专利名称：半导体装置的金属结构的重做方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种半导体装置的金属结构的重做(rework)方法及其装置。
背景技术：
参见图l，剖视图示出了半导体装置的结构。绝缘层20可包括接触插头21、接触 插头22和/或金属互连件23。可在半导体衬底10上和/或上方形成绝缘层20。半导体 衬底10可包括隔离层、源极区、漏极区、栅极、间隔件和/或栅极绝缘层。
绝缘层20可包括多层结构。包括多层结构的绝缘层的每层可具有可纵向彼此连 接的多个接触插头21、22和/或金属互连件23。可在绝缘层20上和/或上方依次形成第 一金属层24、金属互连层25和/或第二金属层26。第一金属层20和/或第二金属层26 可包括TiN。金属互连层25可包括AlCu。 第一金属层24、金属互连层25和/或第二金属层26可以是在制造工艺中形成的 中间金属层，和/或可以是制造工艺已基本完成后的顶部金属层。如果在第一金属层24、金 属互连层25和/或第二金属层26中出现了缺陷，则要执行金属结构的重做工艺从而去除 和/或恢复(recovery)损坏的层。例如在去除第二金属层26、金属互连层25和/或第一 金属层24的表面之后，为了执行金属结构的重做工艺，可通过化学机械抛光(CMP)工艺平 坦化绝缘层20的表面。可使用干蚀刻工艺。由于干蚀刻工艺和/或平坦化工艺中可能会 引起绝缘层20的损失，因此可执行补偿损失的工艺。 参见图2，其示出了图1中"A"部的放大图。接触插头22内的绝缘层可比绝缘层 20的其他部分被去除地更深。可形成绝缘层24a使其在接触插头22的部分处包括较大的 厚度。可对绝缘层24a执行CMP工艺以补偿绝缘层20的损失。在补偿绝缘层20的损失之 后，可堆叠、图案化和/或蚀刻金属材料以恢复第一金属层24、金属互连层25和/或第二金 属层26。 但是，如图2所示，当执行干蚀刻工艺和/或平坦化工艺时，接触插头22内的绝缘 层可被更深地蚀刻，和/或可过分暴露一接触孔。接触孔的上部可被加宽。难以对加宽的 接触孔完成补偿。由于加宽的接触孔可最小化电特性和/或使得难以重做金属结构，因此 可能会因此丢弃半导体晶圆。 因此，需要一种能最小化因金属结构的缺陷引起接触孔尺寸增大的金属结构的重 做方法及其装置，该缺陷例如是在重做工艺期间由接触孔的过分暴露而引起的。
发明内容
本发明的实施例涉及一种金属结构的重做(rework)方法及其装置，其能最小化
3在执行重做工艺时由接触孔的过分暴露引起的接触孔尺寸的增大，例如由包括接触插头和 /或金属互连件的金属结构的缺陷引起的尺寸增大。根据实施例，金属结构的重做方法可包 括在具有接触插头的绝缘层上和/或上方形成第一金属层，在第一金属层上和/或上方形 成金属互连层，和/或在金属互连层上和/或上方形成第二金属层。 根据实施例，金属结构的重做方法可包括执行第一湿蚀刻工艺以去除第一和/或 第二金属层，不含金属互连层下的部分。在实施例中，金属结构的重做方法可包括通过第二 湿蚀刻工艺去除金属互连层。在实施例中，金属结构的重做方法可包括通过第一平坦化工 艺平坦化第一金属层的剩余部分和/或绝缘层表面。
实例图1是示出了半导体装置的结构的侧面剖视图。
实例图2是图1中"A"部的放大视图。 实例图3是根据实施例执行金属结构的重做方法之前的半导体装置的结构的剖 视图。 实例图4是根据实施例示出了通过金属结构的重做方法去除第一和第二金属层 的一部分之后的半导体装置的剖视图。 实例图5是根据实施例示出了通过金属结构的重做方法去除金属互连层之后的 半导体装置的剖视图。
具体实施例方式
本发明的实施例涉及一种金属结构的重做方法及其装置。参见图3，该剖视图示出 了根据实施例执行金属结构的重做方法之前的半导体装置的结构的剖视图。图3示出了已 经执行金属互连层的工艺之后、和/或已经形成半导体装置层之后金属互连层工艺中的半 导体装置。 根据实施例，可在半导体衬底100上和/或上方形成隔离层110。在实施例中，可 在被隔离层110界定的有源区上和/或上方形成源极区130、漏极区140和/或轻掺杂漏 极(LDD)区。在实施例中，可在对应于有源区的半导体衬底100表面上和/或上方形成栅 电极120、栅极绝缘层和/或间隔件。 根据实施例，可在包括栅电极120的半导体衬底100的表面上和/或上方形成绝 缘层210、220和/或230，其中所述表面可以是一完整的表面。在实施例中，可执行接触孔 工艺、间隙填充工艺、金属层沉积工艺、图案化工艺和/或蚀刻工艺从而在绝缘层210、220 和/或230上和/或上方形成接触插头310、330和/或金属互连件320。在实施例中，可 使用三层绝缘层210、220和/或230，但实施例不限于此。在实施例中，绝缘层210、220和 /或230可包括多于或少于三层。在实施例中，每层可包括彼此纵向连接的接触插头310、 330和/或金属互连件320。 根据实施例，可在绝缘层230上和/或上方形成第一金属层430。在实施例中，可 在第一金属层430上和/或上方形成图案化的金属互连层420。在实施例中，可在金属互连 层420上和/或上方形成第二金属层410。在实施例中，第一金属层430和/或第二金属层 410可包括TiN。在实施例中，金属互连层420可包括AlCu。在实施例中，第一金属层430、金属互连层420和/或第二金属层410可包括金属互连层工艺中形成的中间金属层和/或 金属互连层工艺完成后形成的顶部金属层。 如果在第一金属层430、金属互连层420和/或第二金属层410中出现缺陷， 例如当执行和/或完成金属互连层工艺时，可执行金属结构重做工艺以去除和/或恢复 (recovery)损坏的层。参见实例图4，其示出了根据实施例通过金属结构重做工艺去除第 一金属层410和/或第二金属层430的一部分的半导体装置的剖视图。
根据实施例，例如通过第一湿蚀刻工艺可去除第一金属层410的一部分和/或第 二金属层430的一部分。在实施例中，第一湿蚀刻工艺可使用溶液，例如过氧化氢(H202) 可与去离子水(DIW)混合。在实施例中，H202可与DIW以介于约1 : 320至l : 400之间 的体积比混合作为蚀刻溶液。 根据实施例，可通过第一湿蚀刻工艺去除金属互连层420。在实施例中，可通过 第一湿蚀刻工艺以约15A/分钟的去除速度去除金属互连层420。在实施例中，可以约 2050A/分钟的去除速度去除第一金属层410和/或第二金属层430。在实施例中，可通 过第一湿蚀刻工艺去除第一金属层410和/或第二金属层430。在实施例中，可在金属互连 层420下保留第一金属层430的一部分。在实施例中，如图4所示，半导体装置可包括第一 金属层410和/或第二金属层430。 参见实例图5，其示出了根据实施例通过金属结构的重做工艺去除金属互连层 420之后的半导体装置的剖视图。根据实施例，可通过第二湿蚀刻工艺去除金属互连层 420。在实施例中，第二湿蚀刻工艺可使用包括硝酸、醋酸和/或磷酸的溶液。在实施例中， 硝酸、醋酸和磷酸可以介于约1%至5% : 10%至20%: 60%至75%的比例彼此混合。
根据实施例，可不通过第二湿蚀刻工艺蚀刻第一金属层410和/或第二金属层 430。在实施例中，可通过第二湿蚀刻工艺以约3700A/分钟的去除速度去除金属互连层 420。在实施例中，可通过第二湿蚀刻工艺去除金属互连层420。 根据实施例，可对绝缘层230的表面并连同第一金属层430的剩余部分执行第一 平坦化工艺。在实施例中，可以预定的蚀刻选择性执行第一和/或第二湿蚀刻工艺。在实 施例中，可基本防止绝缘层230的接触孔的上部被过分暴露和/或加宽。
根据实施例，接触插头330内的绝缘层230可比绝缘层230的其他部分被去除地 更深。在实施例中，可形成包括较大厚度的、对应于接触插头330的绝缘层，和/或可由第 二平坦化工艺补偿接触插头330内的绝缘层的损失。在实施例中，第一和/或第二平坦化 工艺可包括CMP工艺。在实施例中，例如在执行第二平坦化工艺之后，TiN层和/或AlCu 层可被堆叠、图案化和/或蚀刻。在实施例中，可恢复第一金属层430、金属互连层420和/ 或第二金属层410。 根据实施例，当包括接触插头和/或金属互连件的金属结构中出现缺陷时可执行 重做工艺，从而可基本防止由于接触孔的过度暴露引起的接触孔尺寸的增大。在实施例中， 接触孔的尺寸可基本维持一致，从而可最大化重做工艺成功的概率。在实施例中，可最小化 丢弃半导体晶圆的事件，从而可降低制造成本和/或縮短时间。 对本领域普通技术人员来说，可对揭示的实施例做各种更改与变化。因此，只要在 所附的权利要求及其等效物的范围内，揭示的实施例就覆盖了各种明显的更改与变化。
权利要求
一种方法，包含以下步骤在具有接触插头的绝缘层上方形成第一金属层，在所述第一金属层上方形成金属互连层，在所述金属互连层上方形成第二金属层；执行第一湿蚀刻工艺以去除所述第一金属层和所述第二金属层，不包括所述金属互连层下的所述第一金属层的一部分；执行第二湿蚀刻工艺以去除所述金属互连层；以及执行第一平坦化工艺以平坦化所述第一金属层的排除部分和所述绝缘层的表面中的至少一个。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述第一湿蚀刻工艺包括过氧化氢水和去离子水的 混合物，其作为蚀刻溶液；其中所述过氧化氢水和去离子水的体积比为介于约1 : 320至l : 400之间。
3. 如权利要求1所述的方法，其中所述第二湿蚀刻工艺包含硝酸、醋酸和磷酸； 其中所述硝酸、醋酸和磷酸的比例为介于约1%至5% : 10%至20% : 60%至75%之间。
4. 如权利要求1所述的方法，包括在对应所述接触插头的所述绝缘层上方沉积补偿绝缘层；以及 对所述补偿绝缘层执行第二平坦化工艺。
5. 如权利要求1所述的方法，包括通过对金属材料执行沉积、图案化和蚀刻中的至少 一个步骤以恢复所述第一金属层、所述金属互连层和所述第二金属层中的至少一个。
6. 如权利要求1所述的方法，其中在含有隔离层、栅电极、栅极绝缘层、源极区和漏极 区中的至少一个的半导体衬底上方形成所述绝缘层。
7. 如权利要求1所述的方法，其中所述绝缘层包含多层结构；其中所述绝缘层的每层包含具有纵向彼此连接的接触插头和金属互连件的下部金属 结构。
8. 如权利要求1所述的方法，其中所述第一金属层和所述第二金属层中的至少一个包 含TiN。
9. 如权利要求1所述的方法，其中所述金属互连层包含AlCu。
10. 如权利要求1所述的方法，其中所述第一金属层、所述金属互连层和所述第二金属 层包含以下部件中的至少一个下部金属互连件；中间金属互连件；以及上部金属互连件。
全文摘要
一种半导体装置的金属结构的重做方法及其装置。重做方法可包括在具有接触插头的绝缘层上方形成第一金属层，在第一金属层上方形成金属互连层和/或在金属互连层上方形成第二金属层。重做方法可包括执行第一湿蚀刻工艺以去除第一和/或第二金属层，不含金属互连层下的部分，通过第二湿蚀刻工艺去除金属互连层，和/或通过第一平坦化工艺平坦化第一金属层的剩余部分和/或绝缘层表面。可最小化由例如接触孔的过分暴露引起的接触孔尺寸的增大。
文档编号H01L21/768GK101764086SQ20091026634
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月24日 优先权日2008年12月24日
发明者孙承佑 申请人:东部高科股份有限公司