(57)【要約】【課題】コンタクトプラグ、及び金属配線のような金属構造物に欠陥が発生して再形成工程を処理する場合、コンタクトホールが過度に露出されてホールが大きくなる現象を防止できる金属構造物の再形成方法を提供する。【解決手段】本発明に従う金属構造物の再形成方法は、コンタクトプラグを含む絶縁層の上に形成された第１金属層、第１金属層の上に形成された金属配線層、金属配線層上に形成された第２金属層を含む金属構造物の再形成方法に関するものであって、第１ウェットエッチング工程を処理して金属配線層の下を除外した第１金属層及び第２金属層を除去するステップと、第２ウェットエッチング工程を処理して金属配線層を除去するステップと、第１平坦化工程を処理して残存した第１金属層及び絶縁層の表面を平坦化するステップと、を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクトプラグを含む絶縁層の上に形成された第１金属層、前記第１金属層の上に形成された金属配線層、前記金属配線層の上に形成された第２金属層を含む金属構造物の再形成方法であって、
第１ウェットエッチング工程を処理して前記金属配線層の下を除外した第１金属層及び前記第２金属層を除去するステップと、
第２ウェットエッチング工程を処理して前記金属配線層を除去するステップと、
第１平坦化工程を処理して残存した前記第１金属層及び前記絶縁層の表面を平坦化するステップと、
を含むことを特徴とする金属構造物の再形成方法。
【請求項２】
前記第１ウェットエッチング工程は、Ｈ２Ｏ２（過酸化水素水）と超純水（ＤＩＷ）を１：３２０乃至１：４００の体積比で混合した溶液をエッチング液に使用することを特徴とする請求項１に記載の金属構造物の再形成方法。
【請求項３】
前記第２ウェットエッチング工程は、硝酸、酢酸、燐酸を各々１〜５％、１０〜２０％、６０〜７５％の割合で混合した液体をエッチング液に使用することを特徴とする請求項１に記載の金属構造物の再形成方法。
【請求項４】
前記第１平坦化工程が処理された後、
前記コンタクトプラグ部分の絶縁層の上に補償用絶縁層を積層するステップと、
前記補償用絶縁層を対象にして第２平坦化工程を処理することによって、前記コンタクトプラグ部分の損失を補償するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の金属構造物の再形成方法。
【請求項５】
前記第１平坦化工程が処理された後、
前記第１金属層及び前記第２金属層をなす金属物質の積層工程、パターニング工程、及びエッチング工程を含む一連の工程を処理して前記第１金属層、前記金属配線層、及び前記第２金属層を復元するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の金属構造物の再形成方法。
【請求項６】
前記絶縁層は、素子分離膜、ゲート電極、ゲート絶縁膜、及びソース／ドレイン領域を含む半導体基板の上に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の金属構造物の再形成方法。
【請求項７】
前記絶縁層は多層構造であって、各層には上下に連結されたコンタクトプラグ、及び金属配線を含む下部金属構造物が更に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の金属構造物の再形成方法。
【請求項８】
前記第１金属層、及び前記第２金属層のうちの１つ以上の金属層はＴｉＮを含んでなされることを特徴とする請求項１に記載の金属構造物の再形成方法。
【請求項９】
前記金属配線層はＡｌＣｕを含んでなされることを特徴とする請求項１に記載の金属構造物の再形成方法。
【請求項１０】
前記第１金属層、前記金属配線層、及び前記第２金属層は、下部金属配線の一部であるとか、中間金属配線または上部金属配線をなすことを特徴とする請求項１に記載の金属構造物の再形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の金属構造物再形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は半導体素子の構造を示す側断面図であり、図２は図１の“Ａ”部分を拡大図示した図である。
【０００３】
図１に示すように、素子分離膜、ソース／ドレイン領域、ゲート、スペーサ、ゲート絶縁膜などが形成された半導体基板１０の上にコンタクトプラグ２１、２２、金属配線２３などを含む絶縁層２０が形成される。
【０００４】
絶縁層２０は多層構造で積層されることができ、各層には上下に連結された多数のコンタクトプラグ２１、２２、及び金属配線２３が形成される。
【０００５】
絶縁層２０の上には順に第１金属層２４、金属配線層２５、及び第２金属層２６が形成されるが、第１金属層２４と第２金属層２６はＴｉＮ層から形成され、金属配線層２５はＡｌＣｕ層から形成されうる。
【０００６】
第１金属層２４、金属配線層２５、及び第２金属層２６は、工程中の中間メタル層や、工程が完了したトップメタル層でありうる。
【０００７】
一方、第１金属層２４、金属配線層２５、及び第２金属層２６に欠陥が発生する場合、欠陥が発生した層を除去し、除去された層を復旧する金属構造物再形成（rework）工程が実施される。
【０００８】
金属構造物の再形成工程を実施する場合、第１に、ドライエッチング方式により第２金属層２６、金属配線層２５、及び第１金属層２４を除去（strip）し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）工程を通じて絶縁層２０の表面を平坦化する。
【０００９】
第２に、ドライエッチング、及び平坦化工程を進行する過程で絶縁層２０に損失が発生するので、これを補償する工程を実施する。
【００１０】
図２に示すように、他の絶縁層２０の部位に比べてコンタクトプラグ２２の内部に形成された絶縁層が相対的に深く除去されるので、コンタクトプラグ２２の部分をより厚くして絶縁層２４ａを形成し、またＣＭＰ工程を進行して絶縁層２０の損失を補償する。
【００１１】
第３に、絶縁層２０の損失を補償した後、金属物質の積層、パターニング、エッチング工程などを実施して、第１金属層２４、金属配線層２５、及び第２金属層２６を復元する。
【００１２】
しかしながら、図２に示すように、ドライエッチング、及び平坦化工程を実施する過程で、コンタクトプラグ２２の内部の絶縁層が深くエッチングされるだけでなく、コンタクトホールが過度に表れながら上側の一部が広くなる現象が発生し、これは補償され難い。
【００１３】
このようにコンタクトホールが広くなる現象が発生すると、電気的特性が低下し、金属構造物の再形成効果を期待し難いので、半導体ウエハを廃棄しなければならないという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、コンタクトプラグ、及び金属配線のような金属構造物に欠陥が発生して再形成工程を処理する場合、コンタクトホールが過度に露出されてホールが大きくなる現象を防止できる金属構造物の再形成方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に従う金属構造物の再形成方法は、コンタクトプラグを含む絶縁層の上に形成された第１金属層、第１金属層の上に形成された金属配線層、金属配線層の上に形成された第２金属層を含む金属構造物の再形成方法に関するものであって、第１ウェットエッチング工程を処理して金属配線層の底を除外した第１金属層及び第２金属層を除去するステップと、第２ウェットエッチング工程を処理して金属配線層を除去するステップと、第１平坦化工程を処理して残存した第１金属層及び絶縁層の表面を平坦化するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００１７】
第１に、コンタクトプラグ、及び金属配線のような金属構造物に欠陥が発生して再形成工程を処理する場合、コンタクトホールが過度に露出されてホールが大きくなる現象を防止できる。
【００１８】
第２に、コンタクトホールのサイズを一定に維持して再形成工程の成功率を高めることができるので、半導体ウエハを廃棄する必要がないし、したがって製造費用及び時間を低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】半導体素子の構造を示す側断面図である。
【図２】図１の“Ａ”部分を拡大図示した図である。
【図３】本発明に従う金属構造物の再形成工程が処理される前の半導体素子の形態を示す側断面図である。
【図４】本発明に従う金属構造物の再形成工程により第２金属層及び第１金属層の一部が除去された後の半導体素子の形態を示す側断面図である。
【図５】本発明に従う金属構造物の再形成工程により金属配線層が除去された後の半導体素子の形態を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付された図面を参照しつつ本発明に従う金属構造物の再形成方法について詳細に説明する。
【００２１】
以下、本発明を説明するに当たって、関連した公知機能または構成に対する具体的な説明は本発明の要旨を曖昧にすることができると判断されるので、本発明の技術的思想と直接的な関連がある核心的な構成部のみを言及する。
【００２２】
図３は、本発明に従う金属構造物の再形成工程が処理される前の半導体素子の形態を示す側断面図である。
【００２３】
図３は、半導体素子層が形成された後、金属配線層工程が進行中または終了した後の半導体素子の形態を概略的に図示する。
【００２４】
半導体基板１００の上に素子分離膜１１０が形成され、素子分離膜１１０により定義されたアクティブ領域にソース領域１３０、ドレイン領域１４０、及びＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域などが形成される。
【００２５】
また、アクティブ領域の基板の表面にゲート電極１２０、ゲート絶縁膜、及びスペーサなどが形成される。
【００２６】
ゲート電極１２０を含む半導体基板１００の全面に絶縁層２１０、２２０、２３０を形成し、コンタクトホール工程、ギャップフィル工程、金属層積層（deposition）工程、パターニング工程、エッチング工程などを施して絶縁層２１０、２２０、２３０の上にコンタクトプラグ３１０、３３０、金属配線３２０などを形成する。
【００２７】
本発明において、絶縁層２１０、２２０、２３０は３つの層から構成されているが、絶縁層２１０、２２０、２３０はそれ以下またはそれ以上の多層構造で積層されることができ、各層には上下に連結された多数のコンタクトプラグ３１０、３３０、及び金属配線３２０が更に形成できる。
【００２８】
絶縁層２３０の上に第１金属層４３０が形成され、第１金属層４３０の上にはパターニングされた金属配線層４２０が形成される。また、金属配線層４２０の上には第２金属層４１０が形成される。
【００２９】
本発明において、第１金属層４３０と第２金属層４１０はＴｉＮを含み、金属配線層４２０はＡｌＣｕ層を含む。
【００３０】
第１金属層４３０、金属配線層４２０、及び第２金属層４１０は、工程中の中間メタル層や、工程が完了したトップメタル層でありうる。
【００３１】
このように、金属配線層工程が進行中または完了した状態で、第１金属層４３０、金属配線層４２０、及び第２金属層４１０に欠陥が発生する場合、欠陥が発生した層を除去し、除去された層を復旧する金属構造物再形成（rework）工程が実施される。
【００３２】
以下、本発明に従う金属構造物の再形成方法について説明する。
【００３３】
図４は、本発明に従う金属構造物の再形成工程により第２金属層４１０及び第１金属層４３０の一部が除去された後の半導体素子の形態を示す側断面図である。
【００３４】
第１に、第１ウェットエッチング工程を処理して第１金属層４３０と第２金属層４１０を除去する。
【００３５】
第１ウェットエッチング工程では、Ｈ２Ｏ２（過酸化水素水）と超純水（ＤＩＷ）を１：３２０乃至１：４００の体積比で混合した溶液をエッチング液に使用する。
【００３６】
第１ウェットエッチング工程は、金属配線層４２０の場合、約１５Å／ｍｉｎの除去率特性を示し、金属層４１０、４３０の場合、約２０５０Å／ｍｉｎの除去率特性を示すので、第１ウェットエッチング工程によれば、金属層４１０、４３０のみを対象にして効率よく除去することができる。
【００３７】
この際、金属配線層４２０の下の第１金属層４３０一部は残存する。
【００３８】
したがって、半導体素子は、図４のような金属層４１０、４３０の除去形態をなす。
【００３９】
図５は、本発明に従う金属構造物の再形成工程により金属配線層４２０が除去された後の半導体素子の形態を示す側断面図である。
【００４０】
以後、第２ウェットエッチング工程を施して金属配線層４２０を除去する。
【００４１】
第２ウェットエッチング工程は、硝酸、酢酸、燐酸を各々１〜５％、１０〜２０％、６０〜７５％の割合で混合した液体をエッチング液に使用する。
【００４２】
第２ウェットエッチング工程は、金属層４１０、４３０に対してはエッチング特性を殆ど示さず、金属配線層４２０に対しては３７００Å／ｍｉｎの除去率特性を示すので、第２ウェットエッチング工程によれば、金属配線層４２０のみを効果的に除去できる。
【００４３】
次に、第１平坦化工程を実施して残存した第１金属層４３０の一部を含んで絶縁層２３０の表面を平坦化する。
【００４４】
本発明は、エッチング液選択比を用いたものであり、第１ウェットエッチング工程及び第２ウェットエッチング工程を上記の条件で進行することによって、絶縁層２３０の上のコンタクトホールの上部が過度に露出されて広くなる現象を防止できる。
【００４５】
以後、他の絶縁層２３０部位に比べてコンタクトプラグ３３０の内部に形成された絶縁層が相対的に深く除去されるので、コンタクトプラグ３３０部分をより厚くして絶縁層（図示せず）を形成し、第２平坦化工程を進行してコンタクトプラグ３３０の内部の絶縁層損失を補償する。
【００４６】
たとえば、第１平坦化工程及び第２平坦化工程はＣＭＰ工程により実施することができる。
【００４７】
第２平坦化工程を実施した後、ＴｉＮ層、ＡｌＣｕ層の積層、パターニング、エッチング工程などを処理して、第１金属層４３０、金属配線層４２０、及び第２金属層４１０を復元する。
【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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