CN101562147A

CN101562147A - 一种去除残留缺陷的方法

Info

Publication number: CN101562147A
Application number: CNA2008100945320A
Authority: CN
Inventors: 刘长安; 陈立轩
Original assignee: Hejian Technology Suzhou Co Ltd
Current assignee: Hejian Technology Suzhou Co Ltd
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-10-21

Abstract

本发明提出了一种去除残留缺陷的方法，包括：步骤1，提供一半导体结构，该半导体结构中具有已填充有金属的接触窗；步骤2，在上述半导体结构上再次沉积金属层；步骤3，对沉积的金属层进行化学机械研磨处理。本发明的有益效果在于在化学机械研磨前，重新沉积金属薄膜，将回蚀刻制程形成的缺陷完全覆盖，从而尽可能地避免研磨液中如纳米级SiO₂的颗粒的残留，以达到改善产品缺陷之目的。并且该方法简单易行，仅需增加一道工序即可避免缺陷的产生，实用价值较高。

Description

一种去除残留缺陷的方法

技术领域

本发明涉及半导体元件制造的技术领域，特别涉及一种改进的半导体元件制造过程中去除残留缺陷的方法。

背景技术

在金属回蚀刻制程中，例如是0.35μm的金属钨回蚀制程中，特别是有时会出现钨残留缺陷，因而需要将其去除以进行后续步骤，目前通常采用去除残留的方式将其去除，通过钨化学机械研磨(CMP)将钨残留去除的重新加工。

如图1A-1C所示，金属层13的上方的电介质层12中具有多个通孔，再在其上沉积金属形成如图1A所示的结构，而后对该结构进行金属回蚀，由于通孔内沉积有金属，因此在回蚀时形成凹陷结构，如图1B所示。如果该回蚀刻制程形成的回蚀缺陷(recess)较大，则在后续的化学机械研磨时，研磨液中的粒子，例如纳米级SiO2颗粒会残留在缺陷中，造成金属导线与接触窗隔断，如图1C所示。图1D以照片形式表示了回蚀缺陷中残留有粒子的图像，如被圈住的部位所示，此时该粒子便阻挡了下层金属与上层金属之间的互连。因此现有技术中的重要缺点便是容易使两层金属隔断而使该半导体器件无法产生作用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述缺陷，提供一种改进的避免使研磨液中的介质颗粒残留在缺陷中的方法。

鉴于上述，本发明提出了一种去除残留缺陷的方法，包括：

步骤1，提供一半导体结构，该半导体结构中具有已填充有第一金属层的接触窗；

步骤2，在上述半导体结构上再次沉积第二金属层；

步骤3，对沉积的第二金属层进行化学机械研磨处理。

作为优选，步骤1中的半导体结构的形成方法是：在电介质层和接触窗结构中沉积阻障层，该阻障层覆盖包括接触窗下方的下层金属和构成接触窗的侧面的电介质层；在上述半导体结构上沉积第一金属层并利用其填充接触窗，而后对沉积的第一金属层进行金属回蚀，去除第一金属层和部分阻障层，形成上述半导体结构。

作为优选，步骤2中，在第二金属层上具有金属残留，该金属残留在金属回蚀时产生。

作为优选，所述的第一金属层在金属回蚀时被一次性刻蚀掉。

作为优选，所述的阻障层是钛/氮化钛。

作为优选，上述第一金属层和/或第二金属层中的金属为钨。

作为优选，步骤3中，采用包含纳米级二氧化硅的研磨液进行化学机械研磨处理。

作为优选，该方法在0.35μm-0.06μm的半导体制程中实现。

本发明的有益效果在于在化学机械研磨前，重新沉积金属薄膜，将回蚀刻制程形成的缺陷完全覆盖，从而尽可能地避免研磨液中如纳米级SiO2的颗粒的残留，以达到改善产品缺陷之目的。并且该方法简单易行，仅需增加一道工序即可避免缺陷的产生，实用价值较高。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

附图说明

图1A-1C是现有技术的去除残留缺陷的流程示意图。

图1D是去除残留缺陷后的半导体元件局部结构示意图。

图2A-2D是本发明一较佳实施例的改进的去除残留缺陷的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种去除残留缺陷的方法作进一步的详细说明。

本发明一较佳实施例的去除金属残留缺陷的方法如图2A-2D所示，其中应当理解的是，为表达清楚起见，示意图中只示意性标明了各个主要元件的相对位置，而其比例大小并不受视图的限制。

本发明一较佳实施例的去除残留缺陷的方法的具体步骤为：

步骤1，在电介质层20和接触窗中沉积阻障层22，阻障层22覆盖包括接触窗下层的金属21和构成接触窗的侧面的电介质层20。该步骤可以用任意合适的材料的阻障层，例如是钛/氮化钛(Ti/TiN)，上述金属21可以仅位于该接触窗的下方，也可以形成整个金属层，位于整个电介质层20的下方。

步骤2，在上述半导体结构上沉积金属层23，例如金属钨形成的金属层，沉积的该金属层23会填充接触窗，从而使下层金属21与后续步骤中的上层金属互连。但是由于接触窗为凹陷结构，因此，在接触窗的位置沉积的金属层便会在一个较小的范围内产生稍微凹陷的部分。并且，在沉积金属层23后，金属层23上可能会由于沉积过程中的条件变化、浮尘附着等各种原因而沉积微小的粒子，如图2A所示，该粒子可以位于金属层23上和金属层23中，在图中表示为位于金属层表面的粒子28，该粒子28的形状、大小和位置不受本实施例的限制，由于该粒子28的性质与金属层23的性质不同，因此其产生会对后续的金属回蚀过程产生影响。虽然图中表示为金属层23上沉积有微小粒子的情况，但是当金属层23上没有沉积微小粒子时，也可以使用该方法，不受本实施例的限制。

步骤3，对沉积的金属层23进行金属回蚀处理，除去部分金属层23和部分阻障层22，因为粒子28对金属回蚀过程的影响，在蚀刻时难以处理金属层表面的粒子，因此，粒子28及其下方的金属便难以被蚀刻，形成了金属残留结构24。而由于接触窗位置的金属层为稍微凹陷的结构且接触窗内填充金属，而金属回蚀处理为一次性蚀刻，将尽可能一次性地完全蚀刻去除电介质层20上方的金属层23和阻障层22，因此在接触窗位置会经过金属回蚀后，接触窗中一般会因蚀刻形成缺陷，该缺陷在后续化学机械研磨处理中极易残留研磨液，该研磨液例如包含纳米级的二氧化硅(SiO₂)粒子，从而造成后续制造过程中出现上层金属与下层金属21无法导通的情况，破坏该半导体结构的特性。

步骤4，在整个半导体结构上再次沉积金属层25，该金属层25可以与金属层23的材料相同，也可以不相同，其覆盖整个半导体结构，包裹金属残留结构24并沉积于电介质层20上方，因而在金属残留结构24的位置还具有凸起部分，同时，该金属层25再次覆盖接触窗中的阻障层22和金属层23，如图2C所示，此时虽然也有可能在此处形成凹陷结构，但是再次覆盖金属层25会使得该凹陷减少到最小，因而便于使接触窗内不再沉积会阻隔接触窗内金属与上层金属的接触的缺陷部分。

步骤5，对沉积的金属层25进行化学机械研磨处理，例如采用具有纳米级SiO₂粒子的研磨液进行该研磨处理，此时，该研磨会尽可能完全地除去所有接触窗外的金属层25的部分，将上述包含粒子的凸出结构完全出去，也就是去除金属残留，而且在化学机械研磨的过程中，由于接触窗上方与电介质层上方是金属层结构，因此，可以将其研磨除去相同厚度的金属，而凹陷结构便进一步地减小，经过化学机械研磨过程之后，凹陷处不会残留研磨液，从而避免了在后续过程中的上下层金属因接触窗不导通而无法导通的情况。

随后进行如金属化处理、蚀刻、退火等过程，该过程如现有技术中的过程一样，因此不再进行详述。

本发明所述的方法可以出现在0.35μm-0.06μm线程的半导体制程中，也可以出现在其他线程的半导体制程中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换的，均应涵盖在本发明的权利要求的保护范围当中。

Claims

1、一种去除残留缺陷的方法，其特征在于包括：

步骤2，在上述半导体结构上再次沉积第二金属层；

步骤3，对沉积的第二金属层进行化学机械研磨处理。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1中的半导体结构的形成方法是：在电介质层和接触窗结构中沉积阻障层，该阻障层覆盖包括接触窗下方的下层金属和构成接触窗的侧面的电介质层；在上述半导体结构上沉积第一金属层并利用其填充接触窗，而后对沉积的第一金属层进行金属回蚀，去除第一金属层和部分阻障层，形成上述半导体结构。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤2中，在第二金属层上具有金属残留，该金属残留在金属回蚀时产生。

4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的第一金属层在金属回蚀时被一次性刻蚀掉。

5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的阻障层是钛/氮化钛。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述第一金属层和/或第二金属层中的金属为钨。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3中，采用包含纳米级二氧化硅的研磨液进行化学机械研磨处理。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法在0.35μm-0.06μm的半导体制程中实现。