KR20040086857A - 반도체소자의 중첩마크 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 중첩마크 형성방법에 관한 것으로,

하부구조 상에 불투명층인 폴리실리콘막으로 인하여 광학적인 중첩도 측정 공정을 실시할 수 없었던 점을 극복하기 위하여,

반도체기판의 중첩마크 영역을 포함하는 트렌치를 형성하고 상기 트렌치를 포함한 전체표면상부에 하부절연층을 소정두께 형성한 다음, 바깥박스용 노광마스크를 이용하여 패터닝하고 전체표면상부에 도전층을 소정두께 형성한 다음, 그 상부에 소정두께의 층간절연막을 형성하고 상기 층간절연막 상부에 불투명층을 형성하여 상기 하부절연층이 상기 트렌치 저부에서 형성하는 단차가 전사되어 구비되는 바깥박스를 형성한 다음, 상기 바깥 박스의 중앙부에 안박스를 형성하는 공정으로 중첩마크를 용이하게 형성하고 그에 따른 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키며 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 기술이다.

Description

반도체소자의 중첩마크 형성방법{A method for forming a overlay vernier of a semiconductor device}

본 발명은 반도체소자의 중첩마크 형성방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 제조 공정시 포토 리소그래피 공정에 사용되는 중첩마크를 형성하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 중첩마크 ( overlay vernier ) 는 반도체소자의 셀부와 같은 형태로 여유면적이 있는 스크라이브 라인 ( scribe line ) 과 주변회로부에 형성하되, 셀부와 같은 공정으로 형성한다.

도 1a 및 도 1b 는 종래기술의 제1실시예에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법을 도시한 단면도 및 평면도로서, 상기 평면도는 상기 단면도 상측에 박스인박스 ( box in box ) 구조로 도시된 것이다.

도 1a를 참조하면, 반도체기판(11) 상부에 하부절연층(13)을 형성하고 노광마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 하부절연층(13)을 식각하여 바깥박스 영역을 정의한다.

셀부의 박막 증착공정시 전체표면상부에 도전층(15)을 증착하고 상기 바깥박스 영역 내에 안박스를 정의하는 감광막패턴(17)을 형성한다.

상기 도 1a 의 상태에서 중첩마크로 사용할 수도 있다.

도 1b를 참조하면, 상기 감광막패턴(17)을 마스크로 하여 상기 도전층(15)을 식각함으로써 박스인박스 형태의 중첩마크를 형성한다.

도 2 는 종래기술의 제2실시예에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법을 도시한 단면도 및 평면도로서, 상기 평면도는 상기 단면도 상측에 박스인박스 ( box in box ) 구조로 도시된 것이다.

도 2를 참조하면, 반도체기판(21) 상에 하부절연층(23)을 형성하고 노광마스크를 이용한 사진식각공정으로 패터닝하여 바깥박스 영역을 정의한다.

셀부의 구조물과 같은 도전층(25)을 전체표면상부에 증착한 다음, 전체표면상부를 평탄화시키는 층간절연막(27)을 형성한다.

그 상부에 불투명층(29)인 폴리실리콘막(29)을 형성한다. 이때, 상기 폴리실리콘막(29)은 셀부의 제조 공정시 증착된다.

상기 불투명층(29) 상부에 안박스(31)를 형성한다.

상기 도 2 는 반도체소자의 고집적화에 따른 미세패턴의 형성 공정시 필요한 경우 요구되는 박막의 평탄화 공정으로 인하여 단차가 거의 제거되기 때문에 폴리실리콘과 같은 불투명층이 증착되는 경우 측정장비에서 측정마크를 인식할 수 없게 되는 경우가 유발된다.

도 3 은 상기 도 2 의 평면구조를 도시한 사진으로서, 안박스(31)만이 도시되며 바깥박스는 도시되지 않아 중첩도를 측정할 수 없게 된다.

상기한 도 1 내지 도 3 을 참조하여 설명한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여,

최근에는 불투명층(29)의 형성 공정 대신 투명층으로 대체하여 형성하거나 불투명층을 패터닝하여 바깥 박스를 형성하고 후속 공정으로 안박스를 형성하였다.

도 4 는 상기 도 2와 같은 구조로 형성하되, 불투명층(29) 대신 투명층(30)을 형성한 반도체소자의 측정마크를 도시한 단면도 및 평면도이다.

도 5 는 상기 도 2 와 같은 공정으로 불투명층(29)을 형성하고 별도의 노광마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 불투명층(29)을 식각하여 바깥박스를 형성한 다음, 중앙부에 안박스를 형성함으로써 박스인박스 형태의 중첩마크를 도시한 단면도 및 평면도이다.

도 6 은 상기 도 4 및 도 5 의 공정으로 형성되는 박스인박스 형태의 중첩마크를 도시한 평면 사진이다.

상기한 도 4 의 중첩마크는 셀부가 투명층(30)이 아닌 불투명층으로 증착될 경우 중첩마크 부분만 투명층을 증착할 수는 없으므로 중첩마크를 형성할 수 없는 문제점이 유발되고, 도 5 의 중첩마크는 별도의 노광마스크를 이용하여 바깥박스를 형성하여야 하기 때문에 공정이 복잡한 문제점이 있다.

소자의 완성단계에서 상기 별도의 노광마스크를 이용한 사진식각공정을 수반하는 경우 많은 파티클이 유발되거나 하부구조가 손상될 수 있어 소자의 특성이 열화될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여,

측정마크 영역의 위치에 보다 큰 트렌치를 형성하고 상기 트렌치에 측정마크를 형성하여 별도의 추가 식각공정없이 자기정렬적으로 단차를 갖는 측정마크를 형성함으로써 반도체소자의 제조 공정을 용이하게 하고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 반도체소자의 중첩마크 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b 는 종래기술에 제1실시예에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법을 도시한 단면도 및 평면도.

도 2 는 종래기술의 제2실시예에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법을 도시한 단면도 및 평면도.

도 3 은 상기 도 2 의 공정으로 형성된 중첩마크의 평면 사진.

도 4 는 종래기술의 제3실시예에 따른 반도체소자의 중첩마크를 도시한 단면도 및 평면도.

도 5 는 종래기술의 제4실시예에 따른 반도체소자의 중첩마크를 도시한 단면도 및 평면도.

도 6 은 상기 도 4 또는 도 5 에 의한 반도체소자의 중첩마크를 도시한 평면 사진.

도 7a 및 도 도 7b 는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법을 도시한 단면도 및 평면도.

도 8 은 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법을 도시한 단면도 및 평면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11,,21,41 : 반도체기판 13,23,45 : 하부절연층

15,25,47 : 도전층 17,31,53 : 안박스

27,49 : 층간절연막 29,51 : 불투명층

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법은,

반도체기판의 중첩마크 영역을 포함하는 트렌치를 형성하는 공정과,

상기 트렌치를 포함한 전체표면상부에 하부절연층을 소정두께 형성하고 바깥박스용 노광마스크를 이용하여 패터닝하는 공정과,

전체표면상부에 도전층을 소정두께 형성하고 그 상부에 소정두께의 층간절연막을 형성하는 공정과,

상기 층간절연막 상부에 불투명층을 형성하여 상기 하부절연층이 상기 트렌치 저부에서 형성하는 단차가 전사되어 구비되는 바깥박스를 형성하는 공정과,

상기 바깥 박스의 중앙부에 안박스를 형성하는 공정을 포함하는 것과,

상기 트렌치는 상기 바깥박스 영역보다 수 ㎛ 크게 형성하는 것을 제1특징으로 한다.

또한, 이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 중첩마크형성방법은,

반도체기판의 중첩마크 영역을 포함하는 트렌치를 형성하는 공정과,

상기 트렌치를 포함한 전체표면상부에 하부절연층을 소정두께 형성하고 바깥박스용 노광마스크를 이용하여 패터닝하는 공정과,

전체표면상부에 도전층을 소정두께 형성하고 그 상부에 소정두께의 층간절연막을 형성하는 공정과,

평탄화식각공정을 실시하여 상기 도전층 상부를 노출시키는 공정과,

전체표면상부에 불투명층을 형성하여 상기 하부절연층이 상기 트렌치 저부에서 형성하는 단차가 전사되어 구비되는 바깥박스를 형성하는 공정과,

상기 바깥 박스의 중앙부에 안박스를 형성하는 공정을 포함하는 것을 제2특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 7a 및 도 7b 는 본 발명에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법을 도시한 단면도로서, 상기 도 7b 의 상측에 중첩마크의 평면도가 도시된 것이다.

도 7a 를 참조하면, 반도체기판(41)에 트렌치(43)를 형성한다. 이때, 상기 트렌치(43)는 측정마크 영역보다 외측으로 수 ㎛ 크게 형성된 것으로, 5 ㎛ 이상이면 충분하다.

도 7b를 참조하면, 전체표면상부에 하부절연층(45)을 소정두께 형성하고 바깥박스를 패터닝하기 위한 노광마스크를 이용한 사진식각공정으로 식각하여 상기 트렌치(43) 저부를 노출시킨다.

전체표면상부에 도전층(47)을 증착하고 그 상부에 층간절연막(49)을 형성한다.

전체표면상부에 감광막(도시안됨)을 매립하고 상기 도전층(47)을 식각장벽으로 하는 평탄화식각공정으로 상기 층간절연막(49)을 식각하고 상기 감광막을 제거한다. 이때, 상기 평탄화식각공정은 감광막의 매립 공정없이 실시할 수도 있다.

전체표면상부에 불투명층(51)을 증착한다. 이때, 상기 불투명층(51)은 상기 트렌치(45) 내부의 상기 하부절연층(45) 단차로 인하여 상기 트렌치(45) 내부에서 단차를 갖는 바깥박스 구조로 형성된다.

상기 불투명층(51) 상에 안박스(53)를 형성한다.

도 8 은 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법을 도시한 단면도 및 평면도로서, 상기 도전층(47) 형성공정의 후속 공정을 달리하여 실시한 것이다.

도 8을 참조하면, 상기 도전층(47)의 증착공정후 층간절연막(49)을 전체표면상부에 소정두께 형성하고 별도의 평탄화식각공정없이 상기 층간절연막(49) 상부에 불투명층(51)을 형성함으로써 바깥 박스를 형성한다.

상기 불투명층(51)이 이루는 바깥박스 내에 안박스(53)를 형성한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체소자의 중첩마크 형성방법은, 반도체기판에 박스인박스 형태의 측정마크 영역보다 큰 트렌치를 형성하고 그내부에 단차를 갖는 하부절연층을 형성한 다음, 후속 공정을 진행하여 별도의 추가 마스크를 이용한 식각공정 없이 측정마크를 형성함으로써 반도체소자의 제조 공정을 용이하게 하고 그에 따른 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키며 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 반도체기판의 중첩마크 영역을 포함하는 트렌치를 형성하는 공정과,

   상기 트렌치를 포함한 전체표면상부에 하부절연층을 소정두께 형성하고 바깥박스용 노광마스크를 이용하여 패터닝하는 공정과,

   전체표면상부에 도전층을 소정두께 형성하고 그 상부에 소정두께의 층간절연막을 형성하는 공정과,

   상기 층간절연막 상부에 불투명층을 형성하여 상기 하부절연층이 상기 트렌치 저부에서 형성하는 단차가 전사되어 구비되는 바깥박스를 형성하는 공정과,

   상기 바깥 박스의 중앙부에 안박스를 형성하는 공정을 포함하는 반도체소자의 중첩마크 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 트렌치는 상기 바깥박스 영역보다 수 ㎛ 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 중첩마크 형성방법.
3. 반도체기판의 중첩마크 영역을 포함하는 트렌치를 형성하는 공정과,

   상기 트렌치를 포함한 전체표면상부에 하부절연층을 소정두께 형성하고 바깥박스용 노광마스크를 이용하여 패터닝하는 공정과,

   전체표면상부에 도전층을 소정두께 형성하고 그 상부에 소정두께의 층간절연막을 형성하는 공정과,

   평탄화식각공정을 실시하여 상기 도전층 상부를 노출시키는 공정과,

   전체표면상부에 불투명층을 형성하여 상기 하부절연층이 상기 트렌치 저부에서 형성하는 단차가 전사되어 구비되는 바깥박스를 형성하는 공정과,

   상기 바깥 박스의 중앙부에 안박스를 형성하는 공정을 포함하는 반도체소자의 중첩마크 형성방법.