にドレイン領域にシリサイド層が形成されないように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子及びその
形成方法に関し、特に工程を簡素化させるに適した静電
放電(ESD:Electro Static Discharge)保護回路及
びその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、現在使用中のほとんどの半導体
製品は回路動作の速度を早くするためサリサイド構成と
している。しかし、ESD保護回路には保護用の抵抗を
形成させなければならず、その抵抗は適正な抵抗値を保
持していなければならないため、サリサイド構成とする
とき抵抗を形成させた箇所にはシリサイドが形成されな
いように、ESD保護回路の部分に保護マスクを設けな
ければならない。
【0003】以下、添付図面を参照して従来のESD保
護回路とその形成方法を説明する。図1は従来のESD
保護回路を示すレイアウト図であり、図2は図1のII−
II線上の構造断面図である。図1及び図2に示すよう
に、アクティブ領域とフィールド領域が区画された半導
体基板11のフィールド領域にトレンチ構造の素子隔離
膜12が形成され、アクティブ領域にゲート絶縁膜13
を介してゲート電極14aが形成される。ゲート電極1
4aの両側面には絶縁膜側壁16が形成され、半導体基
板11の表面のゲート電極14aの両側に第1、第2高
濃度n型不純物領域17a、17bが形成される。その
基板表面に平坦化層18を形成させ、その平坦化層18
の第1、第2高濃度n型不純物領域17a、17bの箇
所にそれらが露出されるようにコンタクトホール19を
形成させている。コンタクトホール19を介して半導体
基板11の第1、第2高濃度n型不純物領域17a、1
7bに電気的に連結される金属配線20が形成される。
このESD保護回路では第2高濃度不純物領域17bを
広くし、すなわちゲート電極14aから離れた箇所にま
で広がるように形成させ、その周辺部、すなわちゲート
電極から離れた位置に金属配線20を形成させている。
この間を抵抗領域とするためである。ここで、符号10
は、サリサイド工程中にESD保護回路にシリサイド膜
が形成されないようにESD保護回路領域をマスキング
しているサリサイドプロテクションマスクである。
【0004】図3a〜図3fは図1のII−II線上の従来
のESD保護回路の形成方法を示す工程断面図である。
図3aに示すように、アクティブ領域とフィールド領域
とが区画された半導体基板11のフィールド領域に所定
の深さにトレンチを形成し、半導体基板11の全面に絶
縁膜を形成した後、それをトレンチの内部にのみ残るよ
うにエッチバック工程か又はCMP工程でトレンチ構造
の素子隔離膜12を形成する。図3bに示すように、素
子隔離膜12を形成させた半導体基板11の全面にゲー
ト絶縁膜13、ゲート電極用ポリシリコン層14を形成
する。次いで、ポリシリコン層14上にフォトレジスト
15を塗布した後、露光及び現像工程でゲート領域にの
み残るようにフォトレジスト15をパターニングする。
【0005】図3cに示すように、パターニングされた
フォトレジスト15をマスクに用いてポリシリコン層1
4及びゲート絶縁膜13を選択的に除去してゲート電極
14aを形成する。図3dに示すように、ゲート電極1
4aを含む半導体基板11の全面に絶縁膜を形成した
後、エッチバック工程でゲート電極14aの両側面に絶
縁膜側壁16を形成する。次いで、ゲート電極14a及
び絶縁膜側壁16をマスクに用いて半導体基板11の全
面に高濃度n型不純物イオンを注入してゲート電極14
aの両側に第1、第2高濃度n型不純物領域17a、1
7bを形成する。ここで、図1に示すようにESD保護
回路にのみシリサイド膜が形成されないようにサリサイ
ドプロテクションマスク10を形成し、シリサイド用金
属を蒸着して熱処理工程でシリサイド膜を形成し、その
後マスク10を除去し、洗浄工程を行う。
【0006】図4eに示すように、半導体基板11の全
面にBPSG又はSOG等の平坦化層18を形成し、フ
ォトリソグラフィ及びエッチング工程で第1、第2高濃
度n型不純物領域17a、17bの表面が露出するよう
に平坦化層18を選択的に除去してコンタクトホール1
9を形成する。図4fに示すように、コンタクトホール
19を含む半導体基板11の全面に金属層を蒸着し選択
的にパターニングして、コンタクトホール19を介して
第1、第2高濃度n型不純物領域17a、17bの表面
に電気的に連結される金属配線20を形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な従来のESD保護回路及びその形成方法では次のよう
な問題点があった。第1に、ESD保護回路として動作
する領域にサリサイドプロテクションマスクを形成しな
ければならないので、工程ステップが増加し、生産コス
トが増加する。第2に、サリサイドプロテクションマス
ク除去工程及び洗浄工程等によるトレンチ物質のオーバ
ーエッチングによって接合漏洩電流が増加し、電気的な
特性が劣化する。本発明は上記の問題点を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、工程
を単純化し、高い動作電圧を有し、信頼性を向上させる
ようにしたESD保護回路及びその形成方法を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のESD保護回路は、素子隔離膜で区画された
アクティブ領域の所定の位置にゲート電極を形成させ、
その両側に第1及び第2高濃度領域を形成させ、その第
2高濃度領域を第1高濃度領域より広くし、第1、第2
高濃度領域のゲート電極から離れた位置で金属配線と連
結させた静電放電保護回路において、第2高濃度領域の
ゲート電極と金属配線との間にゲート電極とともに形成
されるダミーゲート電極を配置すると共にその側面にゲ
ート電極の側面に形成させる絶縁物側壁と同じ絶縁物側
壁を形成させ、そのダミーゲート電極の配置間隔をダミ
ーゲート電極とその側面に形成させた絶縁物側壁とによ
って第2高濃度領域のゲート電極と金属配線との間を覆
う間隔であることをことを特徴とする。
【0009】又、上記目的を達成するための本発明のE
SD保護回路の形成方法は、半導体基板のフィールド領
域に素子隔離膜を形成するステップと、半導体基板の全
面にゲート絶縁膜及び導電層を形成するステップと、導
電層及びゲート絶縁膜を選択的に除去してゲート電極を
形成すると同時に、ゲート電極と一定の間隙を保ってゲ
ート電極の一方の側に複数のダミーゲート電極を形成す
るステップと、ゲート電極とダミーゲート電極の側面に
絶縁膜側壁を形成するステップと、ゲート電極の両側に
第1、第2高濃度不純物領域を形成するステップと、第
1高濃度不純物領域、ゲート電極、及びダミーゲート電
極の表面にシリサイド膜を形成するステップと、第1、
第2高濃度不純物領域に電気的に連結される金属配線を
少なくとも第2高濃度不純物領域ではゲート電極から離
れた箇所に形成するステップとを備え、前記ダミーゲー
ト電極はそれ自身とその絶縁膜側壁とで第2高濃度不純
物領域の表面を覆うことができる間隔で配置されること
を特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
実施形態のESD保護回路及びその形成方法を詳細に説
明する。図5は本発明の第1実施形態のESD保護回路
を示すレイアウト図であり、図6は図5のIV−IV線上の
ESD保護回路を示す構造断面図である。図5及び図6
に示すように、半導体基板21のフィールド領域にトレ
ンチ構造の素子隔離膜22が形成され、アクティブ領域
にゲート絶縁膜23を介してゲート電極24aが形成さ
れている。半導体基板21のゲート電極24aの両側に
第1、第2高濃度n型不純物領域27a、27bが形成
され、第2高濃度n型不純物領域27b上にダミーゲー
ト電極24bが形成されている。第2高濃度不純物領域
27bが広くされるのは従来同様である。ゲート電極2
4aは図面上上下方向に配置され、ダミーゲート電極2
4bはそのゲート電極に直交する方向に並べられてい
る。ダミーゲート電極は図示のように幅の狭いものが互
いに平行に一定の間隔で多数並べられている。ゲート電
極24a及びダミーゲート電極24bの両側面には絶縁
膜側壁26が形成される。第1高濃度不純物領域27
a、ゲート電極24a、及びダミーゲート電極24bの
表面にシリサイド膜28が形成される。これらが形成さ
れた基板の表面に平坦化層29が形成され、その平坦化
層29の第1、第2高濃度n型不純物領域27a、27
bの箇所に多数のコンタクトホール30が形成されてい
る。このコンタクトホール30は第2不純物領域では従
来同様ゲート電極から最も離れた位置に形成されてい
る。このコンタクトホール30には、第1、第2高濃度
不純物領域27a、27bと電気的に連結される金属配
線31が形成される。ダミーゲート電極24bの大きさ
並びに間隔は、その側面に絶縁物側壁26を形成させた
ときに、第2高濃度不純物領域27bを覆いその表面が
露出されない程度に設定する。もちろん、性能に影響し
ない程度、特に付着したシリサイド物質を洗浄したとき
にそれらが除去される程度であれば隙間があいても差し
支えない。第2高濃度不純物領域27bのダミーゲート
電極24bの形成されない表面の一部にもシリサイド膜
28が形成される。第1高濃度n型不純物領域27aは
ソース領域であり、第2高濃度n型不純物領域27bは
ドレイン領域である。
【0011】図7は本発明の第2実施形態のESD保護
回路を示すレイアウト図であり、図8は図7のV−V線
上のESD保護回路を示す構造断面図である。図7及び
図8に示すように半導体基板21のフィールド領域にト
レンチ構造の素子隔離膜22が形成され、アクティブ領
域にゲート絶縁膜23を介してゲート電極24aが形成
されている。半導体基板21のゲート電極24aの両側
に第1、第2高濃度n型不純物領域27a、27bが形
成され、第2高濃度n型不純物領域27b上にダミーゲ
ート電極24bが形成されている。ゲート電極24aは
図面上上下方向に配置され、ダミーゲート電極24bは
幅の狭いものがそのゲート電極に平行に多数並べられて
いる。ゲート電極24aとダミーゲート電極24bの両
側面に絶縁膜側壁26が形成され、第1高濃度n型不純
物領域27a、ゲート電極24a、及びダミーゲート電
極24bの表面にサリサイド膜28が形成され、第1、
第2高濃度n型不純物領域27a、27bの表面の一定
の部分が露出されるようにコンタクトホール30を形成
させた平坦化層29が形成される。コンタクトホール3
0には第1、第2高濃度n型不純物領域27a、27b
と電気的に連結される金属配線31が形成されている。
第2高濃度n型不純物領域27bのダミーゲート電極2
4bが形成されない表面の一部にもサリサイド膜28が
形成されている。第1高濃度n型不純物領域27aはソ
ース領域であり、第2高濃度n型不純物領域27bはド
レイン領域である。第2高濃度n型不純物領域27b
は、ESD特性のために他領域よりも大きく形成され
る。要するにこの第2実施形態は第1実施形態と比べて
ダミーゲート電極の形成方向を90゜変えただけであ
る。その間隔、大きさは前述の通りである。
【0012】図9は本発明の第3実施形態のESD保護
回路を示すレイアウト図であり、図10は図9のVI−VI
線上のESD保護回路を示す構造断面図である。図9及
び図10に示すように、半導体基板21のフィールド領
域にトレンチ構造の素子隔離膜22が形成され、アクテ
ィブ領域にゲート絶縁膜23を介してゲート電極24a
が形成されている。半導体基板21のゲート電極24a
の両側に第1、第2高濃度n型不純物領域27a、27
bが形成されている。第2高濃度n型不純物領域27b
上にダミーゲート電極24bが形成されるが、この実施
形態のダミーゲート電極は小さいほぼ正方形の形状とさ
れ、それが縦横一定間隔でゲート電極24aに並ぶよう
に配置されている。すなわち、ダミー電極24bは第2
高濃度n型領域27bの上にマトリックス状に配置され
ている。ゲート電極24a及びダミーゲート電極24b
の両側面に絶縁膜側壁26が形成され、第1高濃度n型
不純物領域27a、ゲート電極24a、及びダミーゲー
ト電極24bの表面にシリサイド膜28が形成され、第
1、第2高濃度n型不純物領域27a、27bの表面の
一定の部分が露出されるコンタクトホール30を備えた
平坦化層29が形成されている。そのコンタクトホール
30には第1、第2高濃度n型不純物領域27a、27
bに電気的に連結される金属配線31が形成される。第
2高濃度n型不純物領域27bのダミーゲート電極24
bの形成されない表面の一部にもサリサイド膜28が形
成される。第1高濃度n型不純物領域27aはソース領
域であり、第2高濃度n型不純物領域27bはドレイン
領域である。第2高濃度n型不純物領域27bは、ES
D特性のために他領域よりも大きく形成される。
【0013】図11、図12は図7のV−V線上のES
D保護回路の形成方法を示す工程断面図である。図11
aに示すように、半導体基板21のフィールド領域にト
レンチを形成してその表面に絶縁膜を形成した後、エッ
チバック工程を行うことにより、トレンチの内部にトレ
ンチ構造の素子隔離膜22を形成する。図11bに示す
ように、素子隔離膜22を形成させた半導体基板21の
全面にゲート絶縁膜23、ゲート電極用導電層24を形
成する。この導電層24はポリシリコン層で形成する。
導電層24上にフォトレジスト25を塗布した後、露光
及び現像工程でフォトレジスト25をパターニングし
て、ゲート電極用に幅の広い帯状のものと、それから一
定の間隔でダミーゲート電極用の幅の狭い帯状のものが
平行に配置されるように形成する。このダミーゲート電
極用のパターンを変えることによって前記したそれぞれ
の実施形態の構造を得ることができるのは理解できるで
あろう。
【0014】図11cに示すように、パターニングされ
たフォトレジスト25をマスクに用いて導電層24及び
ゲート絶縁膜23を選択的に除去してゲート電極24a
を形成し、同時にダミーゲート電極24bを形成する。
【0015】フォトレジスト25を除去し、図11dに
示すように、ゲート電極24aとダミーゲート電極24
bを形成させた半導体基板21の全面に絶縁膜を形成し
た後、エッチバック工程を施してゲート電極24a及び
ダミーゲート電極24bの両側面に絶縁膜側壁26を形
成する。この側壁26が形成されることによって後述の
第2高濃度不純物領域27bのゲート電極26と金属配
線との間がほぼ覆われるようにする。次いで、絶縁膜側
壁26及びゲート電極24a及びダミーゲート電極24
bをマスクに用いて半導体基板21の全面にソース/ド
レイン用の高濃度n型不純物イオン(ESDイオン)を
注入して、ゲート電極24a及びダミーゲート電極24
bの両側に第1、第2高濃度n型不純物領域27a、2
7bを形成する。この不純物イオンの注入は側壁26を
介して行われる。第2高濃度n型不純物領域27bは、
前述のように広い領域を占めるように形成する。また、
ダミーゲート電極24bを第2高濃度n型不純物領域2
7bの電流の流れを円滑にするように最小の線幅を持っ
て形成して、第2高濃度n型不純物領域27bが互いに
連結されるようにする。
【0016】図12eに示すように、不純物領域を形成
させた半導体基板21の全面にシリサイド膜を形成する
ための物質を蒸着し、熱処理工程を施してシリサイド膜
を形成する。その際、ESD保護回路にも蒸着されるの
で、第1高濃度n型不純物領域27a、ゲート電極24
a、及びダミーゲート電極24bの表面にもシリサイド
膜28が形成される。絶縁膜側壁26では半導体基板2
1のシリコンSiとシリサイド物質との反応が起こらな
い。以後の洗浄工程で未反応のシリサイド物質が除去さ
れる。ダミーゲート電極24bの表面にシリサイドが形
成されているが、基板との間にダミーゲート電極24b
が存在するので、動作に影響しない。一方、ダミーゲー
ト電極24bが形成されなかった露出された第2高濃度
n型不純物領域27bの表面の一部にもサリサイド膜2
8が形成されるが、金属配線の外側になるので動作に支
障がない。
【0017】図12fに示すように、半導体基板21の
全面にBPSG或いはSOGなどを堆積して平坦化層2
8を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチング工程で
第1、第2高濃度不純物領域27a、27bの表面の一
定の部分が露出されるように平坦化層29とサリサイド
膜28を選択的に除去してコンタクトホール30を形成
する。第2高濃度領域27bではゲート電極から離れた
位置であるのはいうまでもない。図12gに示すよう
に、コンタクトホール30が形成された平坦化層28の
上に金属層を蒸着した後、選択的に除去してコンタクト
ホール30を介して半導体基板21と連結される金属配
線31を形成する。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるES
D保護回路は、第2高濃度領域の上にゲート電極と一緒
にダミーゲート電極が形成され、その側面にも側壁が形
成され、それらで第2高濃度領域が覆われているので、
シリサイド物質をその上に載せて熱処理しても、その領
域にシリサイドが形成されることないので、サリサイド
工程でマスクを使用しなくてもよい。また、本発明方法
においては、第2高濃度不純物領域にシリサイドを形成
させないようするためにゲート電極及びその側壁形成と
全く一緒にダミーゲート電極とその側壁を形成させてい
るので、製造法として特に新たなステップを設ける必要
がなく、簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のESD保護回路のレイアウト図。
【図2】 図1のII−II線上の従来のESD保護回路を
示す構造断面図。
【図3】 図1のII−II線上の従来のESD保護回路の
形成方法を示す工程断面図。
【図4】 図1のII−II線上の従来のESD保護回路の
形成方法を示す工程断面図。
【図5】 本発明の第1実施形態のESD保護回路を示
すレイアウト図。
【図6】 図5のIV−IV線上の本発明のESD保護回路
を示す構造断面図。
【図7】 本発明の第2実施形態のESD保護回路を示
すレイアウト図。
【図8】 図7のV−V線上の本発明のESD保護回路
を示す構造断面図。
【図9】 本発明の第3実施形態のESD保護回路を示
すレイアウト図。
【図10】 図9のVI−VI線上の本発明のESD保護回
路を示す構造断面図。
【図11】 図7のV−V線上の本発明のESD保護回
路の形成方法を示す工程断面図。
【図12】 図7のV−V線上の本発明のESD保護回
路の形成方法を示す工程断面図。
【符号の説明】
21 半導体基板 22 素子隔離膜 23 ゲート絶縁膜 24a ゲート電極 24b ダミーゲート電極 25 フォトレジスト 26 絶縁膜側壁 27a 第1高濃度n型不純物領域 27b 第2高濃度n型不純物領域 28 サリサイド膜 29 平坦化層 30 コンタクトホール 31 金属配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゼ・ギョン・アン 大韓民国・チュンチョンブク−ド・チョン ズ−シ・フンドク−ク・カギョン−ドン・ 1189・ヒョンソク 1 チャ アパートメ ント 101−601 (72)発明者 ミョン・グ・リ 大韓民国・チュンチョンブク−ド・チョン ズ−シ・フンドク−ク・ヒャンゾン−ド ン・(番地なし)・1 エルジイ バンド チャイ キスクサ ビイ918

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子隔離膜で区画されたアクティブ領域
    の所定の位置にゲート電極を形成させ、その両側に第1
    及び第2高濃度領域を形成させ、その第2高濃度領域を
    第1高濃度領域より広くし、第1、第2高濃度領域のゲ
    ート電極から離れた位置で金属配線と連結させた静電放
    電保護回路において、第2高濃度領域のゲート電極と金
    属配線との間にゲート電極とともに形成されるダミーゲ
    ート電極を配置すると共にその側面にゲート電極の側面
    に形成させる絶縁物側壁と同じ絶縁物側壁を形成させ、
    そのダミーゲート電極の配置間隔をダミーゲート電極と
    その側面に形成させた絶縁物側壁とによって第2高濃度
    領域のゲート電極と金属配線との間を覆う間隔であるこ
    とをことを特徴とする静電放電保護回路。
  2. 【請求項2】 ダミーゲート電極をゲート電極の形成方
    向と平行な方向に多数配置した請求項1記載の静電放電
    保護回路。
  3. 【請求項3】 ダミーゲート電極をゲート電極の形成方
    向と直角方向に多数配置した請求項1記載の静電放電保
    護回路。
  4. 【請求項4】 ダミーゲート電極を矩形の形状として、
    それを縦横に多数配置した請求項1記載の静電放電保護
    回路。
  5. 【請求項5】 半導体基板のフィールド領域に素子隔離
    膜を形成するステップと、 半導体基板の全面にゲート絶縁膜及び導電層を形成する
    ステップと、 導電層及びゲート絶縁膜を選択的に除去してゲート電極
    を形成すると同時に、ゲート電極と一定の間隙を保って
    ゲート電極の一方の側に複数のダミーゲート電極を形成
    するステップと、 ゲート電極とダミーゲート電極の側面に絶縁膜側壁を形
    成するステップと、 ゲート電極の両側に第1、第2高濃度不純物領域を形成
    するステップと、前記第1高濃度不純物領域、ゲート電
    極、及びダミーゲート電極の表面にシリサイド膜を形成
    するステップと、 第1、第2高濃度不純物領域に電気的に連結される金属
    配線を少なくとも第2高濃度不純物領域ではゲート電極
    から離れた箇所に形成するステップと、を備え、ダミー
    ゲート電極はそれ自身とその絶縁膜側壁とで第2高濃度
    不純物領域の表面を覆うことができる間隔で配置される
    ことを特徴とする静電放電保護回路の形成方法。
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