专利名称：电感器的金属线的形成方法
技术领域：
本发明涉及一种在半导体器件中形成用作RF无源器件的RF电感器的 技术。
背景技术：
为了在RF电感器的形成工艺中减少金属的电阻，可能会增加膜的高度。 蚀刻填充有用于电感器的金属线的沟槽的工艺可称为超厚金属(Ultra Thick Metal， UTM)蚀刻工艺。然而，在制造RF电感器的相关方法中，由于聚合 物的产生，可能会出现问题。将参考图l和图2对这些问题给予描述。图1为示出出现于沟槽侧壁上的聚合物的照片，其中在该沟槽侧壁上执 行UTM反应离子蚀刻(RIE)。与通常的沟槽相比，通过UTMRIE形成的 沟槽具有大的线宽和大的深度。在具有上述设计规则的UTM的情况下，大量聚合物在UTMRIE期间产 生。如图1所示，在已经执行了UTM RIE之后，聚合物出现在沟槽的侧壁 上。聚合物的厚度可能相当大，例如70nm或更厚。聚合物可能形成于沟槽 底部和侧壁上方以及沟槽的光致抗蚀剂(PR)上方。上述聚合物可能产生于UTM蚀刻工艺期间。大量聚合物也可能产生于 使用氮化物膜作为掩模来蚀刻通孔的工艺期间。该大量聚合物可通过随后的 灰化工艺去除。在现有技术中，仅使用灰化工艺来完全去除产生于UTMRIE 期间的聚合物存在局限性。灰化工艺的主要目的是去除沟槽蚀刻工艺中使用 的PR。图2A和图2B为示出在通常灰化工艺之后出现的聚合物的照片，参考图42A和图2B，在执行随后的灰化工艺之后，产生于UTM RIE期间的聚合物 仍然存在。残留的聚合物被剥落并与沟槽分离，因而导致器件的重大缺陷。 因此，该器件的寿命和产量大大降低。
一般而言，相关灰化工艺在高压氧气(02)气氛中执行。氧气的反应有 效地去除用于UTM RIE的PR。然而，氧气没有去除产生于UTM RIE中的 聚合物。
因此，由于现有技术中的UTM RIE要求较深的蚀刻，从而增加了蚀刻 工艺所需的时间。由于工艺时间的增加，产生大量的聚合物。进一步地，随 后的工艺没有有效地去除产生于UTM RIE中的聚合物，因此导致器件的严 重缺陷。
发明内容
本发明实施例涉及一种半导体器件，尤其涉及一种射频(RF)器件中使 用的电感器的金属线的形成方法。本发明的实施例尤其涉及一种电感器的金 属线的形成方法，其包括去除在超厚金属(UTM)反应离子蚀刻(RIE)中 产生的聚合物。本发明实施例涉及一种电感器的金属线的形成方法，其包括 在随后的形成通孔的工艺之前，去除通过UTM RIE在沟槽形成期间所产生 的聚合物。本发明实施例涉及一种电感器的金属线的形成方法，其使用与聚 合物具有高反应性的基(radical)，来去除在用于形成沟槽的蚀刻期间所产 生的聚合物。
本发明实施例涉及一种电感器的金属线的形成方法，其包括执行第一 主蚀刻以形成沟槽；执行灰化以去除在该第一主蚀刻期间产生的聚合物；以 及执行第二主蚀刻以在沟槽的底部上形成通孔。在该第一主蚀刻期间，该沟 槽可通过反应离子蚀刻(RIE)形成。在该灰化中期间，将与聚合物具有高 反应性的氮(N)基(nitrogen based radical)禾卩氟(F)基(fluorine based radical) 用作工艺气体。该聚合物可从该沟槽的侧壁去除。该方法可进一步包括执行 灰化以去除在该第一主蚀刻期间形成该沟槽所使用的光致抗蚀剂的残余物。
用于去除该光致抗蚀剂的残余物的灰化可在氧气(02)气氛中执行。
本发明实施例涉及一种电感器的金属线的形成方法，其包括在衬底的 上方形成绝缘膜；在该绝缘膜的上方形成光致抗蚀剂图案以形成沟槽；使用
5该光致抗蚀剂图案通过反应离子蚀刻(RIE)，在该绝缘膜上形成该沟槽；
去除该光致抗蚀剂图案；去除该沟槽中的聚合物；以及在该沟槽的底部上形 成通孔。在去除聚合物期间，可执行将氮(N)基和氟(F)基用作工艺气体 的灰化。该方法可进一步包括在去除光致抗蚀剂图案之后，去除该光致抗
蚀剂图案的残余物。该方法进一步包括通过以金属填充该沟槽和通孔以形
成金属线。
本发明能够有效地去除产生于用于形成沟槽的蚀刻工艺期间的聚合物。
图1为示出出现于沟槽侧壁上的聚合物的照片，其中在该沟槽侧壁上执
行超厚金属(UTM)反应离子蚀刻(RIE)。
图2A和图2B为示出在相关灰化工艺之后出现聚合物的照片。 示例性图3为示意性地示出用于UTM RIE和灰化工艺的设备的方框图。
示例性图4为示出在根据本发明实施例的电感器的金属线的形成方
法中有效去除聚合物的工艺的图表。
示例性图5为示出由于UTM RIE中去聚合物(de-polymer)工艺的 增加而导致的线状锯齿(line serration)的照片。
示例性图6为示出将去除聚合物工艺执行50秒或更长而获得的结果 的照片。
示例性图7为示出在根据本发明实施例的电感器的金属线的形成方 法中有效去除聚合物的工艺的图表。
具体实施例方式
示例性图3为示意性地示出用于超厚金属(UTM)反应离子蚀刻(RIE)和灰 化工艺的设备的方框图。示例性图3的该设备为HPT蚀刻设备，其可包括第 一和第二 RF发生器10和20以使用双频率。该HPT蚀刻设备可进一步包括 用作气体注射单元的喷头(showerhead) 30;以及用于维持低真空的涡轮泵 40和节流阀(throttle valve) 41。为了形成等离子体电势，可使用产生27MHz频率的第一 RF发生器10 和用于27MHzRF能量的上电极。为通过垂直力来执行蚀刻，可使用产生2 MHz频率的第二 RF发生器20和用于2 MHz RF能量的下电极。进一步地， 为能够很好地控制等离子体的流量，可使用流量限制环(flow confinement ring)。在本发明实施例中，可随后使用上述设备执行下述工艺以有效去除 聚合物。
首先，可执行用于形成沟槽的UTM RIE工艺。之后，可执行去聚合物 工艺。其后，可执行用于在该沟槽的底部上形成通孔的蚀刻工艺。
特别地，示例性图4示出在根据本发明实施例的电感器的金属线的形成 方法中有效去除聚合物的工艺。为形成金属线，可在衬底的上方首先形成绝 缘膜。此处，可将氧化物膜用作该绝缘膜。然而，该绝缘膜不限于氧化物膜。
接着，可在该绝缘膜的上方形成用于形成沟槽的光致抗蚀剂图案。可执 行将该光致抗蚀剂图案用作掩模的第一主蚀刻工艺(ME1) (SI)。如此， 将沟槽形成于该绝缘膜中。在本发明实施例中，第一主蚀刻工艺(ME1)使 用UTMRIE，并可将Ar、 CF4、 CHF3以及02用作蚀刻气体。
接着，可执行用于去除产生于第一主蚀刻工艺中的聚合物的去聚合物工 艺(S2)。此处，该去聚合物工艺可以是灰化工艺，并可将与聚合物具有高 反应性的氮(N)基或氟(F)基用作工艺气体。特别地，可通过该去聚合物 工艺去除产生于沟槽侧壁的聚合物。
进一步地，在上述去聚合物工艺之前或之后，可执行用于去除在第一主 蚀刻工艺期间在形成沟槽时所使用的光致抗蚀剂的图案的工艺和执行用于 去除光致抗蚀剂的残余物的灰化工艺。此处，可在氧气(02)气氛中执行这种 灰化工艺。
在上述灰化工艺已经完成之后，可执行用于在沟槽的底部上形成通孔的 第二主蚀刻工艺(ME2)(S3)。用于形成通孔的第二主^^ij工艺(ME2)可以是 自对准孔(SAC)蚀刻工艺，并可将Ar、 CO、 QF8以及02用作蚀刻气体。
在本发明实施例中，如上所述，在第一主蚀刻工艺(ME1)的UTMRIE 期间，可不额外执行用于去除聚合物的去聚合物工艺。如果在UTMRIE期 间额外执行去聚合物工艺，由于膜上部的损坏，线状锯齿可能变得严重，如 图5所示。进一步地，由于蚀刻，沟槽的中心区域和角落区域的变形也可能变得严重，并且在用于形成通孔的SAC蚀刻工艺中使用的氮化物几乎不保 留在沟槽的中心区域的上方。
基于上述结果，如果在UTM RIE期间额外执行去聚合物工艺，该通孔 可能未充分打开，或大的损害可能在随后的通孔形成工艺期间施加在下金属 部的上表面。
因此，在本发明实施例中，如上所述，在UTM RIE期间可不额外执行 用于去除聚合物的去聚合物工艺，而可在随后的灰化工艺中使用与聚合物具 有高反应性的气体去除产生于UTM RIE期间的聚合物。此处，可^f吏用与聚 合物具有高反应性的氮(N)基或氟(F)基来去除聚合物。
例如，该去聚合物工艺可被执行50秒或更长。即，在本发明实施例中， 去聚合物工艺的蚀刻耙可被分离50秒或更长。最后，可执行电感器的金属 线的形成工艺。为形成该金属线，可以金属填充沟槽和通孔。
示例性图6示出了通过执行去聚合物工艺50秒或更长时间而获得的结 果。通过示例性图6，可以看到通过充分执行去聚合物工艺，聚合物从沟槽 内完全去除。
虽然，在本发明实施例中，不在第一主蚀刻工艺(ME1)的UTM RIE 期间额外执行用于去除聚合物的去聚合物工艺，但是聚合物可通过UTMRIE 的改善而更有效地被去除。
根据本发明实施例，如上文所述，除了用于去除沟槽中的聚合物的去聚 合物工艺之外，还改善了用于形成沟槽的UTMRIE。
特别地，根据本发明实施例，Ar、 CF4、 CHF3以及02可用于UTMRIE。 至于蚀刻条件，随着02气体量的增加，偏置功率(bias power)被设置为0 瓦，因而改善了从沟槽的侧壁去除聚合物。例如，在偏置功率被设置为0瓦、 02量为700sccm、 CF4量为7sccm以及Nz量为100sccm的条件下，可在高温 下执行UTMRIE。
在本发明实施例中，在已经于上述条件下执行了 UTM RIE之后，执行 用于去除聚合物的灰化工艺。特别地，示例性图7示出在根据本发明实施例 的电感器的金属线的形成方法中用于有效去除聚合物的工艺。
为形成金属线，可首先在衬底上方形成绝缘膜以形成金属线，接着通过 RIE在该绝缘膜中形成沟槽。可执行用于从沟槽的侧壁去除产生于RIE期间的聚合物的第一去聚合物工艺(S10)。此处，作为去聚合物工艺的条件， 可使用高功率，还可应用0瓦的偏置功率，并且可将Ar、 CF4、 02以及N2 用作工艺气体。
然后，可执行用于从沟槽的底部和顶部去除聚合物的第二去聚合物工艺 (S20)。这里，作为去除聚合物工艺的条件，可使用高功率，还可应用统 一等级(uniform level)的偏置功率，并且可将Ar、 CF4、 02以及1^2用作工 艺气体。接着，可在上述去聚合物工艺之后执行主灰化工艺(S30)，以去 除光致抗蚀剂的残余物。该主灰化工艺在氧气(02)气氛中执行。
根据以上所述明显可知，在执行用于形成沟槽的UTM RIE之后，使用 与聚合物具有高反应性的氮(N)基或氟(F)基作为工艺气体，将沟槽中的 聚合物有效去除。
因此，虽然在要求较长工艺时间的UTM RIE期间可形成大量聚合物， 但是在随后的工艺中，产生于UTM RIE期间的这些聚合物可被有效去除。 由此，器件的使用寿命和产量大大增加。
对本领域的普通技术技术人员来说明显和显而易见的是，可以对所公开 的本发明实施例做出各种修改和变化。因此，所公开的各实施例意图涵盖对 本发明做出的明显并且显而易见的修改和变化，只要它们落在所附的权利要 求及其等同方案的范围内。
9
权利要求
1、一种方法，包括如下步骤执行第一主蚀刻以形成沟槽；执行灰化以去除在所述第一主蚀刻期间产生的聚合物；以及执行第二主蚀刻以在所述沟槽的底部上形成通孔。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一主蚀刻期间，通过 反应离子蚀刻形成所述沟槽。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述灰化期间，将与所述聚 合物具有高反应性的氮基用作工艺气体。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中，从所述沟槽的侧壁去除所述聚 合物。
5、 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述灰化期间，将与所述聚 合物具有高反应性的氟基用作工艺气体。
6、 根据权利要求5所述的方法，其中，从所述沟槽的侧壁去除所述聚 合物。
7、 根据权利要求1所述的方法，还包括执行灰化以去除在所述第一 主蚀刻期间形成所述沟槽所使用的光致抗蚀剂的残余物。
8、 根据权利要求7所述的方法，其中，在氧气气氛中执行用于去除所 述光致抗蚀剂的所述残余物的所述灰化。
9、 根据权利要求1所述的方法，还包括以金属填充所述沟槽和所述 通孔以形成电感器的金属线。
10、 一种方法，包括 在衬底的上方形成绝缘膜；在该绝缘膜的上方形成光致抗蚀剂图案，以形成沟槽； 使用所述光致抗蚀剂图案，通过反应离子蚀刻，在所述绝缘膜上形成所 述沟槽；去除所述光致抗蚀剂图案； 去除所述沟槽中的聚合物；以及 在所述沟槽的底部上形成通孔。
11、 根据权利要求10所述的方法，其中，在去除所述聚合物期间，执行将氮基用作工艺气体的灰化。
12、 根据权利要求10所述的方法，其中，在去除所述聚合物期间，执 行将氟基用作工艺气体的灰化。
13、 根据权利要求10所述的方法，还包括在去除所述光致抗蚀剂图案后，去除所述光致抗蚀剂图案的残余物。
14、 根据权利要求10所述的方法，还包括通过以金属填充所述沟槽和所述通孔来形成电感器的金属线。
15、 一种设备，配置为 执行第一主蚀刻以形成沟槽；执行灰化以去除在所述第一主蚀刻期间产生的聚合物；以及 执行第二主蚀刻以在所述沟槽的底部上形成通孔。
16、 根据权利要求15所述的设备，配置为通过反应离子蚀刻在所述第 一主蚀刻期间形成所述沟槽。
17、 根据权利要求15所述的设备，配置为在执行所述灰化期间，将与 所述聚合物具有高反应性的氮基和氟基其中之一用作工艺气体。
18、 根据权利要求17所述的设备，其中，从所述沟槽的侧壁去除所述 聚合物。
19、 根据权利要求15所述的设备，配置为在氧气气氛中，执行灰化以 去除在所述第一主蚀刻期间形成所述沟槽所使用的光致抗蚀剂的残余物。
20、 根据权利要求15所述的设备，配置为以金属填充所述沟槽和所述 通孔，以形成电感器的金属线。
全文摘要
一种射频(RF)器件中所使用的电感器的金属线的形成方法，能够有效地去除在用于形成沟槽的蚀刻工艺期间所产生的聚合物。该方法使用与聚合物具有高反应性的基来去除该聚合物。该方法包括执行第一主蚀刻以形成沟槽；执行灰化以去除在第一主蚀刻期间产生的聚合物；以及执行第二主蚀刻以在该沟槽的底部上形成通孔。
文档编号H01L21/02GK101656202SQ200910166789
公开日2010年2月24日 申请日期2009年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者尹基准 申请人:东部高科股份有限公司