(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一様性及び平坦性が改善されストリンガを生じる蓋然性が低下した表面を有するＩＣウエハを作る方法であって、
複数のダイを含み前記表面の周辺部の内側に配置されたダイ領域と、前記ダイ領域の外側に配置され前記表面の前記ダイ領域に隣接する周辺領域と、前記周辺領域の外側周縁部を画定するエッジ・ビードとを有する前記表面上に、ポリシリコン又はメタライゼーション層を積層するステップと、
前記ポリシリコン又はメタライゼーション層の上にフォトレジスト層を積層するステップと、
その後、一群の隣接するダイのフィールドを指定するステップと、ステッパ・カメラ・レンズのシャッタ・ブレードの開口を調整することなく、前記フォトレジスト層を放射に露光させ、前記ダイ領域の中央部分にあり前記複数のダイを形成するように前記フィールドにより指定されたエリアの上にマスクを定義するステップとを、与えられたフィールドに適合するすべてのダイが露光されるまで行うステップと、
その後、前記ステッパ・カメラ・レンズのシャッタ・ブレードの開口を、前記ダイ領域のエッジ・ダイの部分及び部分的なダイのために指定された前記周辺領域の特定の一部分が印刷されるように、調整するステップと、前記フォトレジスト層を放射に露光させ、前記表面の、前記ダイ領域の前記エッジ・ダイの部分及び前記周辺領域の前記特定の一部分において同時に前記マスクを定義するステップとを、すべての前記エッジ・ダイと前記周辺領域上のすべての前記特定の一部分が露光されるまで行うステップと、
前記周辺領域における前記フォトレジストのマスクされていない部分の下にある前記ポリシリコン又はメタライゼーション層を前記表面の前記ダイ領域と共にエッチングして、前記周辺領域上の物質の堆積を制限し、よって、前記マスクされている部分の下に金属接点領域を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記ダイ領域の中央部分における前記フォトレジスト層を露光させるステップは、全体のフィールドを光源に同時に露光して前記マスクのイメージを印刷するステップを含み、前記フィールドは、４又は９のダイの集合のためのパターンであることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
フォトレジストの前記パターニングされた層を除去するステップと、
前記表面の前記ダイ領域と前記周辺領域との上に誘電層を積層するステップと、
前記誘電層を積層するステップの後に、前記ウエハ表面に化学的機械的研磨を施して前記誘電層を平坦化することにより、前記誘電層の前記ウエハ表面に対する高さが、前記ダイ領域と前記周辺領域とに亘って実質的に等しくなるようにするステップと、
前記誘電層を放射に露光して前記ダイ領域にマスクを定義するステップと、
前記誘電層を放射に露光して前記周辺領域に前記マスクを定義するステップと、
前記周辺領域における前記誘電層のマスクされていない部分の下にあるエリアを、前記表面の前記ダイ領域と共にエッチングして前記周辺領域上の物質の堆積を制限し、よって、前記金属接点領域まで延長するバイアを形成するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
前記ウエハの前記表面の上に導電層を積層することにより、前記導電層の一部分が前記バイアの内部に積層して導電性プラグを形成するステップと、
前記導電層を積層するステップの後に、前記ウエハ表面に化学的機械的研磨を施して前記ダイ領域及び前記周辺領域のオープン・エリアにおける前記導電層を実質的に除去することにより、ストリンガが形成されないようにするステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、前記導電層はタングステン又はアルミニウムを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一様（uniform）で平坦（planar）な集積回路（ＩＣ）ウエハ表面を提供し、その表面からタングステン・ストリンガを除去する方法に関する。更に詳しくは、本発明は、これらの目的を達成するためのフォトリソグラフィ及びエッチング手順に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図１は、アクティブなダイ領域１２と周辺領域１４とを有する典型的な半導体ウエハ１０の平面図である。ＭＯＳ型のトランジスタ・デバイスなどのトランジスタ・デバイスは、ダイ領域１２を構成するＩＣ（ダイ）の中に位置している。周辺領域１４、又は、「除外ゾーン」（exclusion zone）として知られている領域は、ダイ領域１２を包囲しているウエハの部分である。周辺領域１４は、比較的大きくなる傾向があり、典型的には、ウエハ１０のエッジから（半径方向に）約１ｃｍ又はそれ以上である。
【０００３】
ＩＣ製造プロセスの終了時までに、この周辺領域は、ダイ領域１２と比較して、典型的には、３から５マイクロメートル（μｍ）高くなることがわかっている。ダイ領域１２と周辺領域１４との高さの差は、従来型のウエハ製造プロセスの間の周辺領域１４における物質の堆積（material build-up）の結果として生じている。
【０００４】
ほとんどのＩＣウエハ製造プロセスは、「フロント・エンド」ステップと、「バック・エンド」ステップとに分けることができる。フロント・エンドのステップは、一般的には、ソース及びドレイン領域、ゲート、絶縁領域などの実際のトランジスタの構成要素を形成するのに必要なステップを含む。バック・エンドのステップは、一般的に、フロント・エンドにおける処理によって形成された種々のトランジスタを配線接続（ワイアリング）することによって、回路を作るのに必要なプロセス・ステップを含む。ウエハ表面の周辺領域における物質の堆積は、主に、バック・エンド・ステップの結果として生じる。
【０００５】
図２から図１１には、典型的なバック・エンド・ステップを実行され、その結果として周辺領域に物質の堆積を生じる半導体ウエハ表面の断面図が示されている。例えば、ＭＯＳトランジスタの構成要素は、半導体表面の近くに形成されるが、図解を単純化するために示されていないことに注意してほしい。
【０００６】
従来型のウエハ製造プロセスによると、例えばポリシリコン層であるゲート層が、ダイ領域と周辺領域とを含む半導体ウエハ表面上にブランケット積層される。次に、ウエハ表面の一部分が、例えば、種々のトランジスタ構成要素を接続するゲート電極及びゲート・レベル・ジャンパが形成されるべき位置において、適切にマスクされる。図２には、ウエハ１０の表面の上に積層（デポ）されたポリシリコンを異方性エッチングすることによって形成されるポリシリコン構造１６が示されている。ダイ領域１２におけるポリシリコン層は、必要に応じてエッチングされるが、周辺領域１４におけるポリシリコン層の実質的な量が、エッチングされずに残存する。周辺領域１４がエッチングされずに残るのは、主に、ダイ領域において行われダイを形成するフォトレジスト層のパターニングが、ダイが存在しない周辺領域では行われないからである。
【０００７】
ポリシリコン構造１６が形成された後で、図３に示すように、誘電層１８が、図１のウエハ表面全体の上に同等に（conformally）デポされ、ポリシリコン構造１６を後続のメタライゼーション層から絶縁する。誘電層１８は、ウエハ製造技術においては、通常は、層間誘電体１（inter layer dielectric =ILD1）と称される。図４には、誘電層１８が、化学的機械的研磨法などのプロセスによって平坦化される様子が示されている。この際には、ウエハは、ホルダに上下逆に固定され、パレットに固定され反対方向に回転している研磨パッドに押しつけながら回転させる。ウエハの層を分解して平坦化することができる化学的成分と層を物理的に除去して平坦化を行う研磨剤とを含むスラリが、ウエハと研磨パッドとの間に流れ込む。
【０００８】
平坦化の間には、エッチングされる金属ラインの上にある誘電体の幅の狭い隆起は、ほとんど完全に除去され、平坦化された誘電層１９を形成するが、他方で、周辺領域における物質の除去は、比較的僅かである。ダイ領域における誘電層１９は、従って、比較的低いレベルまで平坦化されるが、周辺領域における誘電層の部分１８は、高さが高いままで残ることになる。この理由は、周辺領域における誘電層１８は、ゲート層１６のエッチングされていない部分の上に積層されたままで残留するからである。
【０００９】
次に、フォトレジスト層を形成し従来型のフォトリソグラフィ技術を用いてこのフォトレジスト層をパターニングすることによって、誘電層１９の上側表面にバイア・マスクが形成される。このバイア・マスクは、バイア、すなわち、ポリシリコン構造１６と後続のメタライゼーション層との間の相互接続が形成されるべき領域を定義する。図５には、誘電層１９における実際のバイア２０の形成が示されている。このようなバイアは、典型的には、プラズマ支援エッチングによって形成される。
【００１０】
図６に示されているように、例えばタングステン又はアルミニウムなどの導電層２２が、次に、ウエハ表面の全体の上にデポされて、図５のバイア２０を充填する。次に、導電性プラグ２４が、図７に示されているように、ウエハ表面の全体に上述のＣＭＰを行うことによって、形成される。ＣＭＰの間には、ウエハ表面のダイ領域では、充分な物質の除去がなされ、オープン・エリアにおいて導電層２２が除去されて、導電性プラグ２４が形成される。しかし、周辺領域では、例えば、ポリシリコン構造１６やＩＬＤ１である集積した堆積物が研磨プロセスを阻害する。これは、研磨パッドが周辺領域では上昇してしまい、ダイ領域の場合よりも、単位面積当たりに加わる研磨圧力が低くなるからである。その結果として、導電層２２は、部分的に、ＣＭＰのプロセスの間に、周辺領域では物質の除去が適切に行われず、従って、周辺領域では、導電層２２のかなりの部分が平坦化されていない誘電層１８の上に残ることになる。周辺領域におけるこの残留した導電層は、上述したようにタングステンなどを含むが、「タングステン・ストリンガ」（tungsten stringer）として広く知られており、以下で論じられる。
【００１１】
図８は、第１のメタライゼーション層（Ｍ１）２６であり、これは、典型的には、ＩＣ製造技術において広く知られているように、スパッタリング又はＣＶＤによって、ウエハ表面の全体にデポされる。図９では、メタライゼーション２６がパターニングされ（ダイ領域だけ）、後に述べるように、ライン２８が形成される。この図に示されているように、周辺領域の近傍では、ライン２８の１つが、タングステン・ストリンガ２２に接触している。連続性の維持のために、ライン２８がタングステン・ストリンガ２２に非常に近接する又は接触することの影響を、次に、詳細に説明する。
【００１２】
ライン２８は、典型的には、種々のトランジスタの構成要素の間の接続から成るネットワークを形成する。ラインの厳密なレイアウトは、特定のＩＣ又はＡＳＩＣの設計によって、決定される。最初に、フォトレジストなどのマスクをデポしダイ領域のマスクだけを光に露光させ、後続のエッチング・ステップにおいて作られる金属ラインのパターンを定義することによって、パターニングが行われる。次に、図９によると、ダイ領域における下位にある第１のメタライゼーション層が、反応性イオン・エッチング（reactive ion etching = RIE）などのプラズマ・プロセスによってエッチングされ、ライン２８が形成される。
【００１３】
エッチングの後で、フォトレジストが除去され、層間誘電体２（ＩＬＤ２）又は金属間誘電体（ＩＭＤ）と称される別の誘電層３２が、ウエハ表面全体の上に同等にデポされ、そして、ダイ領域において平坦化され、図１０に示されているように、平坦化された誘電層３４が形成される。誘電層３２は、典型的には、ＣＭＰによって平坦化される。しかし、周辺領域における、例えば、ポリシリコン構造１６、ＩＬＤ１及びＭ１などの集積した堆積物が、研磨プロセスを実質的に低下させる。これは、研磨パッドが、周辺領域では、かなり上昇してしまうからである。結果的に、研磨の後でも、ウエハ表面には、表面トポグラフィの著しい変動がある。
【００１４】
図１１に示されているように、バイア３６が、既に図５との関係で上述したように、誘電層３４において形成される。不運にも、周辺領域の近傍では、バイア３６’は、図１１に示されるように、ライン２６に接触するまでは延長していない。このようなバイアの形成及びその影響を、次に、詳細に述べることにする。
【００１５】
これらのバイアは、次に、導電層によって充填され、図７との関係で既に述べたように、ダイ領域においてエッチングされ、導電性プラグが形成される。周辺領域におけるエッチングされていない導電層は、平坦化されていない誘電層３２の上にデポされており、これは、堆積物の集積を更に悪化させる。
【００１６】
当業者であれば、このようにして、誘電層やメタライゼーション層を、更にウエハ表面の上に作ることができることを理解するはずである。また、メタライゼーション及び誘電物質から成る層が次々に形成されるにつれて、ウエハ表面の周辺領域は、そのような複数の層の著しい堆積又は集積を被ることになる。この結果として、「ステップ・プロファイル」が生じる。すなわち、上述した種々の層が、周辺領域においてスタック構造を形成する。
【００１７】
都合の悪いことに、ウエハ製造の従来型の方法には、上述したように、いくつかの欠点が存在する。これらの欠点は、ウエハ表面の周辺領域における物質の堆積によって生じることがこの技術分野で広く知られており、陰影（シャドウ）効果（shadow effects）と称されている。図１を再び参照すると、この図には、周辺領域１４に隣接するエッジ・ダイ１００が示されている。従って、エッジ・ダイの少なくとも１つの側面は、周辺領域の著しい物質の堆積に隣接している。図１２には、エッジ・ダイ１００が拡大されて示されており、関心対象の領域の詳細を明らかにしている。この図に示されているように、エッジ・ダイ１００は、ダイの周囲を囲んで、複数のボンド・パッド１０２を有している。従って、いくつかのボンド・パッド１０２は、周辺領域の堆積物に包囲されている。
【００１８】
第１の短所の例を挙げると、図１１のエッチング・ステップが実行されバイアが形成される前に、周辺領域における物質の堆積が原因となって、ＩＬＤ２の平坦化が不完全になることがある。特に周辺領域に近接する部分における表面トポグラフィの変動は、ウエハ表面がＣＭＰを受けた後でも、明らかである。結果的に、後続のフォトリソグラフィでの露光が、周辺領域に近いバイアに対するマスクを形成する際の画像化の間に、不均衡な被写界深度（ＤＯＦ）によって制限され、従って、バイアを形成するエッチング・ステップが、著しい影響を被る。
【００１９】
別の例としては、周辺領域における物質の堆積のために、エッチングが周辺領域軒閣ではＩＬＤ２の中へ充分に進行せず、それによって、バイアが、図１１に示すように、下位のメタライゼーション層に接触するのに充分な程度まで延長しないことがある。下位のメタライゼーションとの接触を確立するためには、ダイ領域におけるバイアは、典型的には、誘電層の中へ、４０００Å程度エッチングされる。しかし、表面が一様でないことにより、周辺領域の近くのバイアは、下位のメタライゼーションとの接触を確立するためには、７０００Å程度まで距離のエッチングが必要となる。従って、ＩＬＤ２がエッチングを受けバイアが掲載される際には、ボンド・パッドや周辺領域の近傍に位置するそれ以外の構造への接続が下位のメタライゼーションまで完全に延長せず、従って、ダイの全体が動作不能となる例が観察されてきた。過剰なエッチングを行えば下位のメタライゼーションとの接触を形成することができるが、そうすると、プロセス制御の損失、致命的な寸法の変動、横方向のエッチングなどの副作用も生じてしまうことになる。
【００２０】
更に別の例としては、周辺領域の近傍の導電性のライン２８の形成によって、図９に示すように、タングステン・ストリンガとの望まない接触が生じ、短絡を引き起こし、エッジ・ダイが動作不能になることがある。これらの例は、従来型のウエハ製造プロセスにおいて周辺領域が高くなってしまうことの結果として生じるいくつかの問題点を示している。これらの問題点は、それぞれが、ダイ製造プロセスの歩留まりを低下させる。
【００２１】
必要とされるのは、特に、周辺領域の近傍において、ＩＣウエハ表面上でダイを効果的に製造し、ダイの歩留まりを向上させることである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の１つの側面によれば、一様性及び平坦性が改善されストリンガを生じる蓋然性が低下した集積回路（ＩＣ）ウエハの設計が提供される。このＩＣウエハは、次の構成要素を含む。すなわち、表面の内側の領域において定義され複数のダイを含むダイ領域と、ダイ領域の外側において表面の周辺部を囲んで定義される周辺領域と、周辺領域上に形成され、追加的な表面エリアが前記周辺部を超えて利用可能である場合に完全となる１又は複数の部分的なダイと、である。この部分的なダイは、ウエハの全体の一様性及び平坦性が改善されストリンガが生じる蓋然性が低下するように、前記周辺領域上の物質の堆積（material build-up）を有効に制限し、ほぼ完全な有用なダイとなる。
【００２３】
周辺領域の少なくとも一部分には、エッジ・ダイ、すなわち、周辺領域に隣接するダイに隣接する部分的なダイが存在する。ある実施例では、エッジ・ダイは、周辺領域における物質の堆積から実質的に隔たった（removed from）ボンド・パッドに包囲される。従って、ダイの非平坦性の問題は、回避される。ＩＣウエハ表面のエッジ・ダイは、周辺領域及びダイ領域の上に配置されておりこれらの周辺領域及びダイ領域の全体でウエハ表面に対して実質的に同じ高さを有する少なくとも１つの誘電層を含む。エッジ・ダイは、導電層に接続するための導電性プラグを含み得る。この導電性プラグは、すべてが、誘電層を通過して延長して下位の導電層に接触する。本発明によるＩＣウエハでは、周辺領域及びエッジ・ダイ上に、ストリンガが存在しない。
【００２４】
本発明の別の側面によれば、一様性及び平坦性が改善されストリンガを生じる蓋然性が低下した表面を有するＩＣウエハを作る方法が提供される。この方法は、であって、表面の周辺部の内側に配置された複数のダイを含むダイ領域と、ダイ領域の外側に配置されこの表面のダイ領域に隣接する周辺領域とを有する表面上に、ポリシリコン又はメタライゼーションの層を積層（デポ）するステップと、メタライゼーション層の上にフォトレジスト層を積層するステップと、フォトレジスト層を放射に露光させ、ダイ領域にあり複数のダイを形成するように指定されたエリアの上にマスクを定義するステップと、フォトレジスト層の少なくとも一部分を放射に露光させ、ウエハ表面の周辺領域においてマスクを定義するステップと、周辺領域におけるフォトレジストのマスクされていない部分の下にあるメタライゼーション層を表面のダイ領域と共にエッチングして、周辺領域上の物質の堆積を制限し、マスクされている部分の下に金属接点領域を形成するステップと、を含む。
【００２５】
上述の方法は、ステッパ・カメラ・レンズのシャッタ・ブレードの開口を、周辺領域のほんの僅かな部分が印刷されるように、調整するステップを更に含み得る。また、周辺領域におけるフォトレジスト層を露光させるステップは、全体のフィールドを、すなわち、複数の（典型的には４つから９つの）ダイの集合のパターンを、光源に同時に露光してマスクのイメージを印刷するステップを含み得る。
【００２６】
フォトレジスト層を露光してダイ領域におけるあるエリア上にマスクを定義するステップは、フォトレジスト層の少なくとも一部分を露光して表面の周辺領域においてマスクを定義するステップよりも前に行われ得る。また、これらの２つの露光ステップは、同時に実行され得る。周辺領域におけるフォトレジスト層の少なくとも一部分を露光するステップは、フォトレジスト層の実質的な部分を露光して周辺領域におけるマスクを定義するステップを含み得る。上述の方法は、更に、周辺領域におけるフォトレジストのマスクされていない部分の実質的にすべてを表面のダイ領域と共にエッチングして、周辺領域上の物質の堆積を除去するステップを更に含み得る。
【００２７】
上述したＩＣウエハの製造方法は、更に、フォトレジストのパターニングされた層を除去するステップと、ウエハ表面のダイ領域と周辺領域との上に誘電性物質から成る層を積層するステップと、この誘電層を放射に露光しダイ領域にマスクを定義するステップと、誘電層を放射に露光し周辺領域にマスクを定義するステップと、周辺領域における誘電層のマスクされていない部分の下にあるエリアを、表面のダイ領域と共にエッチングして周辺領域上の物質の堆積を制限し、よって、金属接点領域まで延長するバイアを形成するステップと、含む。
【００２８】
誘電性物質の層を積層するステップの後に、このウエハ製造方法は、更に、誘電性物質の層を平坦化し、それによって、誘電性物質の層のウエハ表面に対する高さが、ダイ領域と周辺領域とに亘って実質的に等しくなるようにするステップを更に含み得る。誘電性物質から成る層を平坦化する上述のステップは、ウエハの表面に、化学的機械的研磨、又は、ウエハ表面の研磨によって物質を除去する任意の他の方法を施すステップを含み得る。ウエハの表面の上に導電層が積層され、それによって、導電物質の一部分がバイアの内部に積層し、導電性プラグを形成する。この導電性物質は、タングステン又はアルミニウムを含み得る。導電性物質を積層するステップの後には、導電性物質を、ダイ及び周辺領域から、例えばＣＭＰによって除去し、それによって、ストリンガが形成されないようにできる。
【００２９】
本発明のこれらの及びそれ以外の特徴は、添付の図面を参照しながら、次の実施例の説明において詳細に説明されている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明は、集積回路（ＩＣ）のウエハ表面を用いる改善された方法を提供する。以下の説明では、本発明の完全な理解を与えるために、多くの特定の詳細について論じる。しかし、本発明がこれらの特定の詳細の一部又は全部に制限されない態様で実現可能であることは、当業者には明らかである。
【００３１】
図１３は、本発明の１つの実施例による集積回路（ＩＣ）のウエハ表面を示している。ＩＣ１００は、アクティブなダイ領域１１２と周辺領域１１４とを有する。エッジ・ビード（edge bead）１０６は、周辺領域１１４の外側の周縁部を定義し、これを超えると、例えば、メタライゼーション、酸化物又はフォトレジストの層などの物質の積層（deposition）は存在しない。この理由は、ウエハが、ビード１０６よりも外側の領域において、ウエハのエッジをつかむチャックなどの装置によって、固定されるからである。ダイ領域１１２には、「完全な」ダイ１０４が存在している。周辺領域１１４の選択された部分には、「部分的な」（不完全な）ダイ１０２が存在しており、これの部分的なダイは、識別を容易にするために、Ｘの印が付されており、エッジ・ダイに隣接する位置にある。完全なダイ１０４は、ＩＣの機能に必要なすべての回路を含む。対照的に、部分的なダイ１０２では、完全なダイのある領域が欠けているが、これは、その領域がエッジ・ビード１０６と重複しているからである。
【００３２】
部分的なダイ１０２は、周辺領域を超えた部分に追加的な表面エリアが利用可能であれば、完全に製造されたダイとすることができる。ダイ１０２は、動作不可能ではあるが、周辺領域１１４における物質の堆積（material build-up）を有効に節減することができる。この理由は、ダイ領域１１２と同様に、部分的なダイ１０２が位置している周辺領域１１４のエリアには、最も重要なパターニング及びその後のエッチングとを含むＩＣ製造のすべてのステップが施されているからである。結果的に、従来型のフォトリソグラフィと化学的機械的研磨（ＣＭＰ）とは通常通りに進行して、部分的なダイを形成している。この実施例の周辺領域１１４における物質の堆積は、部分的なダイ１０２がエッジ・ダイに隣接して位置しているために、エッジ・ダイに連続する箇所では回避される。従って、本発明によると、これらのエッジ・ダイは、周辺領域１１４における物質の堆積に付随して生じる、例えば、非一様性、不完全な平坦性及びタングステン・ストリンガなどの導電性のストリンガなどの潜在的なリスクによって、動作不能となることはない。
【００３３】
図１４は、本発明の別の実施例によるＩＣウエハ表面を示している。ＩＣ２００は、アクティブなダイ領域２１２と周辺領域２１４とを有する。エッジ・ビード２０６が、周辺領域２１４の外側の周縁部を定義しており、これよりも外側では、例えば、メタライゼーション、酸化物又はフォトレジストの層などの物質の積層は存在しない。ダイ領域２１２には、完全なダイ２０４が存在し、周辺領域２１４の全体には、部分的な領域２０２が存在する。
【００３４】
図１３の実施例と図１４の実施例との基本的な差は、図１３の実施例では、周辺領域の一部分だけに部分的なダイが存在しているのに対し、図１４の実施例では、周辺領域の全体の領域に亘って部分的なダイが存在している点である。換言すると、周辺領域２１４の全体に対して、ダイ２１２と同じＩＣ製造のステップが実行されている。図１３の部分的なダイと同様に、図１４の部分的なダイの場合もまた、周辺領域における著しい物質の堆積を有効に節減する。もちろん、当業者であれば、図１４の実施例における周辺領域の全体が種々のエッチング・ステップなどのＩＣ製造ステップを実行されているので、ダイ領域２１２におけるすべてのエッジ・ダイは、図１３に示されている状況とは異なり、物質の堆積に起因する損傷から保護されていることを理解するはずである。結果的には、図１４の実施例は、周辺領域２１４のより大きな領域に亘って、一様で平坦な表面を提供することになる。更に、タングステン・ストリンガのような導電性のストリンガが形成されるリスクは、図１４の実施例では、更に低くなる。もちろん、図１３の実施例では、周辺領域のより多くが部分的なダイによって占有されるので、図１４の実施例と比較しての上述の不均衡（disparities）のほとんど又はすべてが回避される。
【００３５】
図１５から図２２には、図４及び図５に示された実施例に従ってＩＣウエハ表面を製造する新規な方法の１つの実施例が開示されている。上述したように、バック・エンドの処理ステップは、例えばポリシリコン層であるゲート層が、ＩＣウエハ表面の全体の上に、少なくともビードのエッジまで、ブランケット積層される際に開始する。ウエハ表面のそれぞれの部分は、それ以後は、ゲート電極と種々のトランジスタ素子を接続する相互接続とが形成されるべき場所が、適切にマスクされる。
【００３６】
マスクを形成する方法は、フォトレジスト層をウエハ表面の上にブランケット積層する（blanket deposit）ことを含む。次に、フォトレジストが、レチクル（reticle）などを通って与えられる赤外光などの放射に露光される。レチクルを通過する放射は、投影ステップ及びリピート・マシン（ステッパ）によって、ウエハの上に向けられる。ウエハは、ウエハを平行移動（transition）、回転及び傾斜させるように移動させるサポート上に保持される。このようにして、ウエハの種々の領域が異なる回数だけ照射される。ステッパには、レチクルを通過する放射によって与えられるマスク・イメージを定め、そのイメージを必要に応じて維持又は縮小し、そのイメージをウエハ上のフォトレジスト層に提供するのに必要な光学的及び機械的な構成要素が含まれている。好適な実施例においては、ステッパは、レチクルからのイメージを、１分の１、５分の１、１０分の１に、それぞれ縮小できる。
【００３７】
ステッパは、レチクルからの放射を１つのダイ又は１群の隣接するダイ（フィールド）の上に照射することによって、動作する。これによって、ウエハの一部分（ウエハ表面の全体に亘って位置する複数のダイの中の１つ又はいくつかのダイ）だけが照射される。次に、ウエハ領域の照射部分が停止し、ステッパは、イメージ・エリアをウエハに対して移動させ、それによって、ウエハの新たな領域がイメージ・エリアとされる。この時点で、放射が、レチクルを通過して再び与えられ、ウエハの上に、今回はウエハの新しい領域の上に、投射される。この照射プロセスと「ステッピング」とが、ステッパの動作の特徴である。
【００３８】
ダイ・エリアにおけるすべてのダイが露光された後で、フォトレジストを有するウエハ表面は現像され、マスク形成が完了して、表面は、エッチングを受ける準備ができたことになる。
【００３９】
本発明によるウエハの露光が実行されると、ウエハのダイ・エリアだけではなく、ウエハの周辺領域も同じように露光されることになる。周辺領域の露光は、多くの異なる態様で行うことができる。例えば、１つのダイ領域又はダイのフィールドを照射するのに充分な放射を与えることによって、この領域を露光することができる。以下で説明するように、１つのダイではなくダイから成るフィールドを照射すると、何らかの効果が実現される場合がある。
【００４０】
ほとんどのステッパでは、ダイのフィールドが、ダイ領域におけるほとんどのステップの間に照射される。フィールドは、多くの場合、同時に露光される４つ又は９つのダイから成る正方形のパターンである。これによって、ウエハ上のすべてのダイが露光されるプロセスを加速させることができる。しかし、ウエハ上のすべてのダイが、１つのフィールド又は別のフィールドにうまく適合するとは限らない。典型的には、周辺領域に隣接するいくつかのエッジ・ダイは、フィールド全体のステップの１つに入りきらない。従来技術によると、これらの「余分な」（odd）エッジ・ダイは、フィールドの中の４つ又は９つのダイの中の１つ又は２つのダイから成る部分的なフィールドを介して別個に露光されている。この結果を達成するためには、ステッパにおけるシャッタが、レチクル・フィールドの全体又は一部を通過する放射経路をブロックすることになる。従って、ステッパは、フィールド内のすべてのダイを照射するのではなく、フィールド内のダイの部分集合だけを照射する。このアプローチによれば照射のためにダイ・エリアを正確に取り出すことができるが、シャッタを部分的に閉じるステップが、プロセスを著しく遅延させる。
【００４１】
図１３の実施例では、マスクが、部分的なフィールド・プロセスに従って定義され、（部分的なダイが形成される場所において）周辺領域の選択された部分だけを選択的に露光する。換言すれば、この実施例では、ウエハ表面上にマスクを形成する際には、周辺領域のフォトレジストの一部分だけが、放射に露光される。上述のように、これは、ステッパ・カメラ・レンズのシャッタ・ブレードの開口（opening）を調整することによって達成され、それにより、周辺領域の１つのフィールドの一部分だけにエッチング・マスクのイメージが印刷される。
【００４２】
この実施例では、ウエハは、最初に、ステッパ・カメラ・レンズのシャッタ・ブレードの開口を全く調整することなく、ダイ領域の中央部分において、一度に１つのフィールドを迅速に印刷することによって、露光される。次に、与えられたフィールドにきれいに適合するすべてのダイが露光されると、シャッタ・ブレードは、すべてのエッジ・ダイと、部分的なダイを含むように指定された周辺領域上のすべての特定の部分とを印刷するように調整される。この実施例によると、従来型のプロセスでは、１つの部分的に製造されたダイに指定されるエリアを印刷するのに、３０秒程度必要となる。この実施例は、周辺領域の選択された一部分だけが物質の堆積に関する問題を生じる際に、特に有用である。
【００４３】
次に、図１４の実施例では、周辺領域の全体に部分的なダイが存在するために、周辺領域の全体に対して、ステッパ・カメラ・レンズの開口を調整せずに、すべてのフィールドの露光が実行される。従来型のステッパでは、ダイ領域全体と周辺領域とを印刷するのに、著しく短い時間ですむ。例えば、部分的なフィールド照射だけを介して通常露光されるエッジ・ダイは、この場合には、いくつかの周辺領域と共に、完全なフィールド照射に露光することができる。従って、スループットが、改善される。
【００４４】
図１５に示されるように、ポリシリコン層の選択された部分が、異方性エッチングされて、ウエハ２１０の表面上にポリシリコン構造２１６（例えば、ゲート及びジャンパ）が形成される。周辺領域２１４におけるポリシリコン層にも、ダイ領域２１２と同じエッチングが行われることが重要である。結果的に、従来技術においては見られていた周辺領域上に延長するエッチングされていない残留したポリシリコン層が、回避される。
【００４５】
図１６に示されている誘電層２１８すなわちＩＬＤ１が、図１５のウエハ表面全体に同等に（conformally）積層され、ポリシリコン構造２１６を後続のメタライゼーション層から絶縁する。ポリシリコン層は周辺領域２１４でもエッチングされているので、誘電層２１８の頂部は、周辺領域２１４において、不適当に高くなってはいない点に注意すべきである。図１７は、平坦化された誘電層２１９を示している。平坦化は、任意の化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）や、ウエハ表面の研磨によって物質を除去する任意のそれ以外の方法によって、実行できる。研磨の後で、周辺領域とダイ領域との頂部表面がほぼ等しい高さになっていることが、やはり重要である。周辺領域における平坦化は、本発明では、従来技術の場合のように不均衡になることはないが、それは、周辺領域においてポリシリコンの堆積がないからである。
【００４６】
次に、フォトレジスト層をデポすることによって、誘電層２１９の上側表面上に、バイア・マスクが形成される。そして、誘電層２１９の上のフォトレジスト層が、ゲート層の上のフォトレジスト層をパターニングする際に上述したのと類似する技術を用いて、パターニングされる。このバイア・マスクは、バイア、すなわち、ポリシリコン構造２１６と後続のメタライゼーション層との間の相互接続が形成されるべき領域を定義する。図１８は、誘電層２１９を次にエッチングすることによる、実際のバイア２２０の形成を示している。
【００４７】
図１９に示されているように、例えばタングステン又はアルミニウムである導電層２２２が、次に、ウエハ表面の全体にデポされ、図１８のバイア２２０を充填する。次に、例えば、ＣＭＰによるエッチ・バック・プロセスが、ＩＣウエハ表面上で実行される。図２０に示されているように、ダイ領域及び周辺領域のオープン・エリアにおける導電層２２２は、実質的に除去されて、図１８のバイア２２０の中に導電性プラグ２２４を形成する。本発明では、周辺領域における物質の除去は、ダイ領域における物質の除去とほとんど同じである。周辺領域に物質の堆積が集積することがないので、周辺領域の研磨が悪化しない。結果的に、従来技術によるウエハ表面の周辺領域上に残っていたタングステン・ストリンガなどの導電性のストリンガは、効果的に除去される。本発明によって達成される導電性ストリンガの除去は、従来技術によるウエハ製造プロセスに対する著しい改善といえるが、それは、後続の導電性のラインとの短絡が生じるリスクが、これによって完全に消滅するからである。
【００４８】
図２１は、第１のメタライゼーション層（Ｍ１）２２６が、次に、典型的にはスパッタリングによってウエハ表面全体の上にブランケット積層される様子を示している。図２２は、メタライゼーション層２２６が、次に、パターニングされて、ライン２２８が形成される様子を示している。重要なことであるが、第１のメタライゼーション層は、ダイ領域と同じように周辺領域においても、エッチングが行われる。従って、周辺領域において残存しているエッチングされずに残留するメタライゼーションの量は、大きく減少し、それによって、望まない物質の堆積が回避される。
【００４９】
第１のメタライゼーション層をパターニングした後で、別の誘電層又は層間誘電体２（ＩＬＤ２）が、ウエハ表面全体に亘って同等にデポされ、上述したように平坦化される。周辺領域に物質の堆積がないので、ＩＬＤ２もまた、ダイ領域及び周辺領域との両方において、一様に形成されている。更なるメタライゼーション及び誘電層が上述の場合と同様にデポされ平坦化されるが、周辺領域２１４にデポされた物質も、常に、パターニングされ、エッチングされる。
【００５０】
まとめると、これにより、従来技術において問題となっていた、マスクのイメージを形成する際にステッパ・カメラ・レンズが遭遇していた被写界深度（depth of field = DOF）の問題が解消される。更に、そのような一様な表面の上にバイアを形成する際の、下位のメタライゼーション層と接触するのに充分な程度まで延長していないバイアが形成さえるリスクが、回避される。当業者であれば、本発明によれば、このようにして、複数の誘電層及びメタライゼーション層を、ＩＣウエハ上に製造できることを理解するはずである。
【００５１】
反復的である点を犠牲にして、ダイ領域の場合と同様に、ウエハ表面の周辺領域の少なくとも一部分が、種々の製造ステップの間に、パターニング及びエッチングを受ける。周辺領域に形成されたダイは単に部分的に形成されるだけであるが、この部分的なダイによって、周辺領域には、物質の堆積はほとんど又は全く含まれないことが保証される。従って、本発明によれば、従来技術において経験されていた、不十分な平坦性、非一様性及び導電性のストリンガの形成などの影響を回避できる。本発明によるウエハ製造ステップは、ダイの歩留まりを向上させる。
【００５２】
以上の説明では、理解を確実にするために詳細を含む設計を説明したが、冒頭の特許請求の範囲から逸脱せずに、変更や修正が可能であることは明らかであろう。例えば、ウエハの露光がステッパを用いて行われると説明されているが、プロジェクション・スキャナや、コンタクト／プロキシミティ・アライナなどの他の露光装置を用いて本発明によるプロセスを実行することができる。従って、ここで述べた実施例は、単に例示的なものであり、本発明は、ここで与えられた詳細には制限されず、特許請求の範囲の定める範囲内での修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダイ領域と周辺領域とを有する集積回路（ＩＣ）ウエハ表面の平面図である。
【図２】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図３】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図４】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図５】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図６】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図７】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図８】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図９】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図１０】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図１１】従来型の方法による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図１２】従来型の製造過程において、周辺領域における物質の堆積によって影響されるボンド・パッドを有するウエハ表面の周辺領域の近傍に位置するエッジ・ダイの平面図である。
【図１３】本発明の１つの実施例によるＩＣウエハ表面の平面図である。
【図１４】本発明の別の実施例によるＩＣウエハ表面の平面図である。
【図１５】本発明の１つの実施例による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図１６】本発明の１つの実施例による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図１７】本発明の１つの実施例による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図１８】本発明の１つの実施例による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図１９】本発明の１つの実施例による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図２０】本発明の１つの実施例による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図２１】本発明の１つの実施例による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図２２】本発明の１つの実施例による製造過程のある段階における、ウエハの周辺領域とその周辺領域に隣接するダイ領域との断面図を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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