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KR19980065713A - Method for manufacturing semiconductor device with improved step - Google Patents

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KR19980065713A
KR19980065713A KR1019970000826A KR19970000826A KR19980065713A KR 19980065713 A KR19980065713 A KR 19980065713A KR 1019970000826 A KR1019970000826 A KR 1019970000826A KR 19970000826 A KR19970000826 A KR 19970000826A KR 19980065713 A KR19980065713 A KR 19980065713A
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KR
South Korea
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pattern
semiconductor device
edge portion
wafer
mechanical polishing
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Withdrawn
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KR1019970000826A
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Korean (ko)
Inventor
백철호
Original Assignee
김광호
삼성전자 주식회사
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Publication date
Application filed by 김광호, 삼성전자 주식회사 filed Critical 김광호
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Abstract

화학기계적 연마(CMP) 공정에서 패턴의 밀도 차이에서 발생하는 문제점을 개선할 수 있는 단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법에 관하여 개시한다. 이를 위하여 본 발명은, 반도체 기판에 칩이 형성되는 중앙부와 더미칩이 형성되는 가장자리부에도 게이트 패턴 및 비트라인을 형성하는 단계와, 상기 중앙부와 가장자리부에 절연막을 형성하여 가장자리부의 단차를 보상하는 단계와, 상기 절연막이 형성된 웨이퍼를 화학기계적 연마를 진행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.Disclosed is a method of manufacturing a semiconductor device having improved steps, which can improve a problem caused by a difference in density of a pattern in a chemical mechanical polishing (CMP) process. To this end, the present invention comprises the steps of forming a gate pattern and a bit line on the center portion where the chip is formed on the semiconductor substrate and the edge portion where the dummy chip is formed, and forming an insulating film on the center portion and the edge portion to compensate for the step difference of the edge portion. And chemical mechanical polishing the wafer on which the insulating film is formed.

Description

단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법.A method of manufacturing a semiconductor device having improved step.

본 발명은 반도체 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 화학기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 공정에서 패턴의 밀도 차이에서 발생하는 문제점을 개선할 수 있는 단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device having improved steps, which can improve a problem caused by a difference in density of a pattern in a chemical mechanical polishing (CMP) process. will be.

반도체 소자의 제조기술이 발전함에 따라 반도체 소자의 크기는 점차 작아지고 그 수직구조는 더욱 복잡해지고 있다. 이에 대응해서 포토리소그래피(Photolithography) 공정에서 스텝퍼(stepper)의 고성능화가 필요하고 렌즈의 개구수 증대와 노광공정에서 빛의 단파장화가 진행됨으로 인하여 초점심도(DOF: Depth Of Focus)가 얕아지기 때문에, 반도체 소자의 표면에 단차가 있으면 충분한 해상도를 얻을 수 없게 된다. 이에 따라, 표면 요철과 단차 해소를 위하여 반도체 소자의 표면에 대하여 글로벌(Global) 평탄화가 필요하게 되었고, 글로벌(Global) 평탄화 방법중 하나인 화학기계적 연마(CMP) 기술이 점점 각광을 받고 있다.As the manufacturing technology of semiconductor devices develops, the size of semiconductor devices becomes smaller and the vertical structure thereof becomes more complicated. In response, high performance of stepper is required in the photolithography process, and the depth of focus becomes shallow due to the increase in the numerical aperture of the lens and the short wavelength of light in the exposure process. If there is a step on the surface of the device, sufficient resolution cannot be obtained. Accordingly, in order to eliminate surface irregularities and steps, global planarization of the surface of the semiconductor device is required, and a chemical mechanical polishing (CMP) technique, which is one of the global planarization methods, has been in the spotlight.

화학기계적 연마(CMP)는 에치백(etchback)과 비교하여 공정의 간단성, 저렴한 비용, 파티클(particle)을 적게 발생하는 이점 등으로 많은 분야에서 응용되지만, 다른 몇 가지 문제점을 야기하기도 한다.Chemical mechanical polishing (CMP) is applied in many applications because of the simplicity of the process compared to etchback, low cost, and the advantages of generating fewer particles, but also causes some other problems.

도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.

도 1을 참조하면, 웨이퍼 상에 다이(Die)가 형성되는 모양을 나타낸 평면도이다. 상기 웨이퍼의 평면도를 참조하여 웨이퍼(1)에 칩이 형성되는 중앙부(3)와 더미칩(7)이 형성되는 가장자리부(5)를 설명하기로 한다. 통상 웨이퍼는 형성하고자 하는 칩(Chip)의 크기에 따라서 수백에서 수천개의 사각형 칩(다이라고도 부름)이 형성되는데 웨이퍼의 중앙부(3)에는 이러한 칩들이 아무런 손상이 없이 형성되게 되지만, 가장자리부(5)에는 사각형을 완전히 갖추지 못한 더미칩(7)이 발생하게 된다. 통상, 반도체 소자의 제조공정에서 이러한 더미칩(dummy, 7)이 발생하는 가장자리부(5)에는 사진공정에서 패턴을 형성하지 않는다.Referring to FIG. 1, a plan view illustrating a die formed on a wafer. A center portion 3 in which chips are formed on the wafer 1 and an edge portion 5 in which the dummy chips 7 are formed will be described with reference to the plan view of the wafer. Typically, a wafer is formed of hundreds to thousands of square chips (also called dies) according to the size of the chip to be formed. In the center portion 3 of the wafer, these chips are formed without any damage, but the edge portion 5 ) Will generate a dummy chip (7) that is not fully equipped with a square. In general, a pattern is not formed in the edge portion 5 in which the dummy chips 7 are generated in the manufacturing process of the semiconductor device.

도 2는 게이트 패턴의 형성공정에서 상술한 바와 같이 더미칩이 위치하는 영역에 게이트 패턴을 형성하지 않았을 때, 이로 인하여 발생된 단차를 나타낸 단면도이다. 상술한 더미칩이 발생하는 영역에서 형성된 단차는 후속공정으로 수행되는 화학기계적 연마(CMP) 공정에서 중앙부에 있는 정상적인 칩의 패턴에 손상을 주거나, 단차가 심한 영역에서는 포토레지스트가 흘러내림으로 인한 문제점이 발생하고 있다. 도면에서 참조부호 10은 정상적인 칩이 형성되는 중앙부를, 12는 더미칩이 형성되는 가장자리부(12)를, 14는 반도체 기판을 식각한 트랜치 영역을, 16은 게이트 패턴을, 18은 게이트 패턴에 의해 형성된 단차를 평탄화하기 위한 절연막을, 11은 반도체 기판을 각각 가리킨다. 하지만, 가장자리부(12)에는 패턴이 형성되지 않음으로 인하여 단차가 형성된 것을 알 수 있다.2 is a cross-sectional view illustrating a step generated when a gate pattern is not formed in a region where a dummy chip is located as described above in the process of forming a gate pattern. The step formed in the area where the dummy chip is generated may damage the normal chip pattern in the center part in the chemical mechanical polishing (CMP) process, which is performed in a subsequent process, or the photoresist may flow in the area where the step is severe. This is happening. In the drawing, reference numeral 10 denotes a central portion where a normal chip is formed, 12 denotes an edge portion 12 on which a dummy chip is formed, 14 denotes a trench region in which a semiconductor substrate is etched, 16 denotes a gate pattern, and 18 denotes a gate pattern. 11 denotes an insulating film for flattening the step formed by the semiconductor substrate. However, it can be seen that a step is formed because the pattern is not formed at the edge portion 12.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패턴이 형성되지 않는 웨이퍼의 가장자리부에도 패턴을 형성하여 웨이퍼에 형성된 패턴의 밀도 차이로 발생하는 화학기계적 연마공정에서의 문제점을 해결할 수 있는 단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to form a pattern on the edge of the wafer that does not form a pattern of the semiconductor device that improves the step that can solve the problem in the chemical mechanical polishing process caused by the difference in density of the pattern formed on the wafer It is to provide a manufacturing method.

도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 의하여 단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.3 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having improved steps according to the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명Brief description of symbols for the main parts of the drawings

100: 반도체 기판, 102: 트랜치,100: semiconductor substrate, 102: trench,

104: 게이트 패턴, 106: 제1 절연막,104: gate pattern, 106: first insulating film,

108: 웨이퍼 가장자리부, 110: 웨이퍼 중앙부,108: wafer edge portion, 110: wafer center portion,

112: 비트라인 패턴, 114: 제2 절연막,112: bit line pattern, 114: second insulating film,

116: 커패시터 패턴, 118: 제3 절연막116: capacitor pattern, 118: third insulating film

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 기판에 칩이 형성되는 중앙부와 더미칩이 형성되는 가장자리부에도 게이트 패턴 및 비트라인을 형성하는 단계와, 상기 중앙부와 가장자리부에 절연막을 형성하여 가장자리부의 단차를 보상하는 단계와, 상기 절연막이 형성된 웨이퍼를 화학기계적 연마를 진행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises the steps of forming a gate pattern and a bit line on the center portion where the chip is formed on the semiconductor substrate and the edge portion where the dummy chip is formed, and forming an insulating film on the center portion and the edge portion Comprising a step of compensating the step difference, and the step of performing a chemical mechanical polishing of the wafer on which the insulating film is formed.

본 발명에 따르면, 웨이퍼의 가장자리에도 더미 패턴을 형성하여 화학기계적 연마(CMP) 공정에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.According to the present invention, a dummy pattern may also be formed on the edge of the wafer to solve the problems occurring in the chemical mechanical polishing (CMP) process.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.3 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having improved steps according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 반도체 소자의 제조공정중, 게이트 패턴을 형성하고, 절연막을 적층하고, 화학기계적 연마공정을 진행하는 공정에서 웨이퍼의 가장자리부에 더미패턴을 형성하였을 때의 단면도이다. 상세히 설명하면, 반도체 기판(100)에 트랜치(102)를 형성하고, 게이트 패턴(104)을 형성한다. 이어서, 상기 게이트 패턴을 형성하는 과정에서 발생하는 단차를 평탄화하기 위한 제1 절연막(106)을 형성한다. 본 발명에서는 웨이퍼의 가장자리부(108)에도 중앙부(110)와 동일하게 더미 게이트 패턴을 형성하여 화학기계적 연마공정에서 단차로 인하여 발생하는 오차를 억제하고, 중앙부(110)에 있는 게이트 패턴(104)이 제1 절연막(106)의 화학기계적 연마공정에서 손상되는 문제점을 방지할 수 있다.3 is a cross-sectional view when a dummy pattern is formed at an edge portion of a wafer in a process of forming a gate pattern, stacking an insulating film, and performing a chemical mechanical polishing process in a semiconductor device manufacturing process. In detail, the trench 102 is formed in the semiconductor substrate 100, and the gate pattern 104 is formed. Subsequently, a first insulating layer 106 is formed to planarize a step generated in the process of forming the gate pattern. In the present invention, the dummy gate pattern is formed on the edge portion 108 of the wafer in the same manner as the center portion 110 to suppress the error caused by the step in the chemical mechanical polishing process, and the gate pattern 104 in the center portion 110. The problem of damage in the chemical mechanical polishing process of the first insulating film 106 can be prevented.

도 4를 참조하면, 반도체 소자의 제조공정중, 비트라인 패턴을 형성하고 절연막을 적층하고 화학기계적 연마공정을 진행하는 공정에서 웨이퍼의 가장자리부에 더미패턴을 형성하였을 때의 단면도이다. 상세히 설명하면, 상기 도 3의 결과물에 이중 콘택홀을 형성하고 비트라인 패턴(112)을 형성한 후, 제2 절연막(114)을 형성하였을 때의 단면도이다. 여기서 웨이퍼의 가장자리부(108)에 더미 비트라인 패턴(112)을 형성하였기 때문에 제2 절연막(114)의 화학기계적 연마공정에서 중앙부(110)에 있는 비트라인 패턴(112)이 손상되는 문제점을 방지할 수 있다.4 is a cross-sectional view of a dummy pattern formed at an edge of a wafer in a process of forming a bit line pattern, stacking an insulating layer, and performing a chemical mechanical polishing process in a semiconductor device manufacturing process. In detail, the cross-sectional view when the second insulating layer 114 is formed after the double contact hole and the bit line pattern 112 are formed in the resultant of FIG. 3. Since the dummy bit line pattern 112 is formed at the edge portion 108 of the wafer, the bit line pattern 112 at the center portion 110 may be prevented from being damaged during the chemical mechanical polishing process of the second insulating layer 114. can do.

도 5를 참조하면, 상기 도 4의 결과물 상에 콘택홀을 형성하고 커패시터 패턴(116)을 형성하고 그 상부에 제3 절연막(118), 예컨대 불순물이 도핑되지 않은 글라스(USG: Undoped Silica Glass)를 형성하였을 때의 단면도이다. 도 3과 도 4의 공정에서 게이트 패턴(104)과 비트라인 패턴(112)을 형성하면서 충분히 단차를 보상하였기 때문에 커패시터 패턴(116)을 형성하기 위한 콘택홀의 사진공정에서 포토레지스트가 웨이퍼의 가장자리부(108)로 흘러내리는 문제점을 해결할 수 있다. 이때, 제3 절연막(118)을 충분한 두께인 3500∼5000Å으로 형성하여 최종적인 제3 절연막의 화학기계적 연마공정에서 중앙부의 패턴들이 손상되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 5, a contact hole is formed on the resultant of FIG. 4, and a capacitor pattern 116 is formed, and a third insulating layer 118, for example, an undoped silica glass (USG), is formed thereon. It is sectional drawing when formed. Since the step difference is sufficiently compensated while the gate pattern 104 and the bit line pattern 112 are formed in the processes of FIGS. 3 and 4, the photoresist is formed at the edge of the wafer in the photolithography process of the contact hole for forming the capacitor pattern 116. The problem that flows down to (108) can be solved. In this case, the third insulating film 118 may be formed to have a sufficient thickness of 3500 to 5000 mm 3 to prevent damage to the central portion of the pattern during the final chemical mechanical polishing process of the third insulating film.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 반도체 소자의 제조공정에서 웨이퍼의 가장자리에도 더미패턴을 형성하여 화학기계적 연마(CMP) 공정에서 발생하는 평탄화 오차를 억제할 수 있고, 화학기계적 연마공정에서 웨이퍼의 중앙부에 있는 칩에 형성된 패턴이 손상되는 문제점을 방지하고, 사진공정에서 포토레지스트가 단차가 낮은 쪽으로 흘러내리는 문제점을 해결할 수 있는 단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법을 실현할 수 있다.Therefore, according to the present invention described above, a dummy pattern is formed on the edge of the wafer in the manufacturing process of the semiconductor device to suppress the planarization error generated in the chemical mechanical polishing (CMP) process, the center portion of the wafer in the chemical mechanical polishing process A method of manufacturing a semiconductor device having improved steps can be realized, which prevents a problem that a pattern formed on a chip in the chip is damaged and solves a problem in which a photoresist flows down to a lower step in a photographic process.

Claims (1)

반도체 기판에 칩이 형성되는 중앙부와 더미칩이 형성되는 가장자리부에도 게이트 패턴 및 비트라인을 형성하는 단계; 상기 중앙부와 가장자리부에 절연막을 형성하여 가장자리부의 단차를 보상하는 단계; 및 상기 절연막이 형성된 웨이퍼를 화학기계적 연마를 진행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 단차를 개선한 반도체 소자의 제조방법.Forming a gate pattern and a bit line on a center portion where a chip is formed and an edge portion where a dummy chip is formed on a semiconductor substrate; Forming an insulating film on the center portion and the edge portion to compensate for the step difference of the edge portion; And chemical mechanical polishing the wafer having the insulating film formed thereon.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100335770B1 (en) * 1999-06-25 2002-05-09 박종섭 Method of manufacturing a semiconductor device
KR100739288B1 (en) * 2001-06-29 2007-07-12 매그나칩 반도체 유한회사 Manufacturing Method of Semiconductor Device
KR20210021227A (en) * 2019-08-16 2021-02-25 삼성전자주식회사 Semiconductor device with support pattern

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Patent event code: PA01091R01D

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Patent event date: 19970114

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