KR0172467B1 - Fabrication method of semiconductor device with alignment key for metal contact mask - Google Patents

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KR0172467B1 KR1019940014491A KR19940014491A KR0172467B1 KR 0172467 B1 KR0172467 B1 KR 0172467B1 KR 1019940014491 A KR1019940014491 A KR 1019940014491A KR 19940014491 A KR19940014491 A KR 19940014491A KR 0172467 B1 KR0172467 B1 KR 0172467B1
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    • G03F9/708Mark formation

Abstract

본 발명은 웨이퍼 스크라이브 라인 영역의 절연막(2) 소정 부위를 식각하는 단계;전체구조 상부에 확산방지 금속층(3), 평탄화 금속층(4), 반사 방지층(5)을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 절연막(2) 식각 부위 상부의 반사방지층(5) 및 평탄화 금속층(4)을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 배선 얼라인 키 형성 방법에 관한 것으로, 얼라인 관련 키의 손상이 없고 표면이 깨끗한 키를 얻을 수 있어 배선 마스크 작업을 용이하고 정확하게 할 수 있음으로, 반도체 소자의 신뢰도 및 수율을 향상시키는 효과가 있다.Etching a predetermined portion of the insulating film (2) of the wafer scribe line region; Forming a diffusion barrier metal layer (3), a planarization metal layer (4), an antireflection layer (5) sequentially on the entire structure; And removing the anti-reflection layer (5) and the planarization metal layer (4) on the etched portion of the insulating film (2). Since a key having a clean surface can be obtained and wiring mask operation can be easily and accurately performed, there is an effect of improving reliability and yield of a semiconductor device.

Description

금속배선 마스크의 얼라인먼트 키 형성을 위한 반도체소자 제조방법Method of manufacturing semiconductor device for forming alignment key of metallization mask

제1a도 내지 제1e도는 본 발명의 일실시예에 따라 금속배선 마스크의 얼라인먼트 키를 형성하기 위한 반도체소자 제조 공정도.1A to 1E are diagrams illustrating a semiconductor device manufacturing process for forming an alignment key of a metallization mask according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 실리콘 기판 2 : 절연막1 silicon substrate 2 insulating film

3 : 확산 방지 금속층 4 : 알루미늄 합금층3: diffusion prevention metal layer 4: aluminum alloy layer

5 : 반사 방지층 6 : 얼라인먼트 키5: antireflection layer 6: alignment key

7 : 감광막 8 : 스페이서7: photosensitive film 8: spacer

본 발명은 반도체 소자 제조 공정중 금속배선 마스크의 얼라인먼트 키(alignment key) 형성을 위한 반도체소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 평탄화된 금속막 증착 후 스크라이브 라인(Scribe line)의 예정된 부위만 마스크 작업을 하여 얼라인먼트 키 상부에 증착된 금속층을 식각하고, 금속층이 제거된 얼라인먼트 키를 이용하여 실제 금속배선 마스크 작업을 용이하고 정확하게 하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device for forming an alignment key of a metallization mask during a semiconductor device manufacturing process. In particular, only a predetermined portion of a scribe line is masked after deposition of a planarized metal film. The present invention relates to a method of etching a metal layer deposited on an alignment key and using an alignment key from which a metal layer has been removed to easily and accurately perform an actual metallization mask operation.

반도체 소자의 고집적화에 따라 실리콘 기판 또는 도전층에 콘택하는 콘택의 크기가 감소하고 절연막의 높이가 높아져 단차비가 증가하는 경향에 의해 금속박막의 증착이 점점 어려워지고 있다. 따라서 증착막의 층덮힘을 개선하기 위하여 증착 방법 혹은 장비의 개선을 행하여 막의 평탄화를 통한 콘택의 매립을 연구하고 있다.As the integration of semiconductor devices increases, the size of a contact contacting a silicon substrate or a conductive layer decreases and the height of an insulating film increases, making it difficult to deposit a metal thin film due to a tendency to increase a step ratio. Therefore, in order to improve the layer covering of the deposited film, improvement of the deposition method or equipment has been conducted to study the filling of the contact through the planarization of the film.

그러나 상기와 같은 방법들은 콘택에서의 금속막 평탄화가 이루어지기 때문에 얼라인먼트 불가,얼라인먼트 정확도 불량, 얼라인먼트 정확도 판독 불능 등 금속배선 마스크 작업의 문제를 발생시키고 있다. 특히 고온 공정에 의한 알루미늄 합금 평탄화 공정의 경우 그 정도가 심하다.However, the above methods cause problems of metallization mask work such as misalignment, poor alignment accuracy, and inability to read alignment accuracy because the metal film is planarized at the contact. Especially in the case of the aluminum alloy planarization process by a high temperature process, the degree is severe.

다시 말해서, 일반적인 마스크 작업을 위한 얼라인먼트 관련 키들은 웨이퍼의 스크라이브 라인에 형성되고 대칭된 모양을 가지고 있어 마스크 작업 후 좌우, 상하의 대칭된 정도를 가지고 배선 마스크 정렬도를 측정하는데, 고온 공정에 의한 알루미늄 합금 평탄화 공정을 실시하면, 알루미늄 합금의 플로우(flow)에 의해 얼라인먼트 키 부위에 덮힌 알루미늄막이 플로우되므로, 얼라인먼트 키에서 비대칭 현상이 발생하고, 또한 알루미늄의 그레인이 성장되어 표면 거칠기 등이 심화되므로 이에 의해 금속배선 마스크는 부정확한 얼라인먼트가 이루어질 수밖에 없다.In other words, the alignment-related keys for general masking are formed on the scribe line of the wafer and have a symmetrical shape. After the masking, the alignment masks are measured at right, left, top and bottom symmetry. When the planarization process is performed, the aluminum film covered on the alignment key portion flows due to the flow of the aluminum alloy, so that an asymmetric phenomenon occurs in the alignment key, and grains of aluminum are grown to increase surface roughness. Incorrect alignment of the wiring mask is inevitable.

따라서, 본 발명은 금속배선 마스크의 얼라인먼트 실패를 방지하기 위하여, 비대칭 현상이 방지된 얼라인먼트 키를 형성하기 위한 반도체소자 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device for forming an alignment key in which an asymmetric phenomenon is prevented, in order to prevent alignment failure of the metallization mask.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼의 소정영역에 홈 형상의 얼라인먼트 키를 형성하는 제1단계; 상기 제1단계가 완료된 상기 웨이퍼의 전체구조 상부에 확산방지금속층, 평탄화된 배선용 금속층 및 반사방지층을 순차적으로 적층하는 제2단계; 상기 얼라인먼트 키 상부 영역이 오픈된 마스크패턴을 형성하는 제3단계; 상기 마스크패턴을 식각마스크로하여 상기 반사방지층과 상기 배선용 금속층을 건식식각하되 상기 확산방지금속층이 손상되지 않도록 식각타겟을 설정하여 상기 건식식각을 실시하는 제4단계; 상기 마스크패턴을 제거하고 잔류하는 상기 배선용 금에 의해 정렬된 금속배선 마스크 패턴을 형성하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention to achieve the above object, the first step of forming a groove-shaped alignment key in a predetermined region of the wafer; A second step of sequentially stacking a diffusion barrier metal layer, a planarized wiring metal layer, and an antireflection layer on the entire structure of the wafer where the first step is completed; Forming a mask pattern in which the alignment key upper region is opened; Performing dry etching by dry etching the anti-reflection layer and the wiring metal layer using the mask pattern as an etching mask, but setting an etching target so that the diffusion preventing metal layer is not damaged; And removing the mask pattern and forming a metal wiring mask pattern aligned with the remaining wiring gold.

또한 본 발명은 웨이퍼의 소정영역에 얼라인먼트 키를 형성하는 제1단계; 상기 제1단계가 완료된 상기 웨이퍼의 전체구조 상부에 배선용 금속층을 형성하고, 상기 금속층을 플로우시켜 평탄화하는 제2단계; 상기 얼라인먼트 키 상부 영역의 상기 금속층을 마스크 및 식각작업에 의해 선택적으로 식각하여 상기 얼라인먼트 키를 노출시키는 제3단계; 및 상기 얼라인먼트 키에 의해 정렬된 금속배선 마스크 패턴을 형성하는 제4단계를 포함하여 이루어진다.The present invention also provides a first step of forming an alignment key in a predetermined region of a wafer; A second step of forming a wiring metal layer on the entire structure of the wafer on which the first step is completed, and flowing the metal layer to planarize it; Selectively etching the metal layer in the upper portion of the alignment key by a mask and an etching operation to expose the alignment key; And a fourth step of forming the metallization mask pattern aligned by the alignment key.

제1a도 내지 제1e도는 본 발명의 일실시예에 따라 금속배선 마스크의 얼라인먼트 키를 형성하는 반도체소자 제조 공정도로서, 이를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.1A to 1E illustrate a process of manufacturing a semiconductor device for forming an alignment key of a metallization mask according to an embodiment of the present invention.

먼저, 제1a도는 실리콘 기판(1) 또는 도전층 상부의 절연막(2)이 식각되어 형성된 웨이퍼 스크라이브 영역의 얼라인먼트 키(6)에 계속되는 공정으로 인해 확산방지 금속층(3), 평탄화된 알루미늄 합금층(4) 그리고 반사 방지층(5)이 순차적으로 증착된 상태의 단면도로서, 도면에 도시된 바와 같이 고온공정에 의해 플로우되어 평탄화된 알루미늄 합금층(4)은 얼라인먼트 키(6)에서 좌우가 비대칭을 이루고 있어 배선 마스크 정렬 정확도를 판독하기 힘들다. 심하면 얼라인먼트 관련 키(6)에서의 완벽한 평탄화가 이루어져 단차를 구별할 수 없어 배선 마스크 작업이 불가능하기도 한다.First, FIG. 1A illustrates a diffusion barrier metal layer 3 and a planarized aluminum alloy layer due to a process following the alignment key 6 of the wafer scribe region formed by etching the silicon substrate 1 or the insulating layer 2 on the conductive layer. 4) and a cross-sectional view of a state in which the anti-reflection layer 5 is sequentially deposited, and as shown in the figure, the aluminum alloy layer 4 which is flowed and planarized by a high temperature process is asymmetrical in the alignment key 6 and left and right. The wiring mask alignment accuracy is difficult to read. If it is severe, perfect flattening in the alignment related key 6 is performed, and a level difference cannot be distinguished and wiring mask operation is impossible.

제1b도는 스크라이브 라인의 배선 마스크 작업을 위한 얼라인먼트 키(6) 상부영역의 금속층을 제거하기 위하여 마스크 작업을 한 상태를 나타낸 단면도이다. 즉 얼라인먼트 키(6) 영역을 제외한 웨이퍼의 모든 부위에 감광막(7) 패턴을 형성한 상태이다.FIG. 1B is a cross-sectional view showing a state where a mask operation is performed to remove a metal layer in an upper region of the alignment key 6 for wiring mask operation of a scribe line. That is, the photosensitive film 7 pattern is formed in all the parts of the wafer except the alignment key 6 area.

제1c도는 건식식각 방법으로 반사방지층(5) 전부와 알루미늄 합금층(4)을 증착 두께만큼 식각하므로써, 평면에 있는 알루미늄 합금층을 거의 제거하고 얼라인먼트 키(6)의 측벽에만 알루미늄 합금의 스페이서(Spacer)가 남아 있는 상태를 나타낸 단면도이다. 상기의 건식식각 시 얼라인먼트 키(6)와 키 주변의 금속층을 예정된 두께만큼 제거하고 새로운 얼라인먼트 키(6)를 형성하고 있는 확산 방지 금속층(3)과 절연막(2)을 손상없이 유지하여야 한다.In FIG. 1C, by etching the entire anti-reflection layer 5 and the aluminum alloy layer 4 by the deposition thickness by a dry etching method, the aluminum alloy layer on the plane is almost removed and only the aluminum alloy spacers are formed on the sidewalls of the alignment key 6. It is sectional drawing which shows the state which the spacer remains. In the dry etching process, the alignment key 6 and the metal layer around the key are removed to a predetermined thickness and the diffusion preventing metal layer 3 and the insulating film 2 forming the new alignment key 6 must be maintained without damage.

이어서, 제1d도는 감광막(7)을 제거하고 건식 식각 시 형성된 폴리머(Polymer)등을 제거한 후의 상태를 나타낸 단면도이다. 상기의 상태는 제1a도의 상태보다는 배선 마스크 작업을 하는데 있어 양호할 수도 있으나 큰 개선을 기대할 수 없다.Next, FIG. 1D is a cross-sectional view illustrating a state after removing the photosensitive film 7 and removing a polymer or the like formed during dry etching. The above state may be better for the wiring mask operation than the state of FIG. 1A, but a great improvement cannot be expected.

따라서, 제1e도는 제1d도 후 확산 방지층 위에 남아 있는 알루미늄 합금층을 습식식각 시 확산방지 금속층과 반사 방지층이 식각되지 않고 알루미늄 합금만 식각이 되는 용액에서 행하여야 한다. 습식식각이 완료되어 예정된 세정공정을 거친 후 대칭화된 얼라인먼트 관련 키들을 이용하여 배선 마스크 작업을 진행하면 정확히 얼라인된 금속배선을 형성할 수 있다.Accordingly, in FIG. 1e, the aluminum alloy layer remaining on the diffusion barrier layer after FIG. 1d should be performed in a solution in which only the aluminum alloy is etched without the diffusion barrier metal layer and the antireflection layer etched during wet etching. After wet etching is completed and a predetermined cleaning process is performed, a wiring mask operation is performed using symmetrical alignment-related keys to form a precisely aligned metal wiring.

상기한 본 발명에 의하면 스크라이브 라인의 얼라인먼트 관련 키에 증착된 알루미늄 합금층과 반사방지층을 1차적으로 건식 식각 방법으로 제거한 후 확산방지층 위에 남은 알루미늄 합금층을 2차적으로 습식식각 방법으로 제거하여 얼라인먼트 관련 키의 손상이 없고 표면이 깨끗한 키를 얻을 수 있어 금속배선 마스크 작업을 용이하고 정확하게 할 수 있으므로, 반도체 소자의 신뢰도 및 수율을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention described above, after removing the aluminum alloy layer and the antireflection layer deposited on the alignment-related key of the scribe line by the first dry etching method, the aluminum alloy layer remaining on the diffusion barrier layer is secondly removed by the wet etching method. Since the key can be obtained without damage to the key and the surface is clean, the metallization mask operation can be easily and accurately performed, thereby improving the reliability and yield of the semiconductor device.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (1)

웨이퍼의 소정영역에 홈 형상의 얼라인먼트 키를 형성하는 제1단계; 상기 제1단계가 완료된 상기 웨이퍼의 전체구조 상부에 확산방지금속층, 평탄화된 배선용 금속층 및 반사방지층을 순차적으로 적층하는 제2단계; 상기 얼라인먼트 키 상부 영역이 오픈된 마스크패턴을 형성하는 제3단계; 상기 마스크패턴을 식각마스크로하여 상기 반사방지층과 상기 배선용 금속층을 건식식각하되 상기 확산방지금속층이 손상되지 않도록 식각타겟을 설정하여 상기 건식식각을 실시하는 제4단계; 상기 마스크패턴을 제거하고 잔류하는 상기 배선용 금속층을 습식식각하는 제5단계; 및 상기 확산방지금속층이 덮고 있는 얼라인먼트 키에 의해 정렬된 금속배선 마스크 패턴을 형성하는 제6단계를 포함하여 이루어진 반도체 소자 제조방법.Forming a groove-shaped alignment key in a predetermined region of the wafer; A second step of sequentially stacking a diffusion barrier metal layer, a planarized wiring metal layer, and an antireflection layer on the entire structure of the wafer where the first step is completed; Forming a mask pattern in which the alignment key upper region is opened; Performing dry etching by dry etching the anti-reflection layer and the wiring metal layer using the mask pattern as an etching mask, but setting an etching target so that the diffusion preventing metal layer is not damaged; A fifth step of removing the mask pattern and wet etching the remaining metal layer for wiring; And forming a metal wiring mask pattern aligned by an alignment key covered by the diffusion barrier metal layer.
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