KR100879885B1 - Method for fabricating a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 웨이퍼에 식별이 가능한 레이져 마킹을 형성하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to a method of manufacturing a semiconductor device that forms an identifiable laser marking on a wafer.
일반적으로, 반도체 소자는 다양한 형태의 막(예를 들어, 실리콘막, 산화막, 필드 산화막, 폴리 실리콘막, 금속 배선막 등)이 다층 구조로 적층되는 형태를 갖는다. 이러한 다층 구조의 반도체 소자는 증착공정, 산화 공정, 포토 리소그라피 공정(포토 레지스트막 도포, 노광, 현상 공정 등), 식각 공정, 세정 공정, 및 린스 공정 등과 같은 여러 가지 공정들에 의해 제조된다.In general, a semiconductor device has a form in which various types of films (for example, a silicon film, an oxide film, a field oxide film, a polysilicon film, a metal wiring film, etc.) are stacked in a multilayer structure. Such a multilayer semiconductor device is manufactured by various processes such as a deposition process, an oxidation process, a photolithography process (photoresist film coating, exposure, development process, etc.), an etching process, a cleaning process, and a rinsing process.
웨이퍼 상에 임의의 물질층을 선택적으로 패터닝하기 위해서는 증착된 임의의 물질층위에 스핀 코팅 등의 방법으로 포토 레지스트(감광막)를 도포하고, 마스크를 통해 상기 포토 레지스트에 광을 조사하여 노광한 후, 노광된 포토 레지스트를 현상함으로써 상기 임의의 물질층위에 원하는 포토 레지스트 마스크 패턴을 형성한다.In order to selectively pattern an arbitrary material layer on the wafer, a photoresist (photosensitive film) is applied on the deposited arbitrary material layer by a spin coating method, and then exposed to light by irradiating the photoresist with a mask through a mask. By developing the exposed photoresist, a desired photoresist mask pattern is formed on the layer of any material.
그리고, 상기와 같은 포토 레지스트 마스크 패턴을 마스크로 이용하여 상기 임의의 물질층을 선택적으로 제거(식각)함으로써 원하는 패턴을 얻게된다.The desired pattern is obtained by selectively removing (etching) the arbitrary material layer using the photoresist mask pattern as the mask.
이와 같이 반도체 소자의 제조 공정은 원하는 물질층을 증착하고 식각하는 공정을 반복하여 한 장의 웨이퍼에 복수개의 반도체 소자를 제조한다. As described above, in the process of manufacturing a semiconductor device, a plurality of semiconductor devices are manufactured on one wafer by repeating a process of depositing and etching a desired material layer.
이 때, 공정 순서에 착오가 발생되면 반도체 소자의 불량과 폐기를 가져오게 되므로 어떤 웨이퍼가 어떤 공정을 거쳤고 현재 어떤 상태에 있는지를 파악할 필요가 있다. 이에 따라, 각 웨이퍼의 상에는 웨이퍼의 인식을 위해 레이져 마킹(laser marking)이 형성되는데, 반도체 소자 제조 공정 중에 상기 레이져 마킹 상에 금속 이물질 등이 형성될 경우 레이져 마킹 식별이 어려워 상기 웨이퍼의 상태를 파악하기가 어려운 문제점이 있다.In this case, if an error occurs in the process sequence, defects and discards of the semiconductor element are brought about, and thus, it is necessary to determine which wafer has been processed and in what state. Accordingly, laser marking is formed on each wafer to recognize the wafer. When a metal foreign material is formed on the laser marking during the semiconductor device manufacturing process, laser marking is difficult to identify and thus the state of the wafer is identified. There is a problem that is difficult to do.
실시예는 레이져 마킹 식별이 용이한 반도체 소자 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a method of fabricating a semiconductor device with easy laser marking identification.
실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 셀 영역과 상기 셀 영역 둘레의 에지 영역을 갖는 웨이퍼에서, 상기 웨이퍼의 에지 영역에 마킹 홈을 형성하는 단계, In the semiconductor device manufacturing method according to the embodiment, in the wafer having a cell region and the edge region around the cell region, forming a marking groove in the edge region of the wafer,
상기 웨이퍼의 에지 영역을 덮으며 상기 셀 영역에 트렌치를 갖는 층간 절연막 패턴을 형성하는 단계,Forming an interlayer insulating film pattern covering an edge region of the wafer and having a trench in the cell region,
상기 트렌치에 매립되며 상기 층간 절연막 상에 형성된 구리 금속층 및,A copper metal layer embedded in the trench and formed on the interlayer insulating film;
상기 층간 절연막이 노출되도록 구리 금속층을 연마하는 단계를 포함한다.Polishing the copper metal layer to expose the interlayer insulating film.
실시예는 레이져 마킹 영역에 구리 띠가 발생하지 않으므로 레이져 마킹의 식별이 용이한 효과가 있다.In the embodiment, since a copper strip does not occur in the laser marking area, laser marking can be easily identified.
실시예는 웨이퍼 상에 레이져 마킹의 식별이 용이하므로 웨이퍼의 공정 순서를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다.The embodiment can easily identify the laser marking on the wafer, so that the process order of the wafer can be accurately determined.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 실시예들에 따른 반도체 패키지 및 그 제조 방법을 구체적으로 설명한다. 이하, "제 1 ", "제 2 " 등으로 언급되는 경우 이는 부재들을 한정하기 위한 것이 아니라 부재들을 구분하고 적어도 두개를 구비하고 있음을 보여주는 것이다. 따라서, 상기 "제 1 ", "제 2 "등으로 언급되는 경우 부재들이 복수 개 구비되어 있음이 명백하며, 각 부재들이 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수도 있다. 또한, 첨부한 도면의 각 구성요소들의 크기(치수)는 발명의 이해를 돕기 위하여 확대하여 도시한 것이며, 도시된 각 구성요소들의 치수의 비율은 실제 치수의 비율과 다를 수도 있다. 또한, 도면에 도시된 모든 구성요소들이 본 발명에 반드시 포함되어야 하거나 한정되는 것은 아니며 본 발명의 핵심적인 특징을 제외한 구성 요소들은 부가 또는 삭제될 수도 있다. 본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on/above/over/upper)"에 또는 "아래(down/below/under/lower)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 그 의미는 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들에 접촉되어 형성되는 경우로 해석될 수도 있으며, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패드, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 그 사이에 추가적으로 형성되는 경우로 해석될 수도 있다. 따라서, 그 의미는 발명의 기술적 사상에 의하여 판단되어야 한다.Hereinafter, a semiconductor package and a method of manufacturing the same according to embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, when referred to as "first", "second", and the like, this is not intended to limit the members but to show that the members are divided and have at least two. Thus, when referred to as "first", "second", etc., it is apparent that a plurality of members are provided, and each member may be used selectively or interchangeably. In addition, the size (dimensions) of each component of the accompanying drawings are shown in an enlarged manner to help understanding of the invention, the ratio of the dimensions of each of the illustrated components may be different from the ratio of the actual dimensions. In addition, not all components shown in the drawings are necessarily included or limited to the present invention, and components other than the essential features of the present invention may be added or deleted. In the description of an embodiment according to the present invention, each layer (film), region, pattern or structure is "on / above / over / upper" of the substrate, each layer (film), region, pad or patterns or In the case described as being formed "down / below / under / lower", the meaning is that each layer (film), region, pad, pattern or structure is a direct substrate, each layer (film), region, It may be interpreted as being formed in contact with the pad or patterns, or may be interpreted as another layer (film), another region, another pad, another pattern, or another structure formed in between. Therefore, the meaning should be determined by the technical spirit of the invention.
도 1은 레이져 마킹이 형성된 웨이퍼를 보여주는 평면도이다.1 is a plan view showing a wafer on which laser markings are formed.
도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼의 에지(edge) 영역(A)에 웨이퍼 식별 번호 가 형성되어 있다. 상기 웨이퍼의 셀 영역에는 트랜지스터들이 형성된다.As shown in FIG. 1, a wafer identification number is formed in the edge area A of the wafer. Transistors are formed in the cell region of the wafer.
상기 웨이퍼 식별 번호는 레이져 마킹 홈으로 이루어지며, 상기 웨이퍼 식별 번호는 상기 웨이퍼 번호 및 랏(lot) 번호를 포함할 수도 있다.The wafer identification number consists of a laser marking groove, and the wafer identification number may include the wafer number and the lot number.
도 2 내지 도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라, 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 공정을 보여주는 단면도들이다.2 to 5 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment along the line II ′ of FIG. 1.
도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(100)의 에지 영역에 레이져(laser)를 이용하여 마킹 홈(101)을 형성한다.As shown in FIG. 2, the
상기 웨이퍼(100)의 셀 영역(B)에는 트랜지스터들을 형성한다.Transistors are formed in the cell region B of the
상기 트랜지스터는 실리콘 기판 상에 형성된 게이트 산화막 패턴(122) 및 게이트 전극 패턴(123)을 포함하는 게이트 패턴, 상기 게이트 패턴의 양 측벽에 형성된 게이트 스페이서(124), 상기 게이트 패턴의 양측에서 상기 실리콘 기판에 불순물이 주입되어 형성된 소스/드레인 영역(125)을 포함한다.The transistor includes a gate pattern including a
상기 실리콘 기판에 소자 분리막 패턴(121)들이 형성되어 상기 실리콘 기판에 상기 트랜지스터들이 형성되는 액티브 영역을 정의할 수 있다.Device
상기 소스/드레인 영역(125)과 상기 게이트 패턴은 각각 전기적인 신호를 인가받기 위하여 금속 배선과 접속한다.The source /
상기 트랜지스터들이 형성된 상기 웨이퍼(100) 상에 제 1 절연막(130)이 형성된다.The first
상기 제 1 절연막(130)은 상기 소스/드레인 영역(125)의 일부를 노출하는 비아홀 및 상기 비아홀 내에 형성된 비아 금속 패턴(131)을 형성한다.The first
상기 비아 금속 패턴(131)의 재질은 예를 들어, 텅스텐으로 이루어질 수 있다.The
상기 제 1 절연막(130)은 상기 웨이퍼(100)의 에지 영역(A)에서 상기 마킹 홈(101)을 덮는다.The first
상기 제 1 절연막(130) 전면에 제 2 절연막(140)을 형성한다.The second
이후, 상기 비아 금속 패턴(131)과 전기적으로 연결되기 위한 구리 금속 배선을 형성하는데, 상기 구리 금속 배선은 듀얼 다마신, 싱글 다마신 등의 공법으로 형성될 수 있다.Thereafter, a copper metal wire is formed to be electrically connected to the
상기 제 2 절연막(140) 상에 포토 레지스트 패턴(150)을 형성한다. 상기 포토 레지스트 패턴(150)은 상기 웨이퍼(100)의 에지 영역(A)은 덮고 상기 셀 영역(B)은 선택적으로 덮는다.A
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 절연막(140)을 선택적으로 식각하여, 구리 금속 배선 형성을 위한 트렌치(trench)(142)를 형성한다.As illustrated in FIG. 3, the second
상기 제 2 절연막(140)을 선택적으로 식각하는 공정은 사진 식각 공정(PEP; Photo Etch Process)를 이용한다.The process of selectively etching the
상기 사진 식각 공정에서, 상기 웨이퍼(100)의 에지 영역(A)에 형성된 포토 레지스트는 패터닝하지 않는다.In the photolithography process, the photoresist formed in the edge region A of the
따라서, 상기 웨이퍼(100)의 에지 영역(A)에는 상기 제 1 절연막(130) 및 제 2 절연막(140)에 트렌치가 형성되어 있지 않고, 상기 웨이퍼(100)의 셀 영역(B)에는 상기 제 2 절연막(140)에 트렌치(142)가 형성되어 있다.Accordingly, trenches are not formed in the first
이때, 상기 웨이퍼(100)의 모서리에서 일정 부분을 제외(WEE; wafer edge exclusion)하고 트렌치를 형성한다. 왜냐하면, 상기 트렌치(142)가 상기 웨이퍼(100)의 에지 영역(A)에 형성될 경우 구리 띠가 형성되어 레이져 마킹 홈(101)의 식별이 어려워지기 때문이다.In this case, a portion of the
상기 웨이퍼(100)의 모서리로부터 3.5mm 내지 4mm 를 제외하고 트렌치(142)를 형성할 수도 있다.The
상기 듀얼 다마신 공정인 경우, 상기 제 2 절연막(140)에 콘택홀 및 트렌치가 형성된다.In the dual damascene process, contact holes and trenches are formed in the second
여기서, 상기 웨이퍼(100)의 에지 영역(A)에 대하여 EBR(Edge Bead Removal) 공정 및 WEE 공정을 적용하지 않는다.Here, the edge bead removal (EBR) process and the WEE process are not applied to the edge region A of the
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼(100)의 제 2 절연막(140) 상에 배리어 금속층(154a)을 형성한다.As shown in FIG. 4, a
상기 배리어 금속층(154a)은 상기 트렌치(142) 내에 형성되어 상기 트렌치 (142)내에 매립되는 구리 금속층(155a)의 구리가 상기 제 2 절연막(140)으로 확산되는 것을 방지하기 위한 것이다.The
예를 들어, 상기 배리어 금속층(154a)은 TaSiN, Ta/TaN일 수 있다.For example, the
상기 배리어 금속층(154a)은 상기 웨이퍼(100)의 에지 영역(A) 및 셀 영역(B)에 모두 형성된다.The
상기 배리어 금속층(154a) 상에 구리 금속층(155a)을 형성한다.A
상기 구리 금속층(155a)은 구리 전기 도금(ECP; Electro Copper Plating) 공 정을 통해 상기 제 2 절연막(140)을 포함한 상기 웨이퍼(100)의 전면에 형성된다.The
상기 구리 금속층(155a)은 상기 웨이퍼(100)의 에지 영역(A)에서 상기 제 2 절연막(140) 상에 형성되고, 상기 웨이퍼(100)의 셀 영역(B)에서 상기 트렌치(142)를 채우게 된다.The
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 구리 금속층(155a)을 연마하여 상기 트렌치(142) 내에만 구리 금속층 패턴(155) 및 배리어 금속층 패턴(154)이 형성되도록 한다.As shown in FIG. 5, the
상기 웨이퍼(100)의 에지 영역(A)에는 상기 구리 금속층(155a) 및 상기 배리어 금속층(154a)이 제거되어 상기 제 2 절연막(140)이 드러난다.The
상기 웨이퍼(100)의 셀 영역(B)에는 상기 트렌치(142) 내 상기 배리어 금속층 패턴(154), 상기 배리어 금속층 패턴(154) 상에 구리 금속층 패턴(155)이 형성되고, 상기 트렌치(142)와 트렌치(142) 사이의 제 2 절연막(140)이 드러난다.In the cell region B of the
상기 구리 금속층(155a)은 화학적 기계적 연마 공정(Chemical Mechanical Polishing; CMP)으로 연마할 수 있다.The
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, these are only examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may have an abnormality within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are not illustrated. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
도 1은 레이져 마킹이 형성된 웨이퍼를 보여주는 평면도이다.1 is a plan view showing a wafer on which laser markings are formed.
도 2 내지 도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라, 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 공정을 보여주는 단면도들이다.2 to 5 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment along the line II ′ of FIG. 1.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>
100 : 웨이퍼 101 : 마킹 홈100: wafer 101: marking groove
130 : 제 1 절연막 131 : 비아 금속 패턴130: first insulating film 131: via metal pattern
140 : 제 2 절연막 142 : 트렌치140: second insulating film 142: trench
154 : 배리어 금속층 패턴 155 : 구리 금속층 패턴154: barrier metal layer pattern 155: copper metal layer pattern
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