KR100681679B1 - Method for fabricating of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 방법을 나타내는 흐름도.1 is a flow chart showing a semiconductor device manufacturing method according to the present invention.
도 2a 내지 도 2c는 소자형성층의 제조 방법을 나타내는 단면도.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an element formation layer.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 패턴밀도 검사의 예를 나타내는 사진도.3A and 3B are photographic views showing examples of pattern density inspection according to the present invention.
<도면에 사용된 참조 번호의 설명><Description of Reference Number Used in Drawing>
2 : 실리콘 기판 4: 게이트2: silicon substrate 4: gate
6 : 스페이서 10 : 소스, 드레인 영역6: spacer 10: source, drain region
본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 불량율을 개선할 수 있는 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체 소자는 실리콘 기판상에 각종 패턴이 형성된 수많은 층(layer)이 적층되어 제조된다. 예컨대, 실리콘 기판에는 실리콘 기판을 열산화시킨 산화막층에 모스트랜지스터 등이 패턴닝되는 소자형성층이 있고, 그 위에 금속 배선층들이 적층된다.Semiconductor devices are fabricated by stacking a number of layers having various patterns formed on a silicon substrate. For example, a silicon substrate includes an element formation layer in which a MOS transistor or the like is patterned on an oxide layer obtained by thermally oxidizing a silicon substrate, and metal wiring layers are stacked thereon.
각각의 층을 적층하는 과정에서 새로운 층을 형성하기 이전에는 기존층을 평탄화하는 공정을 시행한다. 이러한 공정은 화학 기계적 평탄화 (Chemical Mechanical Polish: 이하 CMP) 방법을 이용한다.In the process of laminating each layer, before forming a new layer, a process of planarizing the existing layer is performed. This process utilizes the Chemical Mechanical Polishing (CMP) method.
CMP 공정은 하부층 높이의 단차 영향을 받아서, 하부층에 특정 영역에서 발생한 침몰(erosion) 현상 등은 상부층에 영향을 준다. The CMP process is affected by the height difference of the lower layer, so that the erosion phenomenon occurring in a specific area in the lower layer affects the upper layer.
이러한 침몰 현상은 기판에 형성된 소자의 패턴 밀도와 밀접한 관련이 있다. 좀 더 자세히 설명하면, 텅스텐(W)이나 구리(Cu)를 CMP 하는 경우 이종 물질을 연마하는데, 패턴 밀도에 따라 주변부 보다 패턴 밀도가 높은 경우에는(즉 연마율이 높은 재료의 비중이 많아지면) CMP 공정시 고유의 연마율보다 높게 나타나는 경우가 발생한다. 이러한 현상에 의하여 패턴 밀도가 높은 부분은 패턴 밀도가 낮은 부분에 비하여 움푹 들어가는 침몰 현상이 발생한다. This sinking phenomenon is closely related to the pattern density of the device formed on the substrate. In more detail, when tungsten (W) or copper (Cu) is CMP, the dissimilar material is polished. If the pattern density is higher than the periphery according to the pattern density (that is, the specific gravity of the material with high polishing rate increases) Occurs higher than the intrinsic polishing rate during the CMP process. Due to this phenomenon, a sinking phenomenon occurs in a portion having a high pattern density compared to a portion having a low pattern density.
소자형성층에서 패턴 밀도에 따라 이런 침몰 현상이 발생하면 그 위에 적층되는 금속배선층에도 영향을 끼쳐서 금속배선층도 움푹 패인 곳이 발생한다. 구리 배선을 형성하는 과정에서 이처럼 움푹 패인 곳에서는 구리층이 남게되는 문제점이 발생한다. When the sinking phenomenon occurs according to the pattern density in the device forming layer, the metal wiring layer stacked on it also affects the metal wiring layer. In the process of forming the copper wiring, such a problem occurs that the copper layer remains in the recess.
소자형성층에서 이처럼 침몰 현상이 발생한 경우에는 그 이후의 수많은 공정을 통해 반도체 소자가 완성되어도 결국 불량 소자가 되기 때문에 그 만큼 시간 및 제조 비용의 낭비를 가져온다.In the case of such a sinking phenomenon in the device formation layer, even if the semiconductor device is completed through numerous processes thereafter, the device eventually becomes a defective device, thus causing a waste of time and manufacturing cost.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 불량율을 개선할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이 목적이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of improving a defective rate.
이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 방법에 의하면 먼저 실리콘 기판상에 모스트랜지스터를 포함한 다수의 소자가 패터닝되는 소자형성층을 제조하는 제1 단계와, 상기 소자형성층의 패턴밀도를 검사하는 제2 단계와, 상기 제2 단계에서 패턴밀도가 균일한 경우, 상기 소자형성층 위에 금속배선층을 형성하는 제3 단계를 수행한다. 이때, 상기 제2 단계는 최대 단위 영역으로 스캔을 하는 단계와, 상기 최대 단위 영역중 패턴밀도가 15% 보다 높은 영역에 대해 세부 단위 영역으로 스캔을 하는 단계를 포함하여, 상기 최대 단위 영역으로 스캔을 하는 단계는 40㎛×40㎛ 윈도우 사이즈를 상기 최대 단위 영역으로 설정하여 패턴 검사를 하는 단계이고, 상기 세부 단위 영역으로 스캔을 하는 단계는 1㎛×1㎛ 윈도우 사이즈를 상기 세부 단위 영역으로 하여 패턴 검사를 하는 단계인 것을 특징으로 한다. In order to achieve these objects, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first step of manufacturing a device forming layer in which a plurality of devices including a MOS transistor is patterned on a silicon substrate, and inspecting the pattern density of the device forming layer And a third step of forming a metallization layer on the device formation layer when the pattern density is uniform in the second step. In this case, the second step includes scanning to the largest unit area, and scanning to the detailed unit area for a region having a pattern density of more than 15% among the maximum unit areas. The step of performing a pattern inspection is to set a window size of 40 μm × 40 μm to the maximum unit area, and the step of scanning to the detail unit area comprises a 1 μm × 1 μm window size as the detail unit area. It is characterized in that the step of pattern inspection.
이하, 첨부 도면을 참조하 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 먼저, 본 발명의 실시예에 따르면 반도체 소자를 제조하기 위해서 실리콘 기판상에 소자형성층을 제조한다.(S1) 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. First, according to an embodiment of the present invention to fabricate a device forming layer on a silicon substrate to manufacture a semiconductor device (S1).
이러한 소자 형성층의 형성 방법을 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.A method of forming such an element formation layer will be briefly described with reference to FIGS. 2A to 2C.
도 2a을 참조하면, 실리콘 기판(2) 위에 게이트(4)를 형성하고, 게이트(4)의 측벽에는 자기정렬을 위한 스페이서(6)를 형성한다. 또한 게이트(4) 양측에는 실리 콘 기판(2) 내에 불순물을 주입하여 소스/드레인 영역(10)을 형성한다. Referring to FIG. 2A, a
그리고, 도 2b를 참조하면, 게이트(4)가 형성된 기판(2)의 전면에는 층간 절연막(12)을 형성한다. 층간 절연막(12) 상에는 콘택홀을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴(11)이 형성된다. 2B, an
이어서, 포토레지스트 패턴(11)을 마스크로 층간 절연막(12)을 선택적으로 식각하여 도 2c와 같이 콘택홀(13)을 형성함으로써 소자형성층(15)을 제조한다. Subsequently, the
소자형성층(15)을 제조한 다음에 패턴밀도 검사를 시행한다. 패턴밀도 검사는 TCAD(Technology Computer-Aided Design)를 이용한다. 패턴밀도를 검사하는 순서는 넓은 영역을 스캔하면서 개략적으로 검사(S2)한 결과에 따라서 세부 영역을 검사(S3)하는 순서로 진행한다.After the
예컨대, 도 3a와 같이 윈도의 창에 대해 한 번에 넓은 영역을 스캔하기 위해, 예를 들어 40㎛×40㎛ 실리콘 기판 영역을 최대 단위 영역으로 설정하여 스캔되도록 하면서 웨이퍼 전체 영역을 검사한다. For example, in order to scan a large area at one time for a window of a window as shown in FIG. 3A, the entire wafer area is inspected while setting the 40 µm x 40 µm silicon substrate area to be the maximum unit area to be scanned.
이때, A영역과 같이 패턴밀도가 높게 나오는 영역을 찾아서 이 영역에 대해 다시 세부 영역으로 나누어 검사한다. 예컨대, 패턴밀도가 15% 이상으로 높게 나오는 영역에 대해 도 3b와 같이 한 번에 1㎛×1㎛ 의 세부 단위 영역으로 나누어 스캔하면서 패턴밀도를 검사한다. 이처럼 세부 단위 영역으로 나누어 검사함으로써 자세한 위치에서의 정확한 패턴밀도를 검사할 수 있다.At this time, the area where the pattern density is high, such as area A, is found, and the area is divided into detailed areas and examined. For example, the pattern density is examined while scanning the area where the pattern density is higher than 15% by dividing it into subunit areas of 1 µm x 1 µm at one time as shown in FIG. 3B. Thus, by dividing into detailed unit areas, the precise pattern density at the detailed position can be examined.
이와 같이 세부 영역에 대한 패턴밀도의 검사에서 패턴 밀도가 18% 이상인 영역에 대해서는 수정을 한다. As described above, in the inspection of the pattern density of the detailed region, the region of which the pattern density is 18% or more is corrected.
즉, 패턴에 대한 디자인을 다시 하거나, 더미 패턴 등을 형성하여서 패턴밀도를 낮추거나 균일하게 할 수 있다.That is, the pattern density may be redesigned or a dummy pattern may be formed to lower or uniform the pattern density.
그리고, 패턴 밀도 검사에서 이상이 없는 실리콘 기판에 대해서는 금속배선층을 형성한다.(S4) 금속배선층은 콘택홀 내부에 금속배선용 물질 즉, 폴리실리콘, 텅스텐, 구리, 알루미늄 및 이들의 합금을 매립하고, 소자와 소자간 그리고 소자와 외부 전원과의 연결관계를 접속함으로써 형성된다.Then, the metal wiring layer is formed on the silicon substrate having no abnormality in the pattern density inspection. (S4) The metal wiring layer embeds a metal wiring material, that is, polysilicon, tungsten, copper, aluminum, and an alloy thereof, in the contact hole. It is formed by connecting the connection between the device and the device and between the device and an external power supply.
지금까지 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 금속 배선층을 형성하는 과정에서 움푹 패인 기판에 구리층이 형성되어 불량이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 반도체 소자 제조 방법에 의하면 불량 발생원인에 기인하여 패턴밀도를 검사함으로써 불량 요소를 미리 제거하여 수율을 높일 수 있다.As described above, the copper layer is formed on the recessed substrate in the process of forming the metal wiring layer, thereby preventing the defect from occurring. That is, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, by inspecting the pattern density due to the cause of the failure, the defective element can be removed in advance to increase the yield.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 이를 위해 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.In the present specification and drawings, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms have been used for this purpose, they are merely used in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help the understanding of the present invention. It is not intended to limit the scope of the invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.
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KR20010003118A (en) * | 1999-06-21 | 2001-01-15 | 윤종용 | Method for computing pattern density of a semiconductor chip, and method for simulation of chemical mechanical polishing using the same |
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