KR20010108772A - 웨이퍼 가장자리의 과도 연마를 방지할 수 있는 반도체소자 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼 가장자리와 중심부의 연마량 차이에 의해 발생하는 다이의 불량 및 정렬 불량을 방지할 수 있는 반도체 장치 제조 방법에 관한 것으로, 노광되는 웨이퍼 가장자리의 다이 및 정렬키 주변에 더미 패턴 즉, 캐패시터 형태의 더미 패턴군을 막대 형태로 다수개 형성하여 웨이퍼 가장자리 및 정렬 키 주변의 과도 연마를 억제하는데 특징이 있다. 이와 같이 웨이퍼 가장자리에 캐패시터 형태의 더미 패턴 군을 막대 형태로 다수개 형성하여 CMP 공정에서 연마 패드의 압력을 분산시킴에 따라 더미 패턴 군이 상대적으로 큰 압력을 받게 함으로써 웨이퍼 가장자리 인접 다이의 과도 연마, 얼라인먼트 키의 손상 또는 디싱을 방지하여 수율 및 정렬 정확도를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자 제조 분야에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 가장자리 주변의 과도 연마에 따른 불량 다이(die)의 발생 및 정렬불량을 방지할 수 있는 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이다.
256M SD(Synchronous DRAM)급 등과 같은 고집적 반도체 소자 제조 공정에서 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP라 함) 공정 수가 증가한다. 즉, 소자분리를 위한 STI(shallow trench isolation) 형성 공정에서의 HDP 산화막(high density plasma oxide) 연마를 위한 1차 CMP, 게이트 전극을 덮는 층간절연막 연마를 위한 2차 CMP, 상기 층간절연막 내에 형성된 콘택홀을 통하여 상기 게이트 전극과 연결되는 플러그 폴리실리콘막을 연마하기 위한 3차 CMP, 비트라인을 덮는 층간절연막 연마를 위한 4차 CMP, 캐패시터를 덮는 층간절연막을 평탄화하기 위한 5차 CMP 등을 실시한다.
한편, 웨이퍼 가장자리 부분은 웨이퍼 중심부에 비해 상대적으로 패턴 밀집도가 낮기 때문에 CMP가 과도하게 이루어진다.
즉, 종래 반도체 소자 제조 공정 중 웨이퍼 상의 다이 및 얼라인먼트 키의 배치는 도1과 같이 이루어지는데, 캐패시터 형성이 완료된 웨이퍼(W)를 덮는 층간절연막(도시하지 않음)을 CMP 공정으로 연마하는 과정에서 캐패시터 등의 패턴이 밀집되어 있는 웨이퍼(W) 중심부와 가장자리의 연마 정도가 차이나게 된다.
이에 따라, 이후의 마스크 공정 진행시 패턴 무너짐(pattern collapse), 연결(bridge) 등의 발생으로 웨이퍼 가장자리의 다이(D1)는 최종 네트 다이(net die)에서 제외된다. 따라서, 웨이퍼(W) 상의 네트 다이수는 캐패시터 형성 공정까지 148개를 유지하다가 전술한 과도 연마로 인해 128개로 감소하는 결과를 낳는다. 이와 같이 웨이퍼 가장자리가 과도 연마되어 웨이퍼 가장자리 부분의 다이(D1)는 손상되며, 과도식각에 의해 프리-얼라인먼트(pre-alignment, PAK) 및 글로벌 얼라인먼트 키(global alignment key, GAK)의 표면이 오목해지는 디싱(dishing) 또는 손상 등이 발생하여 이후 금속배선 형성 공정 등에서 얼라인먼트가 어려워지는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 웨이퍼 가장자리와 중심부의 연마량 차이에 의해 발생하는 다이의 불량 및 얼라인먼트 오류를 방지할 수 있는 반도체 장치 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도1은 종래 반도체 소자 제조 공정 중 웨이퍼 상의 다이 및 얼라인먼트 키 의 배치도,
도2a 및 도2b는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 제조 공정 중 웨이퍼 상의 다이, 얼라인먼트 키 및 더미 패턴의 배치도,
도3은 본 발명의 실시예에 따라 프리 얼라인먼트 키 주변에 더미 패턴을 형성한 상태를 보이는 SEM 사진,
도4는 도2b에 나타낸 더미 패턴의 실제 형상을 보이는 SEM사진,
도5a는 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼 가장자리 주변에 형성된 더미 패턴군 내의 캐패시터 형상을 보이는 SEM사진,
도5b는 도5a와 같은 캐패시터에 MPS가 성장된 상태를 보이는 SEM 사진.
*도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명*
W: 웨이퍼 D1: 웨이퍼 가장자리 다이
GAK: 글로벌 얼라인먼트 키 PAK: 프리 얼라인먼트 키
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 셀 영역에 캐패시터를 구비하는 반도체 장치 제조 방법에 있어서, 셀 영역에 캐패시터 형성이 완료된 웨이퍼 가장자리의 얼라인먼트 키 주변에 상기 캐패시터와 동일한 높이를 갖는 더미 패턴 군을 형성하는 제1 단계; 상기 제1 단계가 완료된 전체 구조 상에 층간절연막을 형성하는 제2 단계; 및 상기 층간절연막을 화학기계적 연마하는 제3 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법을 제공한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 셀 영역에 캐패시터를 구비하는 반도체 장치 제조 방법에 있어서, 셀 영역에 캐패시터를 형성하면서 웨이퍼 가장자리의 얼라인먼트 키 주변에 상기 캐패시터와 동일한 높이를 갖는 더미 패턴 군을 형성하는 제1 단계; 상기 제1 단계가 완료된 전체 구조 상에 층간절연막을 형성하는 제2 단계; 및 상기 층간절연막을 화학기계적 연마하는 제3 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 노광되는 웨이퍼 가장자리의 인접 다이 및 정렬키 주변에 더미 패턴 즉, 캐패시터 형태의 더미 패턴군을 막대(bar) 형태로 다수개 형성하여 웨이퍼 가장자리 및 정렬 키 주변의 과도 연마를 억제하는데 특징이 있다. 이와 같이 웨이퍼 가장자리에 캐패시터 형태의 더미 패턴 군을 막대 형태로 다수개 형성하여 CMP 공정에서 연마 패드(pad)의 압력을 분산시킴에 따라 더미 패턴군이 상대적으로 큰 압력을 받게 함으로써 웨이퍼 가장자리 인접 다이의 과도 연마 및 얼라인먼트 키의 손상 또는 디싱을 방지하여 수율 및 정렬 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 제조 공정 중 웨이퍼 상의 다이, 얼라인먼트 키 및 더미 패턴 배치를 도2a 및 도2b에 보이고 있다. 도2a 및 도2b와 같이 웨이퍼(W) 가장자리의 프리 얼라인먼트 키(PAK) 좌우에 더미 패턴(dummy pattern, DUM)을 형성한다.
도3은 본 발명의 실시예에 따라 프리 얼라인먼트 키(PAK)의 사방 주변에 더미 패턴을 형성한 상태를 보이는 SEM 사진이다. 도3에 보이는 바와 같이 더미 패턴을 형성함으로써 캐패시터 형성이 완료된 전체 구조를 덮는 층간절연막의 CMP 후에 이루어지는 마스크 작업시 정렬 효율을 증대시키는 효과를 얻을 수 있다.
도4는 도2b에 나타낸 더미 패턴의 실제 형상을 보이는 SEM 사진이다.
본 발명에서 제시한 더미 패턴을 얼라인먼트 키 주변에 이중으로 배열시켜 얼라인먼트 키를 보호할 수도 있다.
도5a는 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼 가장자리 주변에 형성된 더미 패턴군 내의 캐패시터 형상을 보이는 SEM 사진이고, 도5b는 도5a와 같은 캐패시터에 MPS(metastable poly silicon)이 성장되어 캐패시터 표면에 요철이 형성된 상태를 보이는 SEM 사진이다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 더미 패턴은 셀 영역에 형성되는 캐패시터와 같은 높이를 가지며, 셀 영역에 캐패시터를 형성하는 단계에서 동시에 형성할 수도 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 웨이퍼 가장자리의 프리 얼라인먼트 키 주변에 더미패턴을 형성하여 웨이퍼 중심부와 웨이퍼 가장자리 부분의 패턴 밀집도 차이를 감소시킬 수 있으며 더미 패턴으로 패드 압력이 분산되도록 할 수 있다. 이에 따라 웨이퍼 가장자리에서 CMP가 과도하게 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 더미 패턴을 웨이퍼 가장자리의 다이 및 얼라인먼트 키 주변에 배열함으로써 웨이퍼 중심부와 웨이퍼 가장자리 부분의 패턴 밀집도 차이를 감소시킬 수 있으며 연마시 패드의 압력을 분산시켜 더미 패턴이 가장 많이 받게 함으로써 웨이퍼 가장자리 인접 다이의 과도 연마 및 얼라인먼트 키의 디싱을 방지하여 네트 다이 확보 및 중첩 정확도(over accuracy) 향상, 정렬 불량 발생 방지 등의 효과를 기대할 수 있다. 즉, 더미 패턴을 셀 영역에 형성되는 캐패시터의 높이와 동일하게 형성함으로써, 캐패시터 형성이 완료된 웨이퍼 전체를 덮는 층간절연막 연마시 웨이퍼 가장자리의 과도 연마를 효과적으로 억제할 수 있다.
Claims (4)
- 셀 영역에 캐패시터를 구비하는 반도체 장치 제조 방법에 있어서,셀 영역에 캐패시터 형성이 완료된 웨이퍼 가장자리의 얼라인먼트 키 주변에 상기 캐패시터와 동일한 높이를 갖는 더미 패턴 군을 형성하는 제1 단계;상기 제1 단계가 완료된 전체 구조 상에 층간절연막을 형성하는 제2 단계; 및상기 층간절연막을 화학기계적 연마하는 제3 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
- 셀 영역에 캐패시터를 구비하는 반도체 장치 제조 방법에 있어서,셀 영역에 캐패시터를 형성하면서 웨이퍼 가장자리의 얼라인먼트 키 주변에 상기 캐패시터와 동일한 높이를 갖는 더미 패턴 군을 형성하는 제1 단계;상기 제1 단계가 완료된 전체 구조 상에 층간절연막을 형성하는 제2 단계; 및상기 층간절연막을 화학기계적 연마하는 제3 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 더미 패턴 군은 막대 패턴을 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 더미 패턴은 그 표면에 요철을 갖는 MPS로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 방법.
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