KR100204425B1 - Electrostatic discharge semiconductor device and manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전하 방전용 불순물 영역과 반대의 극성을 갖는 별도의 도전막 패턴을 이용하여 배선 형성시 플라즈마에 의한 전하의 축적을 방지할 수 있는 정전하 방전 반도체 소자 및 그의 제조방법을 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 정전하 방전 반도체 소자는 제1전도형 반도체 기판; 기판 상에 형성된 필드 산화막; 필드 산화막 한 측의 기판 상에 형성된 게이트 절연막, 게이트와, 게이트 양 측의 기판에 형성된 제2전도형 소오스/드레인 영역을 구비한 트랜지스트; 필드 산화막 다른 측의 기판에 형성된 제1전도형 정전하 방전용 불순물 영역; 기판 전면에 형성되고 게이트와 불순물 영역 상에 형성된 콘택홀을 구비한 제1 및 제2절연막; 제1 및 제2절연막 사이에 개재되고 필드 산화막 및 불순물 영역의 일부분 상에 형성된 정전하 방전용 제2전도형 정전하 방전용 도전막 패턴; 콘택홀을 통하여 게이트 및 불순물 영역과 콘택된 제1 및 제2배선층을 포함하는 것을 특징으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a static discharge semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can prevent accumulation of charge by plasma during wiring formation by using a separate conductive film pattern having a polarity opposite to that of an electrostatic discharge impurity region. The electrostatic discharge semiconductor device according to the present invention includes a first conductive semiconductor substrate; A field oxide film formed on the substrate; A transistor having a gate insulating film formed on a substrate on one side of the field oxide film, a gate, and a second conductive source / drain region formed on the substrate on both sides of the gate; A first conductivity type electrostatic discharge impurity region formed on the substrate on the other side of the field oxide film; First and second insulating layers formed on the entire surface of the substrate and having contact holes formed on the gate and the impurity region; A second conductive electrostatic discharge conductive film pattern for electrostatic discharge interposed between the first and second insulating films and formed on a portion of the field oxide film and the impurity region; And first and second wiring layers contacted with the gate and the impurity region through the contact hole.
Description
본 발명은 반도체 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 플라즈마에 의한 정전하의 축적을 방지할 수 있는 정전하 방전 반도체 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a static discharge semiconductor device capable of preventing the accumulation of static charges by plasma and a method for manufacturing the same.
최근 반도체 소자의 제조 기술이 향상되면서 고집적화와 고속화가 급속히 진행되고 있으며, 이에 따라 배선 설계가 자유롭고 배선 저항 및 전류 용량 등의 설정을 여유롭게 할 수 있는 배선 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, as the manufacturing technology of semiconductor devices is improved, high integration and high speed are rapidly progressing. Accordingly, studies on wiring technologies that can freely design wiring and allow setting of wiring resistance and current capacity, etc., are being actively conducted.
일반적인 배선 형성방법은 소정의 감광막 패턴을 식각 마스크로하여 Cl2, BCl3, SF6, HBr과 같은 할로겐 개스의 조합에 의한 플라즈마를 이용한 건식식각으로 배선을 패터닝하는 방법이 주로 사용된다. 그러나, 상기 플라즈마에 의해 발생되는 정전하(electrostatic charge)에 의해 정전하가 계속 축적되어, 결국 배선과 연결된 게이트 전극 하부의 게이트 산화막에 스트레스를 가하게 되어, 게이트 산화막의 특성을 악화시켜 소자의 신뢰성을 저하시킨다.As a general wiring forming method, a method of patterning a wiring by dry etching using plasma by a combination of halogen gas such as Cl 2, BCl 3 , SF 6 , and HBr using a predetermined photoresist pattern as an etching mask is mainly used. However, electrostatic charges continue to accumulate due to the electrostatic charge generated by the plasma, which in turn stresses the gate oxide film under the gate electrode connected to the wiring, thereby deteriorating the characteristics of the gate oxide film and improving reliability of the device. Lowers.
따라서, 상기한 정전하를 방전시키기 위한 별도의 방전 장치를 구비하여야 한다.Therefore, a separate discharge device must be provided for discharging the above-mentioned static charge.
제1도는 정전하 방전 반도체 소자를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a static discharge semiconductor device.
제1도에 도시된 바와 같이, 종래의 정전하 방전 반도체 소자는 제1전도형의 반도체 기판(1)과, 기판(1) 상에 형성된 필드 산화막(2a,2b,2c)과, 필드 산화막(2b) 일측의 기판 상에 형성된 게이트 산화막(3) 및 게이트(4)와, 게이트(4) 양측의 기판(1)에 형성돤 제2전도형 소오스/드레인 영역(5,6)과 필드 산화막(2b), 다른측의 기판 (1)에 형성된 제1전도형 방전형 정전하 방전용 불순물 영역(7)과, 게이트(4) 및 불순물 영역(7) 상에 형성된 콘택홀을 구비하는 절연막(8)과, 상기 콘택홀을 통하여 게이트(4) 및 불순물 영역(7)과 콘택하는 제1 및 제2배선(9a,9b)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the conventional electrostatic discharge semiconductor device includes the first conductive semiconductor substrate 1, the field oxide films 2a, 2b, 2c formed on the substrate 1, and the field oxide film ( 2b) the gate oxide film 3 and the gate 4 formed on the substrate on one side, and the second conductive source / drain regions 5 and 6 and the field oxide film formed on the substrate 1 on both sides of the gate 4 ( 2b) an insulating film 8 having a first conductivity type discharge type electrostatic discharge impurity region 7 formed on the substrate 1 on the other side, and a contact hole formed on the gate 4 and the impurity region 7. ) And first and second wirings 9a and 9b contacting the gate 4 and the impurity region 7 through the contact hole.
즉, 상기한 불순물 영역(7)과 배선이 콘택됨에 따라, 배선 형성시 플라즈마에 의한 건식 식각에 의한 정전하가 불순물 영역(7)으로 방전되므로, 정전하의 축적을 방지할 수 있다.That is, as the interconnection of the impurity region 7 and the wiring is contacted, the static charge by dry etching by the plasma is discharged to the impurity region 7 at the time of formation of the wiring, so that accumulation of the static charge can be prevented.
그러나, 상기한 종래의 정전기 방전 반도체 소자에서는 정전하의 극성에 따라 다음과 같은 문제가 있었다.However, the above-described conventional electrostatic discharge semiconductor device has the following problems depending on the polarity of the electrostatic charge.
즉, 제1전도형이 n형인 경우, 배선 형성을 위한 플라즈마에 의한 건식 식각시 음전하가 발생하면 음전하는 제2배선(9b) 및 불순물 영역(7)을 통하여 기판(1)으로 방전되는 반면, 양전하가 발생하게 되면 제2배선(9b)에 유기된 전하가 방전되지 않고 축적된다. 반대로, 제1전도형이 p형인 경우, 양전하는 방전되고 음전하는 축적된다. 이에 따라, 축적된 정전하에 의해 강한 전계가 형성되어 게이트 산화막(3)에 스트레스를 가하게 되어, 결국 소자의 신뢰성을 저하시킨다.That is, when the first conductivity type is n type, when negative charge occurs during dry etching by plasma for wiring formation, the negative charge is discharged to the substrate 1 through the second wiring 9b and the impurity region 7, When positive charges are generated, charges induced in the second wiring 9b are accumulated without being discharged. In contrast, when the first conductivity type is p-type, positive charges are discharged and negative charges are accumulated. As a result, a strong electric field is formed by the accumulated electrostatic charge, which stresses the gate oxide film 3, resulting in lowering the reliability of the device.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 정전하 방전용 불순물 영역과 반대의 극성을 갖는 별도의 도전막 패턴을 이용하여 배선 형성시 플라즈마에 의한 전하의 축적을 방지할 수 있는 정전하 방전 반도체 소자 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was created in view of the above-described problems, and an electrostatic charge capable of preventing charge accumulation by plasma during wiring formation by using a separate conductive film pattern having a polarity opposite to that of an electrostatic charge impurity region. An object thereof is to provide a low discharge semiconductor device and a method of manufacturing the same.
제1도는 종래의 정전하 방전 반도체 소자를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional electrostatic discharge semiconductor device.
제2a도 내지 제2d도는 본 발명의 실시예에 따른 정전하 방전 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a static discharge semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 제1전도형 반도체 기판 12 : 필드 산화막11: first conductive semiconductor substrate 12: field oxide film
13: 게이트 산화막 14 : 게이트13: gate oxide film 14: gate
15/16 : 제2전도형 소오스/드레인 영역15/16: 2nd conductivity type source / drain region
100 : 트랜지스터 17 : 제1전도형 정전하 방전 불순물 영역100: transistor 17: first conductivity type electrostatic discharge impurity region
18 : 제1산화막 19 : 제2전도형 도전막 패턴18: first oxide film 19: second conductivity type conductive film pattern
20 : 제2산화막 21 : 콘택홀20: second oxide film 21: contact hole
22 : 배선층22: wiring layer
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전하 방전 반도체 소자는 제1전도형 반도체 기판; 상기 기판 상에 형성된 필드 산화막; 상기 필드 산화막 한 측의 상기 기판 상에 형성된 게이트 절연막, 게이트와, 상기 게이트 양 측의 기판에 형성된 제2전도형 소오스/드레인 영역을 구비한 트랜지스터; 상기 필드 산화막 다른측의 기판에 형성된 제1전도형 정전하 방전용 불순물 영역; 상기 기판 전면에 형성되고 상기 게이트와 상기 불순물 영역 상에 형성된 콘택홀을 구비한 제1 및 제2절연막; 상기 제1 및 제2절연막 사이에 개재되고 상기 필드 산화막 및 불순물 영역의 일부분 상에 형성된 정전하 방전용 제2전도형 정전하 방전용 도전막 패턴; 상기 콘택홀을 통하여 상기 게이트 및 불순물 영역과 콘택된 제1 및 제2배선층을 포함하는 것을 특징으로 한다.Electrostatic discharge semiconductor device according to the present invention for achieving the above object is a first conductive semiconductor substrate; A field oxide film formed on the substrate; A transistor having a gate insulating film, a gate formed on the substrate on one side of the field oxide film, and a second conductive source / drain region formed on the substrate on both sides of the gate; A first conductivity type electrostatic discharge impurity region formed on a substrate on the other side of the field oxide film; First and second insulating layers formed on an entire surface of the substrate and having contact holes formed on the gate and the impurity region; A second conductive electrostatic discharge conductive film pattern interposed between the first and second insulating films and formed on a portion of the field oxide film and the impurity region; And first and second wiring layers contacting the gate and the impurity region through the contact hole.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전하 방전 반도체 소자의 제조방법은 제1전도형 반도체 기판 상에 필드 산화막을 형성하는 단계; 상기 필드 산화막 한 측의 상기 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트를 형성하고, 상기 게이트 양 측의 기판에 제2전도형 소오스/드레인 영역을 형성하여 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 필드 산화막 다른 측의 기판에 제1전도형 정전하 방전용 불순물 영역을 형성하는 단계; 상기 기판 전면에 제1절연막을 형성하는 단계; 상기 트랜지스터 영역을 제외한 상기 제1절연막 상부에 제2전도형 정전하 방전용 도전막 패턴을 형성하는 단계; 상기 도전막 패턴 및 상기 제1절연막 상에 제2절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 및 불순물 영역의 소정 부분을 노출시켜 콘택홀을 형성하는 단계; 및, 상기 콘택홀을 통하여 상기 게이트 및 상기 불순물 영역과 콘택하는 제1 및 제2배선층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a method of manufacturing an electrostatic discharge semiconductor device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a field oxide film on the first conductive semiconductor substrate; Forming a gate insulating film and a gate on the substrate on one side of the field oxide layer, and forming a transistor by forming second conductive source / drain regions on the substrate on both sides of the gate; Forming a first conductivity type electrostatic discharge impurity region on a substrate on the other side of the field oxide film; Forming a first insulating film on the entire surface of the substrate; Forming a second conductive electrostatic discharge conductive film pattern on the first insulating film except for the transistor region; Forming a second insulating layer on the conductive layer pattern and the first insulating layer; Forming a contact hole by exposing a predetermined portion of the gate and the impurity region; And forming first and second wiring layers contacting the gate and the impurity region through the contact hole.
또한, 상기 도전막은 폴리실리콘막 또는 비정질 실리콘막이고, 상기 도전막 패턴은 상기 불순물 영역 상에 형성된 콘택홀 양 측에서 각각 노출되어 상기 제2배선층과 접속하는 것을 특징으로 한다.The conductive layer may be a polysilicon layer or an amorphous silicon layer, and the conductive layer pattern may be exposed at both sides of the contact hole formed on the impurity region to be connected to the second wiring layer.
그리고, 상기 제1전도형은 n형이고 상기 제2전도형은 p형이거나, 상기 제1전도형은 p형이고 상기 제2전도형은 n형인 것을 특징으로 한다.The first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, or the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.
상기 구성으로 된 본 발명에 의하면, 상기 배선의 형성시 플라즈마에 의한 식각시 발생되는 양전하 및 음전하의 정전하가 서로 극성이 다른 정전하 방전용 불순물 영역 및 도전막 패턴을 통하여 방전됨으로써 전하의 축적을 방지할 수 있다.According to the present invention having the above structure, the positive charge and the negative charge generated during the etching by the plasma during the formation of the wiring are discharged through the impurity regions for the electrostatic discharge and the conductive film patterns having different polarities, thereby accumulating charge. You can prevent it.
[실시예]EXAMPLE
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.
제2d도는 본 발명의 실시예에 따른 정전하 방전 반도체 소자를 나타낸 단면도로서, 본 발명에 따른 정전하 방전 반도체 소자는 제1전도형 반도체 기판(11)과, 기판(11) 상에 형성된 필드 산화막(12a,12b,12c)과 필드 산화막(12b) 일 측의 기판(11) 상에 형성된 게이트 절연막(13) 및 게이트(14)와, 게이트(14) 양 측의 기판(11)에 형성된 제2전도형 소오스/드레인 영역(15,16)을 구비한 트랜지스터(100)와, 필드 산화막(12b) 다른 측의 기판(11)에 형성된 제1전도형 정전하 방전용 불순물 영역(17)과, 기판 전면에 형성되고 게이트(14)와 불순물 영역(17) 상에 형성된 콘택홀을 구비한 제1 및 제2절연막(18,20)과, 제1 및 제2절연막(18,20) 사이에 개재되고 필드 산화막(12a,12b,12c) 및 불순물 영역(17)의 일부분 상에 형성된 정전하 방전용 제2전도형 정전하 방전용 도전막 패턴(19)과, 상기 콘택홀을 통하여 게이트(14) 및 불순물 영역(17)과 콘택된 제1 및 제2배선층(22a,22b)으로 구성되어 있다.FIG. 2D is a cross-sectional view showing a static discharge semiconductor device according to an embodiment of the present invention, wherein the static discharge semiconductor device according to the present invention includes a first conductive semiconductor substrate 11 and a field oxide film formed on the substrate 11. A gate insulating film 13 and a gate 14 formed on the substrate 11 on one side of the 12a, 12b and 12c and the field oxide film 12b, and a second formed on the substrate 11 on both sides of the gate 14. A transistor 100 having conductive source / drain regions 15 and 16, a first conductive type electrostatic discharge impurity region 17 formed on the substrate 11 on the other side of the field oxide film 12b, and a substrate Interposed between the first and second insulating films 18 and 20 and the first and second insulating films 18 and 20 formed on the entire surface and having contact holes formed on the gate 14 and the impurity region 17. The second conductive electrostatic discharge conductive film pattern 19 for electrostatic discharge formed on the field oxide films 12a, 12b, 12c and a part of the impurity region 17, and the cone It consists of the gate 14 and the impurity region 17, the first and second wiring layers (22a, 22b) contact and via holes.
이어서, 본 발명의 실시예에 따른 정전하 방전 반도체 소자의 제조방법을 제2a도 내지 제2d도를 참조하여 설명한다.Next, a method of manufacturing an electrostatic discharge semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2D.
먼저, 제2a도에 도시된 바와 같이, 제1전도형 반도체 기판(11) 상에 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon) 기술을 이용하여 필드 산화막(12a,12b,12c)을 형성한다. 이어서, 필드 산화막(12b) 일 측의 기판(11)상에 게이트 산화막(13) 및 게이트(14)를 형성하고, 게이트(14) 양 측이 기판(11)에 제2전도형 불순물 이온을 주입하여 제2전도형 소오스/드레인 영역(15,16)을 형성하여 소자의 트랜지스터(100)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, field oxide films 12a, 12b, and 12c are formed on the first conductive semiconductor substrate 11 using LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) technology. Subsequently, the gate oxide film 13 and the gate 14 are formed on the substrate 11 on one side of the field oxide film 12b, and both sides of the gate 14 inject the second conductive impurity ions into the substrate 11. The second conductive source / drain regions 15 and 16 are formed to form transistors 100 of the device.
그리고 나서, 트랜지스터(100)가 형성되지 않은 필드 산화막(12b) 다른 측의 기판(11)에 제1전도형 불순물 이온을 주입하여 제1전도형 정전하 방전용 불순물 영역(17)을 형성한다. 그리고, 기판 전면에 절연 및 평탄화를 위하여 TEOS 산화막이나 BPSG막 중의 하나 또는 복합막으로 구성된 제1산화막(18)을 형성한다.Thereafter, the first conductivity type impurity ions are implanted into the substrate 11 on the other side of the field oxide film 12b in which the transistor 100 is not formed to form the first conductivity type impurity region 17 for electrostatic discharge. Then, the first oxide film 18 composed of one of TEOS oxide film, BPSG film, or composite film is formed on the entire surface of the substrate for insulation and planarization.
제2b도에 도시된 바와 같이, 제1산화막(18) 상부에 제2전도형 불순물을 함유하는 도전막 예컨대, 폴리실리콘막 또는 비정질 실리콘막을 약 1,000 내지 3,000Å의 두께로 증착한다. 그리고, 포토리소그라피 및 식각 공정으로 트랜지스터(100) 상의 제1산화막(18)이 노출되도록 도전막을 패터닝하여 제2전도형 정전기 방전용 도전막 패턴(19)을 형성한다. 즉, 도전막 패턴(19)이 필드 산화막(12a,12b,12c) 및 불순물 영역(17)에 중첩되도록 형성한다.As shown in FIG. 2B, a conductive film containing a second conductivity type impurity, such as a polysilicon film or an amorphous silicon film, is deposited on the first oxide film 18 to a thickness of about 1,000 to 3,000 kPa. The conductive film is patterned to expose the first oxide film 18 on the transistor 100 by photolithography and etching to form a second conductive electrostatic discharge conductive film pattern 19. That is, the conductive film pattern 19 is formed so as to overlap the field oxide films 12a, 12b, 12c and the impurity region 17.
제2c도에 도시된 바와 같이, 제2b도의 구조 상에 도전막 패턴(19)과 전기적 절연을 위하여 TEOS 산화막이나 BPSG막으로 제2산화막(20)을 약 500 내지 2,000Å의 두께로 형성한다. 그리고, 포토리소그라피 및 식각 공정으로 게이트(14) 및 불순물 영역(17) 상부를 노출시켜 콘택홀(21a,21b)을 각각 형성한다. 이때, 불순물 영역(17) 상의 콘택홀(21b) 양측의 도전막 패턴(19)이 노출되도록 한다. 즉, 콘택홀(21a,21b)의 형성을 위한 식각 공정은 먼저, 제2산화막(20)을 1차 식각하여 도전막 패턴(19) 상부를 노출시킨 다음, 도전막 패턴(19)을 2차 식각하여 제1산화막(18)을 노출시키고 나서, 제1산화막(18)을 3차 식각하여 게이트(14) 및 불순물 영역(17)을 노출시킨다.As shown in FIG. 2C, on the structure of FIG. 2B, the second oxide film 20 is formed with a TEOS oxide film or a BPSG film to have a thickness of about 500 to 2,000 mW for electrical insulation with the conductive film pattern 19. The contact holes 21a and 21b are formed by exposing the gate 14 and the upper part of the impurity region 17 by photolithography and etching processes, respectively. At this time, the conductive film patterns 19 on both sides of the contact hole 21b on the impurity region 17 are exposed. That is, in the etching process for forming the contact holes 21a and 21b, first, the second oxide layer 20 is first etched to expose the upper portion of the conductive layer pattern 19, and then the second conductive layer pattern 19 is secondary. After etching to expose the first oxide film 18, the first oxide film 18 is third-etched to expose the gate 14 and the impurity region 17.
제2d도에 도시된 바와 같이, 제2c도의 구조 상에 금속층을 증착하고, 포토리소그라피 및 식각 공정으로 패터닝하여, 각각의 콘택홀(21a,21b)을 통하여 게이트(14) 및 불순물 영역(17)과 콘택하는 제1 및 제2배선(22a,22b)을 각각 형성한다.As shown in FIG. 2D, a metal layer is deposited on the structure of FIG. 2C, and patterned by photolithography and etching processes, through which the gate 14 and impurity regions 17 pass through respective contact holes 21a and 21b. First and second wirings 22a and 22b are formed in contact with each other.
상기 실시예에 의하면, 배선 형성시 플라즈마에 의한 식각시 발생되는 양전하 및 음전하의 정전하가 서로 극성이 다른 정전하 방전용 불순물 영역 및 도전막 패턴을 통하여 방전됨으로써, 전하의 축적을 방지함으로써, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the above embodiment, the positive charges and the negative charges generated during the etching by the plasma during the formation of the wiring are discharged through the electrostatic discharge impurity regions and the conductive film patterns having different polarities, thereby preventing charge accumulation. Can improve the reliability.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.In addition, this invention is not limited to the said Example, It can variously deform and implement within the range which does not deviate from the technical summary of this invention.
Claims (21)
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KR1019960064262A KR100204425B1 (en) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | Electrostatic discharge semiconductor device and manufacturing thereof |
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1996
- 1996-12-11 KR KR1019960064262A patent/KR100204425B1/en not_active IP Right Cessation
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