(57)【要約】【課題】ＵＴＭ反応性イオンエッチングで発生するポリマーを除去するのに好適なインダクタの金属配線形成方法を提供する。【解決手段】半導体素子製造において、特にＲＦ（Radio Frequency）素子に用いられるインダクタの金属配線を形成する方法に関するもので、ポリマーとの反応性に優れたラジカルを用いて、トレンチ形成のためのエッチング時に発生したポリマーを効果的に除去する目的として、トレンチを形成するための第１のメインエッチング段階と、該第１のメインエッチングで発生したポリマーを除去するアッシュ段階と、トレンチの底面にビアを形成するための第２のメインエッチング段階と、を含む。【選択図】図４
2010045373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレンチを形成するための第１のメインエッチング段階と、
前記第１のメインエッチングで発生したポリマーを除去するアッシュ段階と、
前記トレンチの底面にビアを形成するための第２のメインエッチング段階と、
からなることを特徴とするインダクタの金属配線形成方法。
【請求項２】
前記第１のメインエッチング段階は、
反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching）を用いて前記トレンチを形成することを特徴とする請求項１に記載のインダクタの金属配線形成方法。
【請求項３】
前記アッシュ段階は、
前記ポリマーとの反応性に優れた窒素（Ｎ）またはふっ素（Ｆ）系のラジカル（radical）をガスとして用いることを特徴とする請求項１に記載のインダクタの金属配線形成方法。
【請求項４】
前記トレンチの側壁から前記ポリマーを除去することを特徴とする請求項３に記載のインダクタの金属配線形成方法。
【請求項５】
前記第１のメインエッチングで前記トレンチの形成に使用されたフォトレジストの残留物を除去するためのアッシュ工程を行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインダクタの金属配線形成方法。
【請求項６】
前記フォトレジストの残留物を除去するためのアッシュ工程を酸素雰囲気で行うことを特徴とする請求項５に記載のインダクタの金属配線形成方法。
【請求項７】
基板上に絶縁膜を形成する段階と、
前記絶縁膜上にトレンチ形成のためのフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを使用した反応性イオンエッチング工程によって前記絶縁膜に前記トレンチを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを除去する段階と、
前記トレンチ内のポリマーを除去する段階と、
前記トレンチ底面にビアを形成する段階と、
からなることを特徴とするインダクタの金属配線形成方法。
【請求項８】
前記ポリマーを除去する段階は、
窒素（Ｎ）またはふっ素（Ｆ）系のラジカルをガスとして用いるアッシュを行うことを特徴とする請求項７に記載のインダクタの金属配線形成方法。
【請求項９】
前記フォトレジストパターンの除去後に前記フォトレジストパターンの残留物を除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のインダクタの金属配線形成方法。
【請求項１０】
前記トレンチ及び前記ビアに金属物質を埋め立てて金属配線を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のインダクタの金属配線形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子に関するもので、特に、ＲＦ（Radio Frequency）素子に用いられるインダクタの金属配線を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子のうち、ＲＦ受動素子に用いられるＲＦインダクタの形成技術は多く知られている。
【０００３】
ＲＦインダクタを形成する工程ではメタルの抵抗減少のために、膜高さ（height）を高くする。
【０００４】
インダクタのための金属配線が埋め立てられるべきトレンチをエッチングする工程を、ＵＴＭ（ultra thick metal）エッチング工程という。
【０００５】
しかし、従来のＲＦインダクタの製造過程では、ポリマー発生による問題が生じることがある。これを、図１及び図２を参照して以下に説明する。
【０００６】
図１は、従来のＵＴＭ反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：reactive ion etching）が行われたトレンチ側壁にポリマーが存在する様子を示す写真である。
【０００７】
ＵＴＭ反応性イオンエッチングにより形成されるトレンチは、一般のトレンチに比べて線幅が大きくかつ深い。
【０００８】
上記のようなデザインルールを持つＵＴＭでは、反応性イオンエッチングにおいて多くのポリマーが発生する。図１を参照すると、ＵＴＭ反応性イオンエッチングが行われた後にトレンチのサイドにポリマーが存在することが見られる。実際に、そのポリマーの量は７０ｎｍ以上であって、トレンチの底面（bottom）、側壁（wall）そしてフォトレジスト（PR）にまで形成される。
【０００９】
このポリマーは、ＵＴＭトレンチのエッチング中に発生するだけでなく、窒化膜をマスクとして底面にビアをエッチングする過程でも多量発生する。
【００１０】
発生した多量のポリマーは、後続工程であるアッシュ工程（ash process）で除去されるべきであるが、従来は、ＵＴＭ反応性イオンエッチングで発生したポリマーをアッシュ工程だけで全部除去するには限界があった。また、このアッシュ工程は、トレンチエッチング時に使用されたフォトレジスト（PR）を除去することを主な目的としてきた。
【００１１】
図２Ａ及び図２Ｂは、一般のアッシュ工程後にポリマーが存在する様子を示す写真である。
【００１２】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、後続工程であるアッシュ工程が行われた後にも、ＵＴＭ反応性イオンエッチングで発生したポリマーが存在している。このように、以前の工程でポリマーが除去されずに残っており、この残されたポリマーは持ち上げられ、トレンチから切り落とされ、致命的な素子欠陥を招く。その結果、素子の寿命と歩留りの面で大きな問題が生じる。
【００１３】
一般に、従来のアッシュ工程は、高圧（High pressure）の酸素（Ｏ２）ガス雰囲気で行われてきた。酸素の反応性は、ＵＴＭ反応性イオンエッチング時に使用されたフォトレジスト（ＰＲ）を除去するのには効果的であるが、ＵＴＭ反応性イオンエッチング時に発生したポリマーの除去には関与しない。
【００１４】
結果として、従来技術においてＵＴＭ反応性イオンエッチングは、より深いエッチングが要求されるので、エッチング工程にかかる時間が増加し、このような工程時間の増加に伴ってポリマーは多量発生する。しかも、ＵＴＭ反応性イオンエッチングで発生したポリマーを後続工程で効果的に除去できず、致命的な素子欠陥を招くという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、上記の点に鑑み、ＵＴＭ反応性イオンエッチングで発生するポリマーを除去するのに好適なインダクタの金属配線形成方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、ＵＴＭ反応性イオンエッチングによるトレンチ形成で発生するポリマーを、ビア形成のための後続工程以前に除去するのに好適なインダクタの金属配線形成方法を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、ポリマーとの反応性に優れたラジカル（radical）を用いることによって、トレンチ形成のためのエッチング時に発生したポリマーを効果的に除去するのに好適なインダクタの金属配線形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明の一態様によるインダクタの金属配線形成方法は、トレンチを形成するための第１のメインエッチング段階と、前記第１のメインエッチングで発生したポリマーを除去するアッシュ（Ash）段階と、前記トレンチの底面にビアを形成するための第２のメインエッチング段階と、からなることを特徴とする。
【００１９】
好ましくは、前記第１のメインエッチング段階は、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching）を用いて前記トレンチを形成することができる。
【００２０】
好ましくは、前記アッシュ段階は、前記ポリマーとの反応性に優れた窒素（Ｎ）またはふっ素（Ｆ）系のラジカル（radical）を使用ガスとすることができる。ここで、前記トレンチの側壁から前記ポリマーを除去する。
【００２１】
好ましくは、前記第１のメインエッチングにおいて前記トレンチ形成に使われたフォトレジストを除去するためのアッシュ工程を行う段階をさらに含むことができる。ここで、前記フォトレジストを除去するためのアッシュ工程を酸素雰囲気で行うことができる。
【００２２】
上記目的を達成するための本発明の他の態様によるインダクタの金属配線形成方法は、基板上に絶縁膜を形成する段階と、前記絶縁膜上にトレンチ形成のためのフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを用いた反応性イオンエッチング工程によって前記絶縁膜に前記トレンチを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを除去する段階と、前記トレンチ中のポリマーを除去する段階と、前記トレンチの底面にビアを形成する段階と、からなることを特徴とする。
【００２３】
好ましくは、前記ポリマーを除去する段階は、窒素（Ｎ）またはふっ素（Ｆ）系のラジカル（radical）を使用ガスとするアッシュを行うことができる。
【００２４】
好ましくは、前記フォトレジストパターンの除去後に、前記フォトレジストパターンの残留物（residue）を除去する段階をさらに含むことができる。
【００２５】
好ましくは、前記トレンチ及び前記ビアに金属物質を埋め立てて金属配線を形成する段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、トレンチを形成するためのＵＴＭ反応性イオンエッチング以降に、ポリマーとの反応性に優れた窒素（Ｎ）またはふっ素（Ｆ）系のラジカルをガスとして用いて、トレンチ形成過程で発生したトレンチ中のポリマーを効果的に除去することができる。
【００２７】
したがって、長い工程時間が要求されるＵＴＭ反応性イオンエッチングで多量のポリマーが形成されても、ＵＴＭ反応性イオンエッチングで発生したポリマーを後続工程で効果的に除去することができ、その結果、素子の寿命と歩留りを大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来のＵＴＭ反応性イオンエッチングが行われたトレンチ側壁にポリマーが存在する様子を示す写真である。
【図２Ａ】一般のアッシュ工程後にポリマーが存在する様子を示す写真である。
【図２Ｂ】一般のアッシュ工程後にポリマーが存在する様子を示す写真である。
【図３】ＵＴＭ反応性イオンエッチング及びアッシュ工程に使用される装備の概略を示すブロック図である。
【図４】本発明によるインダクタの金属配線形成方法において効果的なポリマー除去を中心にまとめた工程段階である。
【図５】ＵＴＭ反応性イオンエッチング時にポリマー除去（de-polymer）工程の追加に起因するラインセレーション（Line serration）を示す写真である。
【図６】５０秒以上ポリマー除去工程を行った結果を示す写真である。
【図７】本発明の他の実施例によるインダクタの金属配線形成方法において効果的なポリマー除去のための工程段階である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に基づく実施例の詳細な説明から明白になる。
【００３０】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施例の構成とその作用について説明する。ただし、図面に示され、また図面に基づいて説明される本発明の構成と作用は、少なくとも一つの実施例として説明されるもので、それによって本発明の技術的思想とその核心構成及び作用が制限されるわけではない。
【００３１】
図３は、ＵＴＭ反応性イオンエッチング及びアッシュ工程に使用される装備の概略を示すブロック図である。
【００３２】
図３はＨＰＴエッチング装備を示しており、これは、デュアル周波数を使用するための第１及び第２のＲＦジェネレータ（Generator）１０，２０を備える。
【００３３】
ガス注入はショーヘッド(Show Head)３０で行われ、低真空（Low vacuum）を保つためにターボポンプ４０と絞り弁（Throttle valve）４１を備える。
【００３４】
プラズマポテンシャルを形成するために、２７ＭＨｚ周波数を生成する第１のＲＦジェネレータ１０と２７ＭＨｚの上部電極を使用し、垂直電力（Vertical Force）を用いたエッチングのために、２ＭＨｚ周波数を生成する第２のＲＦジェネレータ２０と２ＭＨｚの下部電極を使用する。また、微細プラズマ制御のための流動プラズマ制御のために流動閉じ込めリング（confinement Ring）を使用する。
【００３５】
本発明では、上記の装備を用いて効果的なポリマー除去のための下記の工程を順次に行う。
【００３６】
まず、トレンチ形成のためのＵＴＭ反応性エッチング工程を行う。
【００３７】
続いて、ポリマー除去工程を行う。
【００３８】
次に、トレンチ底面にビアを形成するためのエッチング工程を行う。
【００３９】
具体的に、図４は、本発明によるインダクタの金属配線形成方法において効果的なポリマー除去を中心に整理した工程段階である。
【００４０】
まず、図示してはいないが、金属配線を形成するために基板上に絶縁膜を形成する。ここで、絶縁膜は酸化膜とすることができるが、これに限定されることはない。
【００４１】
続いて、絶縁膜上にトレンチ形成のためのフォトレジストパターンを形成し、該フォトレジストパターンをマスクとした第１のメインエッチング（ＭＥ１）工程を行う（Ｓ１）。これで、絶縁膜にトレンチが形成される。そして、第１のメインエッチング（ＭＥ１）は、反応性イオンエッチングとすることが好ましく使用されるエッチングガスには、Ａｒ、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｏ２がある。
【００４２】
以降、第１のメインエッチングで発生したポリマーを除去するポリマー除去（de-polymer）工程を行う（Ｓ２）。ここで、ポリマー除去（de-polymer）工程は、アッシュ工程であり、該アッシュ工程には、ポリマーとの反応性に優れた窒素（Ｎ）またはふっ素（Ｆ）系のラジカル（radical）をガスとして使用する。特に、このポリマー除去工程を用いてトレンチ内部の側壁に発生したポリマーを除去することができる。
【００４３】
一方、上記のポリマー除去工程以前または以降に、第１のメインエッチングにおいてトレンチ形成に使用されたフォトレジストパターンを除去するための工程及びフォトレジストの残留物を除去するためのアッシュ工程をさらに行うことができ、このアッシュ工程は酸素雰囲気で行うことができる。
【００４４】
上述したアッシュ工程を完了した後に、トレンチの底面にビア（via）を形成するための第２のメインエッチング（ＭＥ２）を行う（Ｓ３）。このビア形成のための第２のメインエッチング（ＭＥ２）は、ＳＡＣ（Self-Aligned Hole）エッチング工程とすることができ、Ａｒ、ＣＯ、Ｃ４Ｆ８及びＯ２ガスを使用する。
【００４５】
前述した本発明では、第１のメインエッチング（ＭＥ１）であるＵＴＭ反応性イオンエッチング時に、ポリマーを除去するためのポリマー除去（de-polymer）工程をさらに行わない。
【００４６】
これは、ＵＴＭ反応性イオンエッチング時にポリマー除去工程をさらに行うと、膜の上部の破壊により、図５に示すように、ラインセレーション（Line serration）が深刻になるためである。なお、トレンチの中央部と隅部間におけるエッチング歪みがより深刻になるため、ビア形成のためのＳＡＣエッチング工程に用いられる窒化物（nitride）が中央部位にはほとんど残されないという不具合もあるからである。
【００４７】
そのため、ＵＴＭ反応性イオンエッチング時にポリマー除去工程をさらに行うと、後続工程であるビア形成工程でビアが十分にオープンされないか、下部メタルの上部に大きいアタック（Attack）をもたらす可能性が高い。
【００４８】
したがって、前述したように、本発明では、ＵＴＭ反応性イオンエッチング時にポリマーを除去するためのポリマー除去工程を追加せずに、以降のアッシュ工程においてポリマーとの反応性に優れたガスを用いて、ＵＴＭ反応性イオンエッチング時に発生したポリマーを除去する。この時、ポリマー除去のために、ポリマーとの反応性に優れた窒素（Ｎ）またはふっ素（Ｆ）系のラジカルをガスとして使用する。
【００４９】
上記のアッシュ段階で行われるポリマー除去工程は、５０秒以上行う。すなわち、ポリマー除去工程のエッチングターゲットを５０秒以上スプリット（split）することが好ましい。
【００５０】
最後に、インダクタの金属配線を形成する工程が行われ、そのためにトレンチ及びビアに金属物質を埋め立てる。
【００５１】
上記のようにポリマー除去工程を５０秒以上行った結果を、図６に示す。図６に示すように、十分なポリマー除去工程によってトレンチの内部からポリマーが完全に除去されることがわかる。
【００５２】
一方、上記では、第１のメインエッチング（ＭＥ１）であるＵＴＭ反応性イオンエッチング時に、ポリマーを除去するためのポリマー除去工程を追加しないとして説明したが、ＵＴＭ反応性イオンエッチングの改善を通じてポリマー除去の効率をより向上させることができる。
【００５３】
前述したようにポリマー除去工程を用いてトレンチ内のポリマーを除去する実施例の他に、トレンチ形成のためのＵＴＭ反応性イオンエッチング工程を改善する他の実施例も可能である。
【００５４】
具体的に、本実施例によるＵＴＭ反応性イオンエッチングには、Ａｒ、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｏ２が使用される。ここで、エッチング条件の点では、使用される酸素ガスの量は多いほど、バイアスパワーは０Ｗとし、トレンチの内部側壁のポリマー除去効果を向上させる。条件の一例として、バイアスパワーは０Ｗ、酸素は７００ｓｃｃｍ、ＣＦ４は７ｓｃｃｍ、Ｎ２は１００ｓｃｃｍであり、このような条件下、高温のもとで反応性イオンエッチングが行われてもよい。
【００５５】
上記条件下のＵＴＭ反応性イオンエッチングの後に、ポリマー除去のためのアッシュ工程を行うと最も好ましい。
【００５６】
具体的には、図７に、本発明の他の実施例によるインダクタの金属配線形成方法において効果的なポリマー除去のための工程手順を示す。
【００５７】
まず、金属配線を形成するために、基板上に絶縁膜を形成した後に反応性イオンエッチングによってトレンチを形成する。
【００５８】
この反応性イオンエッチングで発生したポリマーのうち、トレンチ内の側壁に形成されたポリマーを除去するための第１のポリマー除去（de-polymer）工程を行う（Ｓ１０）。この時、第１のポリマー除去工程の条件は、ハイパワー、０Ｗのバイアス電力、そしてＡｒ、ＣＦ４、Ｏ２及びＮ２の使用ガスとする。
【００５９】
続いて、トレンチ底面及び上部（Top）に形成されたポリマーを除去するための第２のポリマー除去工程を行う（Ｓ２０）。この第２のポリマー除去工程の条件は、ハイパワー、一定レベルのバイアス電力、そしてＡｒ、ＣＦ４、Ｏ２及びＮ２の使用ガスとする。
【００６０】
続いて、上記ポリマー除去工程の後に、フォトレジストの残留物を除去するためのメインアッシュ工程を行う（Ｓ３０）。このアッシュ工程は、酸素雰囲気で行う。
【００６１】
以上説明した内容から、当業者なら本発明の技術思想を逸脱しない範囲で様々な変更及び修正が可能であるということがわかる。
【００６２】
したがって、本発明の技術的範囲は、実施例に記載された内容に限定されるのではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。
【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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