KR100906052B1 - 플래시 메모리 소자의 테스트 패턴 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PCM(process control monitoring) 테스트를 통해 금속 콘택과 콘트롤 게이트 라인 간의 브리지 여부를 전기적으로 확인할 수 있는 테스트 패턴의 구조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 테스트 패턴의 구조는 실리콘 기판에 형성된 활성 영역 상에 배열되는 복수의 콘트롤 게이트 라인과 비아를 통해 연결되는 제1금속선과 상기 콘트롤 게이트 라인 사이에 위치하며 상기 활성 영역과 금속 콘택을 통해 연결되고 상기 제1금속선과는 연결되어 있지 않은 제2금속선과 상기 제1금속선과 연결되는 제1패드와 상기 제2금속선과 연결되는 제2패드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의할 시 웨이퍼를 이용하여 바로 전기적인 방법에 의해 상기 브리지의 존재를 확인할 수 있으므로 비용 절감의 효과 및 보다 빠른 제품 개발을 가능하게 하는 효과가 있다.
콘트롤 게이트 라인, 금속 콘택, 브리지, 테스트 패턴

Description

플래시 메모리 소자의 테스트 패턴 형성 방법{FABRICATION METHOD OF A TEST PATTERN IN FLASH MEMORY DEVICE}
본 발명은 데이터 저장에 사용되는 플래시 메모리 소자의 콘트롤 게이트(control gate) 라인과 금속 콘택(metal contact)간의 전기적 단락을 확인하기 위한 테스트 패턴(test pattern)에 관한 것이다.
플래시 메모리는 비휘발성 메모리 소자로서 최근 정보 저장 소자로서 널리 각광 받고 있다. 플래시 메모리 소자는 데이터를 저장하는 셀(cell) 영역과 셀 영역에 저장된 데이터의 처리를 위한 회로가 포함된 주변(peripheral) 지역으로 나뉘다. 이때 일반적으로 셀 영역은 집적화를 최대화하기 위하여 SAS(self align source)구조를 채택한다. SAS 구조는 플래시 메모리 소자의 셀 소오스 지역의 필드 산화막을 모두 제거한 후 여기에 이온 주입을 통해 확산층을 형성하여 전도성을 가진 소스 라인을 형성함으로써 구현된다. 이는 일반적으로 플래시 메모리 소자에서는 모든 셀의 소오스를 모두 접지시키기 때문에 소스 각각에 전압을 인가하기 위한 콘택을 형성할 필요가 없기 때문에다.
도 1에는 SAS 구조를 채용한 셀 영역이 나타난 있다. 콘트롤 게이트 라인(101) 사이에 SAS(102) 영역이 형성되어 있으며, 상기 SAS(102)는 신호 전달을 위해 소스 콘택(103)과 연결되어 있다. 또한 콘트롤 게이트 라인(101)를 기준으로 SAS(102)와 대칭되는 지역에는 드레인과 연결되는 드레인 콘택(104)이 형성되어 있다.
이와 같이 SAS를 채용하는 구조에 있어서는 도 1의 (A) 지역과 같이 콘트롤 게이트 라인간의 거리가 갑자기 좁아지는 지역이 존재하게 된다. 이러한 (A)와 같은 지역은, 후속하는 단계에서 콘트롤 게이트 라인 간의 절연 목적으로 층간 절연물을 형성하는 경우에 있어, 상기 층간 절연물이 상기 콘트롤 게이트 라인 사이의 공간에 완전히 충진되지 못하여 상기 공간의 일부가 비어 있는 공공(void)를 형성하는 경우가 자주 발생한다.
이러한 공공은 추후 금속 콘택을 형성하기 위하여 식각(etching)공정으로 콘택홀을 형성 과정에서 상기 콘택홀과 콘트롤 게이트 라인 사이에 채널과 같은 통로를 형성하게 된다. 이러한 채널은 상기 콘택홀을 화학기상증착법을 이용하여 텅스텐 등과 같은 금속으로 매립하는 과정에서 같이 매립됨으로써 상기 금속 콘택과 상기 콘트롤 게이트 라인을 전기적으로 연결시키는 브리지(bridge)를 형성하게 된다. 이러한 브리지를 도 1의 (105)에 개념적으로 나타내었다. 이러한 브리지는 전기적 단락(electrical short)을 발생시켜 플래시 메모리 결함(fail)의 주요 원인으로 작용하게 된다.
이러한 콘트롤 게이트 라인 간의 공공에 기인한 금속 콘택과 콘트롤 게이트 라인간의 브리지는 플래시 메모리 소자의 고집적화가 진행될수록 더욱 심각해지게 된다. 따라서 일반적인 플래시 메모리 제조 공정상에서는 제품을 완성한 후 일정한 시험을 거친 다음, 물리적 분석(physical analysis)를 통해 직접 결함 지역(failure point)를 찾아내게 된다. 따라서 이러한 브리지에 의한 결함 지역을 찾아내는 일은 상당한 시간 및 비용을 요하는 일이며, 따라서 보다 빠른 제품 개발을 방해하는 요인으로 작용하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, PCM(process control monitoring) 테스트를 통해 금속 콘택과 콘트롤 게이트 라인 간의 브리지 여부를 전기적으로 확인 할 수 있는 테스트 패턴의 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 테스트 패턴의 구조는 실리콘 기판에 형성된 활성 영역 상에 배열되는 복수의 콘트롤 게이트 라인과 비아를 통해 연결되는 제1금속선과 상기 콘트롤 게이트 라인 사이에 위치하는 금속 콘택을 통해 상기 활성 영역과 연결되어 있고, 상기 제1금속선과는 연결되어 있지 않은 제2금속선과 상기 제1금속선과 연결되는 제1패드와 상기 제2금속선과 연결되는 제2패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 금속 콘택은 상기 콘트롤 게이트 라인 사이가 상대적으로 좁아지는 부분에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1금속선과 제2금속선은 동일한 금속층을 사진식각(photo-lithography) 공정에 의해 동시에 패터닝함으로서 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 테스트 패턴을 이용한 콘트롤 게이트 라인과 금속 콘택 간의 브리지를 확인할 수 있는 방법은 다음과 같다. 즉, 제1 금속선과 연결된 제1패드와 제2금속선과 연결된 제2 패드간에 전압을 인가하게 되는 경우, 상기 콘트롤 게이트 라인과 금속 콘택간에 브리지가 형성되어 있는 경우에는 상기 브리지를 통해 전기가 도통되므로 이러한 브리지가 존재하지 않는 경우와 비교할 때 상기 제1 패드 및 제2 패드 간에 상대적으로 상당량의 전류가 흐르게 된다. 따라서 이러한 전류를 측정함으로써 위와 같은 브리지의 존재 여부를 조사할 수 있게 된다. 이때 본 발명에 따르는 테스트 패턴은 웨이퍼의 스크라이브 라인(scribe line)에 삽입되게 되며, 따라서 상기 테스트 패턴을 이용한 테스트는 제품이 완성되기 전에 상기 제1 및 제2 패드가 완성된 직후 웨이퍼 상에서 직접 수행할 수 있다.
본 발명에 의할 시 콘트롤 게이트 라인과 금속 콘택간의 브리지에 의한 전기적 단락을 검색하기 위하여 종래와 같이 제품의 완성하고 일정 시험을 거친 후에 물리적인 방법을 사용할 필요 없이, 제1 및 제2 금속선의 형성이 완료된 웨이퍼를 이용하여 바로 전기적인 방법에 의해 상기 브리지의 존재를 확인할 수 있으므로 비용 절감의 효과 및 보다 빠른 제품 개발을 가능하게 하는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 테스트 패턴의 구조에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 테스트 패턴의 레이 아웃(lay out)을 도 2에 도시하였다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따른 테스트 패턴에서는 웨이퍼 기판에 이온 주입에 의해 형성된 활성 영역(201) 위에 게이트 산화막을 두고 그 위로 상기 활성 영역(201)을 가로지르며 형성되는 기본적으로 두 개의 콘트롤 게이트 라인(202)이 배열된다. 이때 상기 두 개의 콘트롤 게이트 라인(202)은 서로 평행하게 배열되는 부분과 상기 콘트롤 게이트 라인(202) 사이의 거리가 변화되어 그 거리가 상대적으로 큰 부분에서 작은 부분으로 천이되는 부분으로 구분될 수 있다.
이러한 콘트롤 게이트 라인(202)은 폴리 실리콘이 포함된 도포층을 사진식각공정을 이용하여 형성한다. 이때 상기 콘트롤 게이트 라인(202)을 형성한 후에는 전기적 절연을 위한 층간 절연막이 형성하게 되며, 일반적으로 층간 절연막으로는 화학기상증착법(chemical vapor deposition)에 의해 증착된 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 등이 이용된다.
상기 콘트롤 게이트 라인(202)간의 거리가 상대적으로 좁아지는 부분에는 활성 영역(201)과 연결되는 금속 콘택(203)이 형성된다. 상기 금속 콘택(203)은 사진식각공정을 이용하여 콘택홀을 형성한 후 텅스텐 또는 구리 등과 같은 금속으로 상기 콘택홀을 매립함으로써 형성할 수 있다.
한편 상기 콘트롤 게이트 라인은 모두 비아(204)를 통해 제1금속선(205)과 연결되며, 상기 제1금속선(205)은 전압 인가를 위해 마련된 제1패드(207)에 연결되어 있다. 또한 상기 금속 콘택(203)은 제2금속선(206)과 연결되어 있으며, 상기 제2금속선(206)은 전압 인가를 위해 마련된 제2패드(208)에 연결되어 있다.
상기 제1금속선(205)과 제2금속선은 동일한 금속층을 사진식각공정으로 패터닝 함으로써 형성하되, 제1금속선(205)과 제2금속선(206)이 상호 연결되어 있지 않아야 한다.
또한 도 2에 보는 것과 같이 콘트롤 게이트 라인(202) 간의 거리가 좁아지는 부분이 좌우 대칭 구조를 가지는 경우에는 금속 콘택(203)도 좌우 대칭 구조를 가지고 형성될 수 있다.
위와 같은 구조를 가지는 테스트 패턴을 이용하여 콘트롤 게이트 라인(202)과 금속 콘택(203) 간의 브리지를 확인 하는 방법은 다음과 같다.
만약 콘트롤 게이트 라인(202)의 절연을 위한 층간 절연물 형성 공정이 정상적으로 진행되어 콘트롤 게이트 라인이 좁아지는 취약 지역에 공공이 형성되지 않았다면, 금속 콘택(203) 형성시 콘트롤 게이트 라인(202)과 금속 콘택(203) 간에 전기적 단락을 일으키는 브리지가 형성되지 않아 상호 전기적 절연 상태를 유지하게 된다. 따라서 제1패드와 제2패드간에 전압을 인가하여도 전류가 도통되는 통로가 형성되지 않아 전류의 흐름이 관찰되지 않는다.
그러나 만일 위와 반대로 취약 지역에서의 공공에 의해 금속 콘택(203) 형성시 금속 콘택(203)과 콘트롤 게이트 라인(202)간에 전기적 단락을 일으키는 브리지가 형성되었다면 이 브리지가 제1패드 및 제2패드 사이에 전류가 도통되는 통로 로 작용하게 된다. 따라서 상기 제1패드와 제2패드간에 전압이 인가되면 일정량의 전류가 양 패드간에 형성된 회로를 따라 흐르게 된다.
따라서 이러한 전류를 측정함으로써 플래시 메모리 소자의 주요 결함 중의 하나인 콘트롤 게이트 라인(202)과 금속 콘택(203)간의 브리지에 의한 전기적 단락을 용이하게 확인할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 플래시 메모리 소자에 있어, SAS 구조를 채용한 셀(cell) 영역의 레이 아웃(lay out)을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따르는 플래시 메모리 소자에 있어, 콘트롤 게이트 라인(202)과 금속 콘택(203)간의 전기적 단락을 확인하기 위한 테스트 패턴의 레이 아웃을 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
201: 활성 영역 202: 콘트롤 게이트 라인
203: 금속 콘택 204: 비아(via)
205: 제1금속선 206: 제2금속선
207: 제1패드 208 : 제2패드

Claims (4)

  1. 실리콘 기판에 형성된 활성 영역(201) 상에 배열되는 콘트롤 게이트 라인(202)과 비아(204)를 통해 연결되는 제1금속선(205)과
    상기 콘트롤 게이트 라인(202) 사이에 위치하며 상기 콘트롤 게이트 라인(202) 사이의 거리가 상대적으로 큰 부분에서 작은 부분으로 천이되는 영역에 형성되는 금속 콘택(203)을 통해 상기 활성 영역(201)과 연결되어 있고, 상기 제1금속선(205)과는 연결되어 있지 않은 제2금속선(206)과
    상기 제1금속선과 연결되는 제1패드(207)와
    상기 제2금속선과 연결되는 제2패드(208)를
    포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 테스트 패턴.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1금속선과 제2금속선은 동일한 금속층이 사진식각공정에 의해 동시 에 형성된 것임을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 테스트 패턴.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 콘택의 콘택홀은 화학기상증착법에 의하여 증착되는 텅스텐에 의해 매립되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 테스트 패턴.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010065284A (ko) * 1999-12-29 2001-07-11 박종섭 플래쉬 메모리 소자의 테스트 패턴 및 테스트 방법
KR20020056201A (ko) * 2000-12-29 2002-07-10 박종섭 플래쉬 메모리 소자의 테스트 패턴 및 테스트 방법

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