콘택트 플러그: 트랜지스터와 배선을 잇는 수직 통로

📱 반도체마스터 앱에서 이어서 공부하기

 

반도체 기초부터 8대 공정, 면접 기출, 자소서·면접 TIP까지 카테고리별로 정리되어 있습니다.

 

👉 [플레이스토어] 👉 [앱스토어]

 

콘택트 플러그: 트랜지스터와 배선을 잇는 수직 통로

 

안녕하세요? 반도체 마스터입니다.

 

오늘은 칩의 '수직 배선'인 콘택트 플러그(contact plug)를 알아봅니다. 트랜지스터가 있는 소자 층과 구리 배선 층 사이를 전기로 잇는 작은 기둥이 왜 필요한지, 어떻게 만드는지 정리합니다.

 

 

---

왜 콘택트 플러그가 필요한가

 

트랜지스터를 다 만들면 그 위를 층간절연막(ILD)으로 덮습니다. 소자를 보호하고 배선층과 전기적으로 분리하기 위해서죠. 그런데 전기는 통해야 합니다. 그래서 절연막에 구멍을 뚫고 금속을 채워 소스·드레인·게이트를 첫 번째 금속 배선(M1)과 연결합니다. 이 수직 금속 기둥이 바로 콘택트 플러그입니다. 칩이 평면 회로도가 아니라 3D 구조인 이유가 여기에 있습니다.

 

 

---

콘택트 형성의 4단계

 

① 콘택트 홀 식각: 포토리소그래피로 위치를 정한 뒤 건식 식각으로 ILD를 뚫어 소스·드레인 표면의 실리사이드층까지 구멍을 냅니다. ② 배리어 메탈 증착: 구멍 벽면에 Ti/TiN을 수 nm 얇게 깝니다. ③ 텅스텐 충진: CVD로 텅스텐(W)을 구멍 속까지 빈틈없이 채웁니다. ④ CMP: 표면에 남은 여분의 금속을 연마로 제거해 평탄하게 만듭니다. 이 4단계가 끝나야 M1 배선을 올릴 준비가 됩니다.

 

 

---

왜 하필 텅스텐인가

 

구리는 저항이 낮아 배선에 쓰이지만, CVD로 좁은 구멍을 채우기 어렵습니다. 텅스텐은 CVD 단차 피복성이 뛰어나 종횡비(깊이/너비)가 10:1을 넘는 깊은 홀도 빈틈없이 채웁니다. 여기에 Ti/TiN 배리어 메탈이 꼭 필요한 이유는 텅스텐이 실리콘과 직접 닿으면 반응해 접합 특성을 해치기 때문입니다. Ti는 접촉 저항을 낮추고, TiN은 확산을 막는 방벽 역할을 합니다. '왜 W인가, 왜 Ti/TiN인가'는 면접 단골 질문입니다.

 

 

---

콘택트 vs 비아, 뭐가 다른가

 

둘 다 수직 배선이지만 위치가 다릅니다. 콘택트는 소자(트랜지스터)와 M1 사이, 비아는 배선층 사이(M1↔M2, M2↔M3…)를 잇습니다. 재료도 다릅니다. 콘택트는 W 플러그, 비아는 구리 다마신으로 만듭니다. 콘택트 저항이 크면 트랜지스터의 구동 전류가 그대로 깎이기 때문에, 콘택트는 소자 성능과 직결되는 '소자의 마지막 관문'입니다.

 

 

---

SAC: 미세화 시대의 해법

 

공정이 미세해지면 콘택트 홀과 게이트 사이 간격이 좁아져, 정렬이 조금만 어긋나도 콘택트와 게이트가 닿아 쇼트가 납니다. 이를 막기 위해 게이트 위에 SiN 캡(식각 정지막)을 씌우고, 홀 식각 때 게이트 부분은 파내지 않는 셀프 얼라인 콘택트(SAC) 공정이 쓰입니다. '정렬 오차를 공정 구조로 흡수한다'는 발상이 SAC의 핵심입니다.

 

 

---

면접에서 묻는 포인트 정리

 

• 콘택트와 비아의 차이: 위치(소자↔M1 vs 배선층간)와 재료(W vs Cu)
• 텅스텐을 쓰는 이유: CVD 단차 피복성, 고종횡비 홀 충진
• Ti/TiN 배리어의 역할: 접촉 저항 감소 + 확산 방지
• SAC가 필요한 이유: 미세화에 따른 게이트-콘택트 쇼트 방지
• 콘택트 저항이 소자 구동 전류에 미치는 영향

오늘은 칩 속 수직 통로인 콘택트 플러그를 정리했습니다. 배선은 수평만이 아니라는 점, 꼭 기억하세요!

 

 

---

[반도체 교육 어플 - 반도체마스터: 개념부터 면접까지]

 

이동하는 와중에도 반도체를 공부하고 싶다면 제가 만든 반도체 어플을 이용해보세요!

 

반도체 기초부터 면접 기출문제, 자소서/면접/인적성 TIP 내용을 카테고리 별로 공부하실 수 있습니다.

 

플레이스토어와 앱스토어에서 제공 중이며 하기 링크를 통해 다운로드 가능하십니다 :)

 

[플레이스토어]

 

[엡스토어]

 

[반도체 상시 멘토링 신청하기]