电感器结构及形成其的方法

技术领域

本发明实施例涉及一种电感器结构及形成其的方法。

背景技术

集成电路(integrated circuit，IC)是位于半导体材料的片段上的电子组 件的总成。集成电路中广泛使用的电子组件是电感器。电感器是无源元件， 当电流流经电感器时，所述无源元件在磁场中存储电能。电感器是多功能 装置，除此之外，所述电感器可用于电阻器-电感器(resistor-inductor，RL) 滤波器、电感器-电容器(inductor-capacitor，LC)电路、电阻器-电感器- 电容器(resistor-inductor-capacitor，RLC)电路、电源、变压器以及许多其 他电路组件。

发明内容

本发明实施例提供一种电感器结构包括：刻蚀停止层，布置在内连结 构之上，所述内连结构上覆在衬底上；磁性结构，包括布置在所述刻蚀停 止层之上的多个堆叠层，所述磁性结构包括比最顶层宽的最底层；第一导 电配线与第二导电配线，在所述磁性结构之上平行地延伸，其中所述磁性 结构被配置成修改由所述第一导电配线及所述第二导电配线产生的磁场； 以及图案增强层，布置在所述磁性结构的所述最底层与所述刻蚀停止层之间，其中所述图案增强层具有第一厚度，且其中所述磁性结构的所述最底 层具有小于所述第一厚度的第二厚度。

本发明实施例提供一种电感器结构包括：内连结构，设置在半导体衬 底之上；第一刻蚀停止层，布置在所述内连结构之上；第一磁性结构，布 置在所述第一刻蚀停止层之上，所述第一磁性结构包括位于最下钽层与最 顶氧钴锌钽层之间的钴锌钽层；一条或多条导电配线，设置在所述第一磁 性结构之上且界定电感器；以及图案增强层，布置在所述最下钽层与所述 第一刻蚀停止层之间。

本发明实施例提供一种形成电感器结构的方法，包括：在第一刻蚀停 止层之上形成第一图案增强层；在所述第一图案增强层之上形成磁性结构， 其中所述磁性结构包括氧钴锌钽(OCZT)材料层、钽材料层、及钴锌钽 (CZT)材料层，其中所述第一图案增强层直接接触所述钽材料层中的一者； 以及移除所述磁性结构的外围部分及所述第一图案增强层的外围部分，其 中在第一刻蚀工艺中通过相同的刻蚀剂刻蚀所述磁性结构与所述第一图案增强层。

附图说明

当结合附图阅读时，自以下详细说明最好地理解本发明的各个方面。 应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上， 为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1A到图1B示出电感器结构的一些实施例的剖视图，所述电感器结 构具有位于第一刻蚀停止层与第一磁性屏蔽结构(magnetic shielding structure)之间的第一图案增强层。

图2到图4示出位于第一刻蚀停止层与第一磁性屏蔽结构之间的第一 图案增强层的一些附加实施例的剖视图。

图5示出电感器结构的一些附加实施例的剖视图，所述电感器结构具 有位于第一刻蚀停止层与第一磁性屏蔽结构之间的第一图案增强层，且具 有位于第二刻蚀停止层与第二磁性屏蔽结构之间的第二图案增强层。

图6示出具有第一图案增强层以及第二磁性屏蔽结构的电感器结构的 一些附加实施例的剖视图，第一图案增强层位于第一磁性屏蔽结构下方， 第二磁性屏蔽结构具有在第二磁性屏蔽结构的最顶部分下方凹陷的中心部 分。

图7示出具有第二图案增强层的电感器结构的一些附加实施例的剖视 图，第二图案增强层位于第二磁性屏蔽结构与第二刻蚀停止层之间，其中 第二图案增强层具有在第二图案增强层的最顶部分下方凹陷的中心部分。

图8A及图8B示出电感器结构的一些实施例的各种视图，所述电感器 结构具有第一图案增强层且通过接触通孔耦合到内连结构。

图9到图20示出形成电感器结构的方法的一些实施例的剖视图，所述 电感器结构具有位于第一刻蚀停止层与第一磁性屏蔽结构之间的第一图案 增强层。

图21示出图9到图20中所示方法的一些实施例的流程图。

[符号的说明]

100A、100B、200、300、400、500、600、700、800B、900、1000、 1100A、1100B、1100C、1100D、1100E、1100F、1100G、1200、1300、1400、 1500、1600、1700、1800、1900、2000：剖视图

102：第一钝化层

104：第一阻挡层

106：第一刻蚀停止层

108：第一图案增强层

110：第一磁性结构

110a：第一层组/层组

110b：第二层组/层组

110c：第三层组/层组

110L：最下层

110t：最顶层

112：第二阻挡层

114：第一导电配线

116：第二导电配线

118：介电结构

118c、126c、508c：中心部分

118t、126t、508t：最顶部分

120：第一隔离层

122：第三阻挡层

124：第二刻蚀停止层

126：第二磁性结构

128：衬底

130：半导体装置

130a：源极/漏极区

130b：栅极电极

130c：栅极介电层

140：内连结构

142：内连配线

144：内连通孔

146：内连介电结构

162：钽层

164：钴锌钽(CZT)层

166：氧-CZT(OCZT)层

302：第一界面

304：上钽层

508：第二图案增强层

508s：最外侧壁

800A：俯视图

802：内连钝化层

804a：第一接触通孔

804b：第二接触通孔

806a：第三接触通孔

806b：第四接触通孔

808：接触层

812：隔离结构

902：第一图案增强材料

904：钽材料

904b：最底钽层

904i：中间钽层

904t：最顶钽层

906：钴锌钽(CZT)材料

906b：最底CZT层

906i：中间CZT层

906t：最顶CZT层

908：氧-CZT(OCZT)材料

908b：最底OCZT层

908i：中间OCZT层

908t：最顶OCZT层

1002：第一掩膜层

1102：湿刻蚀剂

1104：第一区域

1106：OCZT残留物

1108：第二区域

1202：晶种层

1802：第二图案增强材料

2100：方法

2102、2104、2106、2108、2110、2112、2114、2116、2118：动作

A：框

BB’：线

t

t

t

t

t

w

w

w

w

具体实施方式

以下公开内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例 或实例。以下阐述组件及布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅为 实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第一特征形成在第二特 征之上或第二特征上可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的 实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征从而 使得所述第一特征与所述第二特征可不直接接触的实施例。另外，本发明 可能在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。此种重复使用是出于简洁 及清晰的目的，而不是自身指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。

此外，为易于说明，本文中可能使用例如“在...之下(beneath)”、“在... 下方(below)”、“下部的(lower)”、“在...上方(above)”、“上部的(upper)” 等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件 或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装 置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或处于其 他取向)，且本文中所使用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。

具有有用电感的电感器常常会耗费集成电路上的大的面积。因此，为 了避免占用宝贵的空间，可在位于半导体衬底之上的内连结构之上形成电 感器结构。在一些实施例中，此种电感器结构包括上覆在位于内连结构上 的钝化层上的刻蚀停止层。磁性结构设置在刻蚀停止层之上。第一导电配 线与第二导电配线沿着磁性结构的上表面彼此平行地延伸。介电结构可上 覆在第一导电配线及第二导电配线以及磁性结构上，使得第一导电配线与 第二导电配线彼此间隔开且被介电结构覆盖。

在操作期间，第一导电配线及第二导电配线可各自耦合到控制电路系 统，所述控制电路系统被配置成在第一方向上向第一导电配线施加第一电 流，且在第二方向上向第二导电配线施加第二电流。由于“右手定则 (right-hand rule)”，因此可分别在第一导电配线及第二导电配线周围感应 第一磁场及第二磁场，且给予电感器结构可测量的电感。在一些实施例中， 磁性结构被配置成将第一磁场及第二磁场集中在第一导电配线及第二导电 配线附近且远离下伏的内连结构。

在一些实施例中，可通过在刻蚀停止层之上沉积钽层、在钽层之上沉 积钴锌钽(cobalt zinc tantalum，CZT)层以及在CZT层之上进一步沉积氧 -CZT(oxygen-CZT，OCZT)层来形成磁性结构。可根据掩膜层使用第一 湿式刻蚀工艺来移除这些层的外围部分。然而，在第一湿式刻蚀工艺期间， 由于OCZT层具有比CZT层及钽层慢的刻蚀速率，因此可能会产生来自 OCZT层的残留物且所述残留物粘附到刻蚀停止层。在一些实施例中，可通 过化学分析(例如能量色散X射线光谱(energy dispersive X-ray spectroscopy，EDX)分析)检测到作为钴氧(cobalt oxygen，CoO)沉淀物 的OCZT残留物。随后可执行干式刻蚀工艺以移除刻蚀停止层的外围部分， 但是由于OCZT残留物可抵抗干式刻蚀工艺，因此OCZT残留物(例如， CoO沉淀物)中的至少一些OCZT残留物及下伏的刻蚀停止层能够保留下 来。OCZT残留物可能对磁性结构的有效性产生负面影响且导致第一磁场及 第二磁场的泄漏。

本发明的各种实施例呈现一种电感器结构，所述电感器结构包括位于 磁性结构与第一刻蚀停止层之间的第一图案增强层。磁性结构可包括几个 层组，所述几个层组分别包括钽层、布置在钽层之上的CZT层、以及布置 在CZT层之上的氧-CZT(OCZT)层。第一图案增强层可比磁性结构的最 下层厚，且为在磁性结构的图案化期间移除OCZT残留物提供更多的空间 及时间。举例来说，在第一湿式刻蚀工艺期间，当最顶OCZT层暴露到第 一湿式刻蚀工艺时，产生OCZT残留物(例如，CoO沉淀物)。在最底OCZT 层暴露到第一湿式刻蚀工艺时，来自最顶OCZT层的OCZT残留物被几乎 完全或完全移除，但是会产生来自最底OCZT层的OCZT残留物。为了移 除来自最底OCZT层的OCZT残留物且防止OCZT残留物接触第一刻蚀停止层，第一图案增强层在OCZT残留物与第一刻蚀停止层之间提供另一阻 挡层。因此，在从第一刻蚀停止层移除第一图案增强层时，已经完全移除 OCZT残留物。因此，第一图案增强层及第一湿式刻蚀工艺可在OCZT残 留物接触第一刻蚀停止层之前有效地移除OCZT残留物，使得电感器结构 可可靠地集中分别由第一导电配线及第二导电配线感应的第一磁场及第二 磁场。

图1A示出包括第一图案增强层的电感器结构的一些实施例的剖视图 100A。

剖视图100A中的电感器结构包括布置在内连结构140之上的第一钝化 层102及第一阻挡层104。在一些实施例中，内连结构140包括嵌置在内连 介电结构146中的内连配线142及内连通孔144的网络。在一些实施例中， 内连结构140布置在衬底128之上且耦合到半导体装置130。在一些实施例 中，半导体装置130可为例如金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field-effect transistor，MOSFET)，所述金属氧化物半导体场 效应晶体管包括位于衬底128内的源极/漏极区130a以及位于衬底128之上 的栅极电极130b。栅极电极130b可通过栅极介电层130c与衬底128分隔 开。半导体装置130及内连结构140可耦合到第一导电配线114和/或第二 导电配线116，以操作电感器结构。

第一导电配线114及第二导电配线116布置在第一磁性结构110之上， 且第一磁性结构110可布置在第一刻蚀停止层106之上。在一些实施例中， 第一图案增强层108可布置在第一刻蚀停止层106与第一磁性结构110之 间。在一些实施例中，第一图案增强层108可直接位于第一磁性结构110 之下且可比第一磁性结构110的最底表面窄。因此，第一图案增强层108 可能已经比第一磁性结构110在侧向上刻蚀得多或快。第一图案增强层108 可包含可溶解在与第一磁性结构110相同的湿刻蚀剂中的材料。举例来说， 在一些实施例中，湿刻蚀剂可包含硝酸与氢氟酸的混合物，且第一图案增 强层108可包含钽、氮化硅、钛、钨、锆、镍、硅锗、锡、铌、钒、或铟 锑。

在一些实施例中，第二阻挡层112将第一导电配线114及第二导电配 线116与第一磁性结构110隔离。此外，介电结构118可上覆在第一导电配 线114及第二导电配线116以及第一磁性结构110上，使得第一导电配线 114与第二导电配线116彼此间隔开且被介电结构118覆盖。在一些实施例 中，介电结构118可具有实质上平坦的顶表面。第一隔离层120上覆在介 电结构118及第一磁性结构110上。第三阻挡层122可上覆在第一隔离层 120上且在侧向上环绕第一磁性结构110及第一图案增强层108。第二刻蚀 停止层124可上覆在第三阻挡层122上，且第二磁性结构126可上覆在第 二刻蚀停止层124上。

在电感器结构的操作期间，通过例如半导体装置130可将第一电流施 加到第一导电配线114，且可将第二电流施加到第二导电配线116。可分别 在第一导电配线114及第二导电配线116周围感应第一磁场及第二磁场。 第一磁性结构110及第二磁性结构126可屏蔽第一磁场及第二磁场，以将 电感器结构的磁通量(magnetic flux)集中在第一导电配线114及第二导电 配线116附近。

第一图案增强层108被配置成在用于将第一磁性结构110图案化的刻 蚀工艺期间延迟第一刻蚀停止层106的暴露。通过延迟第一刻蚀停止层106 的暴露，刻蚀工艺有时间在暴露出第一刻蚀停止层106之前从第一磁性结 构110移除残留物，从而防止残留物从第一磁性结构110累积到第一刻蚀 停止层106上。通过防止残留物从第一磁性结构110累积到第一刻蚀停止 层106上，第一磁性结构110在操作期间将磁通量集中到第一导电配线114 及第二导电配线116附近的可靠性增加。

图1B示出可与图1A所示剖视图100A的框A中的第一磁性结构110 及第一图案增强层108的一些实施例对应的剖视图100B。

在一些实施例中，第一磁性结构110可包括第一层组110a及第二层组 110b。在一些实施例中，第一层组110a和/或第二层组110b包括钽层162、 布置在钽层162之上的钴锌钽(CZT)层164以及布置在CZT层164之上 的氧-CZT(OCZT)层166。在一些实施例中，第一磁性结构110可具有总 体梯状形状。在一些实施例中，第一磁性结构110的最下层110L(例如，最底部的一个钽层162)比第一磁性结构110的最顶层110t(例如，最顶部 的一个OCZT层166)宽。

第一图案增强层108可布置在钽层162与第一刻蚀停止层106之间。 直接接触第一图案增强层108的钽层162不在第一图案增强层108的顶表 面下方延伸。在一些实施例中，第一图案增强层108具有介于近似300埃 与近似1000埃之间的范围内的第一厚度t

在一些实施例中，第一图案增强层108可具有从剖视图100B弯曲的最 外侧壁。

此外，第一刻蚀停止层106具有第一宽度w

图2示出图1B的替代实施例的剖视图200，其中第一磁性结构110的 最下层110L的底表面的第二宽度w

图3示出图1B的另一替代实施例的剖视图300，其中第一图案增强层 108及钽层162二者包含钽。

在此种实施例中，由于钽层162与第一图案增强层108之间的第一界 面302可能不可见(如虚线所示)，因此第一磁性结构110的最下层110L 可能看起来包括钽层162及第一图案增强层108。在此种实施例中，第一图 案增强层108的存在可通过具有第三厚度t

此外，在一些实施例中，第一磁性结构110和/或第一图案增强层108 可具有实质上平坦的最外侧壁。

图4示出图1B的再一替代实施例的剖视图400，其中第一图案增强层 108比第一磁性结构110宽。

在一些实施例中，第一图案增强层108可具有比第一磁性结构110的 最下层110L慢的刻蚀速率，以增加在暴露出第一刻蚀停止层106之前的第 一湿式刻蚀工艺期间移除OCZT残留物(例如，CoO沉淀物)的时间。在 此种实施例中，第一图案增强层108的第三宽度w

图5示出具有第一图案增强层及第二图案增强层的电感器结构的一些 实施例的剖视图500。

在一些实施例中，电感器结构还具有布置在第二磁性结构126与第二 刻蚀停止层124之间的第二图案增强层508。在一些实施例中，第二图案增 强层508可具有直接位于第二磁性结构126之下的最外侧壁508s。在其他 实施例(未示出)中，第二图案增强层508可具有不直接位于第二磁性结 构126之下的最外侧壁508s。第二图案增强层508可防止在第三湿式刻蚀 工艺期间来自第二磁性结构126的残留物接触并粘附到第二刻蚀停止层 124，以将第二磁性结构126图案化。

在一些实施例中，第二磁性结构126可包括与第一磁性结构110不同 的结构。举例来说，在一些实施例中，第二磁性结构126可包括例如三个 层组(图20的110a、110b、110c)，而第一磁性结构110可包括例如两个 层组(图1B的110a、110b)。在其他实施例中，第一磁性结构110及第二 磁性结构126可包含彼此不同的材料。因此，在一些实施例中，第一图案 增强层108与第二图案增强层508可包含不同的材料和/或具有不同的厚度。 在其他实施例中，应理解，第一图案增强层108与第二图案增强层508可 包含相同的材料和/或具有约相同的厚度。

图6示出如图1A的剖视图100A中所示的电感器结构的一些替代实施 例的剖视图600。

在一些实施例中，介电结构118可具有上表面。上表面的中心部分118c 在介电结构118的上表面的最顶部分118t下方凹陷。介电结构118的上表 面的最顶部分118t可上覆在第一导电配线114及第二导电配线116上，且 介电结构118的上表面的中心部分118c可上覆在第一导电配线114与第二 导电配线116之间的空间上。因此，第一隔离层120、第三阻挡层122、第 二刻蚀停止层124及第二磁性结构126也可具有上表面，所述上表面具有 在最顶部分下方凹陷的中心部分。举例来说，在一些实施例中，第二磁性 结构126可具有上表面，所述上表面具有在第二磁性结构126的上表面的 最顶部分126t下方凹陷的中心部分126c。因此，在一些实施例中，第二磁 性结构126的上表面的中心部分126c可直接上覆在介电结构118的上表面 的中心部分118c上。类似地，在一些实施例中，第二磁性结构126的上表 面的最顶部分126t可直接上覆在介电结构118的上表面的最顶部分118t上。

图7示出如图5的剖视图500中所示的电感器结构的一些替代实施例 的剖视图700。

如剖视图700中所示，介电结构118可具有上表面，所述上表面具有 在介电结构118的上表面的最顶部分118t下方凹陷的中心部分118c。在一 些实施例中，第二图案增强层508可布置在第二磁性结构126与第二刻蚀 停止层124之间。因此，在一些实施例中，第二图案增强层508可具有上 表面，其中第二图案增强层508的上表面的中心部分508c在第二图案增强 层508的上表面的最顶部分508t下方凹陷。在此种实施例中，第二图案增 强层508的上表面的中心部分508c可直接上覆在介电结构118的上表面的 中心部分118c上，且第二图案增强层508的上表面的最顶部分508t可直接 上覆在介电结构118的上表面的最顶部分118t上。

图8A示出电感器结构的一些实施例的俯视图800A，其中第一导电配 线及第二导电配线耦合到接触通孔。

在一些实施例中，从俯视图800A看，第一导电配线114及第二导电配 线116不可见，且因此，在图8A中用虚线表示。在一些实施例中，第一导 电配线114及第二导电配线116被第二磁性结构126局部覆盖。在第二磁 性结构126下面，第一导电配线114与第二导电配线116可彼此平行地延 伸。此外，在一些实施例中，内连钝化层802可上覆在内连结构(图1A的 140)上。在一些实施例中，第一导电配线114的部分及第二导电配线116 的部分可嵌置在内连钝化层802下面。在一些实施例中，第一导电配线114 可耦合到第一接触通孔804a及第二接触通孔804b。第二导电配线116可耦 合到第三接触通孔806a及第四接触通孔806b。因此，在操作期间，可在第 一接触通孔804a及第二接触通孔804b上施加第一电流，以在第一导电配 线114中感应第一磁场，且可在第三接触通孔806a及第四接触通孔806b 上施加第二电流，以在第二导电配线116中感应第二磁场。第二磁性结构 126及第一磁性结构(图1A的110)可有效地将磁通量集中在第一导电配 线114及第二导电配线116附近。

图8B示出沿着图8A的线BB’的电感器结构的一些实施例的剖视图800B。

在一些实施例中，第一导电配线114及第二导电配线116的嵌置在内 连钝化层802中的部分在剖视图800B中不可见，如虚线所示。在一些实施 例中，内连钝化层802可包含例如二氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺化合物、 或其他合适的材料。此外，在一些实施例中，接触层808位于第二接触通 孔804b及第四接触通孔806b下方。因此，在一些实施例中，第一导电配线114的一部分嵌置在内连钝化层802中且与接触层808及第二接触通孔 804b中的一者电接触，且第二导电配线116的一部分嵌置在内连钝化层802 中且与接触层808及第四接触通孔806b中的一者电接触。在其他实施例中， 可省略第二接触通孔804b及第四接触通孔806b。在一些实施例中，接触层 808可包含例如铝、铜等。接触层808可通过内连结构140耦合到半导体装 置130。

在一些实施例中，隔离结构812可嵌置在衬底128中及半导体装置130 中的每一者之间以用于每一半导体装置130之间的电隔离。在一些实施例 中，用于控制第一导电配线114及第二导电配线116中的电流的半导体装 置130可为或包括以下中的一者或多者：低电压(例如，1.8V到3.3V)装 置及高电压装置。

图9、图10、图11A到图11G以及图12到图20示出形成电感器结构 的方法的一些实施例的剖视图900、剖视图1000、剖视图1100A到剖视图 1100G以及剖视图1200到剖视图2000，所述电感器结构具有布置在第一磁 性结构与第一刻蚀停止层之间的第一图案增强层。尽管图9、图10、图11A 到图11G以及图12到图20是针对一种方法进行阐述，但是应理解，图9、 图10、图11A到图11G以及图12到图20中公开的结构并不仅限于此种方 法，而是可作为独立于所述方法的结构而单独存在。

如图9的剖视图900中所示，在一些实施例中，可在衬底128之上形 成内连结构140。内连结构140可包括嵌置在内连介电结构146中的内连配 线142及内连通孔144。在一些实施例中，内连配线142及内连通孔144可 包含铜、钨、铝等。内连结构140可耦合到集成在衬底128上的半导体装 置130。在一些实施例中，半导体装置130可为或包括金属氧化物半导体场 效应晶体管(MOSFET)。MOSFET包括位于衬底128中的源极/漏极区130a。 半导体装置130还可包括布置在位于衬底128上的栅极介电层130c之上的 栅极电极130b。

在一些实施例中，在内连结构140之上形成第一钝化层102，且第一钝 化层102可包含例如氮化物(例如氮化硅)、氧化物(例如二氧化硅)等。 可在第一钝化层102之上形成第一阻挡层104，且第一阻挡层104可包含例 如氮化硅、碳化硅等。因此，在一些实施例中，第一阻挡层104可包含与 第一钝化层102相同的材料。在其他实施例中，第一阻挡层104可包含与 第一钝化层102不同的材料。在一些实施例中，第一钝化层102及第一阻 挡层104可使用沉积工艺(例如，化学气相沉积(chemical vapor deposition， CVD)、物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)、原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)等)来沉积。

在第一阻挡层104之上沉积第一刻蚀停止层106，且第一刻蚀停止层 106可包含例如金属氧化物(例如氧化钽、氧化钛)、另一种合适的刻蚀停 止材料等。在一些实施例中，用于形成第一刻蚀停止层106的方法可包括： 在第一阻挡层104之上形成金属材料(例如，钽)；且随后执行热退火工艺 (例如，使用水(H

可在第一刻蚀停止层106之上形成第一图案增强材料902。第一图案增 强材料902可形成具有介于例如近似300埃与近似1000埃之间的范围内的 第一厚度t

在一些实施例中，钽材料904可形成具有小于第一厚度t

OCZT材料908中的氧量和/或OCZT材料908的第五厚度t

在一些实施例中，第一图案增强材料902包含可被用于移除钽材料904、 CZT材料906及OCZT材料908的部分的相同湿刻蚀剂溶解的材料。举例 来说，在一些实施例中，用于将第一磁性结构110图案化的湿刻蚀剂是或 包含硝酸与氢氟酸的混合物。在此种实施例中，第一图案增强材料902可 包含例如钽、氮化硅、钛、钨、锆、镍、硅锗、锡、铌、钒、或铟锑。此 外，在一些实施例中，第一图案增强材料902可包含氧浓度不超过10％的 材料。如果在一些实施例中，第一图案增强材料902的氧浓度超过10％， 则第一图案增强材料902中的氧在暴露到湿刻蚀剂时将与其他元素发生反 应，并形成氧化物沉淀物。

另外，在一些实施例中，第一图案增强材料902包含刻蚀速率高于 OCZT材料908的材料。在其他实施例中，第一图案增强材料902可具有比 第一磁性结构110中的材料中的一者或多者快或慢的刻蚀速率。在一些实 施例中，第一图案增强材料902、钽材料904、CZT材料906及OCZT材料 908可各自使用沉积工艺(例如，物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强型化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapour deposition，PE-CVD)、原子层沉积(ALD)、溅镀等)来形成。依据第一磁 性结构110中的层组(例如，110a、110b、110c等)的数目而定，可对钽 材料904、CZT材料906及OCZT材料908重复多个循环的沉积工艺。

如图10的剖视图1000中所示，在第一磁性结构110之上形成第一掩 膜层1002。在一些实施例中，第一掩膜层1002可包含光刻胶材料且可使用 光刻及移除(例如，刻蚀)工艺来形成。第一掩膜层1002可被布置成使得 第一磁性结构110的外部部分不直接位于第一掩膜层1002之下。

如图11A的剖视图1100A中所示，执行第一湿式刻蚀工艺以移除第一 磁性结构110的外部部分及第一图案增强材料902的外部部分。剖视图 1100A、剖视图1100B、剖视图1100C、剖视图1100D、剖视图1100E、剖 视图1100F及剖视图1100G分别示出第一时间、第二时间、第三时间、第 四时间、第五时间、第六时间及第七时间处的第一湿式刻蚀工艺，其中第 二时间在第一时间之后，第三时间在第二时间之后，以此类推。

通过显示浸没在湿刻蚀剂1102中的剖视图1100A来示出第一湿式刻蚀 工艺。在一些实施例中，例如，所使用的湿刻蚀剂1102是硝酸与氢氟酸的 混合物。在第一时间期间，最顶OCZT层908t暴露到湿刻蚀剂1102，且暴 露出最顶CZT层906t的第一区域1104。

如图11B的剖视图1100B中所示，随着最顶CZT层906t的第一区域 (图11A的1104)被暴露出，由于CZT材料906及钽材料904在暴露到湿 刻蚀剂1102时具有比OCZT材料908高的刻蚀速率，因此湿刻蚀剂1102 快速移除最顶CZT层906t的部分及最顶钽层904t的部分。最顶CZT层906t 及最顶钽层904t移除得比最顶OCZT层908t快得多，使得OCZT残留物 1106在湿刻蚀剂1102中“自由浮动”；换句话说，OCZT残留物1106与最顶 OCZT层908t不连续，且OCZT残留物1106完全被湿刻蚀剂1102环绕。 因此，OCZT残留物1106可悬浮或开始“下沉”(举例来说，例如，在朝向 第一图案增强材料902的方向上行进)。在一些实施例中，OCZT残留物1106 可呈现随机形状，或者换句话说，不是常见的几何形状，例如(举例来说) 圆形、三角形、矩形等。在一些实施例中，例如，在化学分析(例如，EDX 分析)期间，OCZT残留物1106可被检测为CoO沉淀物。在其他实施例中， 例如EDX分析等化学分析例如可在分析OCZT残留物1106时检测氧、钴、 锌、及钽。

如图11C的剖视图1100C中所示，当中间OCZT层908i暴露到湿刻蚀 剂1102时，OCZT残留物1106开始朝向中间OCZT层908i下沉。中间OCZT 层908i被刻蚀掉且中间CZT层906i的第二区域1108暴露到湿刻蚀剂1102。

此外，当中间OCZT层908i暴露到湿刻蚀剂1102时，OCZT残留物 1106被湿刻蚀剂1102局部或完全移除。随着来自最顶OCZT层908t的 OCZT残留物1106被移除，开始形成来自中间OCZT层908i的OCZT残留 物1106。应理解，最顶OCZT层908t、最顶CZT层906t及最顶钽层904t 继续被湿刻蚀剂1102刻蚀(例如，移除)，且因此，最顶OCZT层908t、 最顶CZT层906t及最顶钽层904t在图11C的剖视图1100C中比在图11B 的剖视图1100B中窄。

如图11D的剖视图1100D中所示，随着中间CZT层906i的第二区域 (图11C的1108)被暴露出，由于CZT材料906及钽材料904在暴露到湿 刻蚀剂1102时具有比OCZT材料908高的刻蚀速率，因此湿刻蚀剂1102 快速移除中间CZT层906i的部分及中间钽层904i的部分。来自中间OCZT 层908i的更多的OCZT残留物1106可留在湿刻蚀剂1102中“自由浮动”， 且来自最顶OCZT层908t的其他先前形成的OCZT残留物1106可被局部 或完全移除。

如图11E的剖视图1100E中所示，最底OCZT层908b、最底CZT层 906b及最底钽层904b暴露到湿刻蚀剂1102，且可从最底CZT层906b产生 更多的OCZT残留物1106。当第一图案增强材料902暴露到湿刻蚀剂1102 时，OCZT残留物1106中的一些OCZT残留物1106可下沉且接触第一图案 增强材料902。可几乎或完全移除来自最顶OCZT层908t及中间OCZT层908i的OCZT残留物1106。

如图11F的剖视图1100F中所示，随着第一磁性结构110继续被湿刻 蚀剂1102暴露出及刻蚀，第一图案增强材料902的部分开始被湿刻蚀剂 1102移除。湿刻蚀剂1102在暴露出第一刻蚀停止层106之前还继续移除 OCZT残留物1106。因此，第一图案增强材料902在暴露出第一刻蚀停止 层106之前给予湿式刻蚀工艺更多的时间来移除OCZT残留物1106。如果第一刻蚀停止层106在移除OCZT残留物1106之前被暴露出，则OCZT残 留物1106将接触并粘附到第一刻蚀停止层106，从而对装置性能产生负面 影响。增加第一图案增强材料902的厚度和/或选择用于具有较慢刻蚀速率 的第一图案增强材料902的材料会增加在第一湿式刻蚀工艺期间移除 OCZT残留物1106的时间。

图11G的剖视图1100G可示出完成第一湿式刻蚀工艺之后的第一磁性 结构110。第一磁性结构110包括多层的钽层162、CZT层164及OCZT层 166。第一图案增强层108可布置在第一刻蚀停止层106与最下部的一个钽 层162之间。依据刻蚀速率和/或第一湿式刻蚀工艺的刻蚀时间而定，第一 图案增强层108可比最下部的一个钽层162宽、窄或约等于最下部的一个 钽层162。在一些实施例中，第一磁性结构110可具有弯曲的最外侧壁。

在一些实施例中，由于第一湿式刻蚀工艺包括湿刻蚀剂1102，因此将 在侧向上及在垂直方向上移除第一磁性结构110及第一图案增强层108，且 第一磁性结构110的至少最顶层110t可比第一掩膜层1002窄。在第一湿式 刻蚀工艺之后，在一些实施例中，第一磁性结构110及第一图案增强层108 可完全且直接位于第一掩膜层1002之下。此外，第一刻蚀停止层106可抵 抗湿刻蚀剂1102(例如，硝酸及氢氟酸)的移除，从而保护电感器结构的 下伏层(例如，图9的第一钝化层102、图9的第一阻挡层104等)。在第 一湿式刻蚀工艺之后，移除湿刻蚀剂1102及第一掩膜层1002。第一图案增 强层108会显著减轻第一刻蚀停止层106上的OCZT残留物(图11F的 1106)。因此，如果在第一湿式刻蚀工艺之后要对第一刻蚀停止层106进行 化学分析(例如，EDX分析)，则在一些实施例中，可能检测不到OCZT 残留物(图11F的1106)，例如CoO沉淀物。

如图12的剖视图1200中所示，可执行第二刻蚀工艺以移除第一刻蚀 停止层106的外部部分。可在第一磁性结构110和/或第一刻蚀停止层106 之上形成第二掩膜层(未示出)，且可根据第二掩膜层执行第二刻蚀工艺。 第二刻蚀工艺可为在实质上垂直的方向上的干式刻蚀工艺。

在其他实施例(未示出)中，可省略第二刻蚀工艺，使得所述方法从 图11G继续到图13，从而跳过图12。

如图13的剖视图1300中所示，可在第一磁性结构110之上形成第一 导电配线114及第二导电配线116。在一些实施例中，第一导电配线114与 第二导电配线116在侧向上彼此间隔开。第二阻挡层112及晶种层1202可 将第一导电配线114及第二导电配线116中的每一者与第一磁性结构110 分隔开。在一些实施例中，第二阻挡层112可例如包含介电材料，例如二 氧化硅、氮化硅、低介电常数电介质、或一些其他合适的介电材料。第二 阻挡层112可例如通过CVD、PVD、ALD、或一些其他沉积或生长工艺来 沉积或生长。在一些实施例中，可在第二阻挡层112之上形成晶种层1202。 晶种层1202可包含铜、铝、金、银、前述材料的合金、或其他合适的材料。 晶种层1202可例如通过CVD、PVD、溅镀、电化学镀覆、无电镀覆、或一 些其他沉积或生长工艺来沉积或生长。然后，可在晶种层1202之上形成第 一导电配线114及第二导电配线116且第一导电配线114及第二导电配线116直接接触晶种层1202。第一导电配线114及第二导电配线116可例如各 自包含铜、铝、金、银、前述材料的合金、或任何其他合适的导电材料。 第一导电配线114及第二导电配线116可例如通过CVD、PVD、溅镀、电化学镀覆(electrochemical plating，ECP)、无电镀覆、或一些其他沉积或生 长工艺来沉积或生长。在一些实施例中，例如，可在图案化光刻胶层中生 长或沉积第二阻挡层112、晶种层1202和/或第一导电配线114及第二导电 配线116，且可在此种沉积或生长工艺之后随后移除图案化光刻胶层。

如图14的剖视图1400中所示，可在第一磁性结构110之上以及在第 一导电配线114及第二导电配线116之上沉积介电结构118。介电结构118 被配置成将第一导电配线114与第二导电配线116彼此电隔离且可包含例 如聚酰亚胺化合物、聚苯并恶唑化合物、或任何其他合适的介电材料。

在一些实施例中，介电结构118可通过CVD、PVD、ALD、或另一种 合适的沉积工艺来沉积和/或生长。在一些实施例中，介电结构118可通过 例如固化工艺或图案化及移除(例如，刻蚀)工艺来形成。在一些实施例 中，介电结构118可具有圆顶状上表面。在其他实施例中，通过图案化工 艺(例如，刻蚀工艺)和/或平坦化工艺(例如，化学机械平坦化工艺)，介电结构可具有实质上平的上表面。在又一些其他实施例中，介电结构可具 有在最顶部分下方凹陷的中心部分。中心部分位于第一导电配线114与第 二导电配线116之间。

如图15的剖视图1500中所示，可在介电结构118之上形成第一隔离 层120。第一隔离层120可例如包含氮化物、氮化硅、或另一种合适的介电 材料，且第一隔离层120可通过CVD、PVD、ALD、或另一种合适的沉积 工艺来沉积和/或生长。

如图16的剖视图1600中所示，可形成上覆在第一隔离层120上且在 侧向上环绕第一磁性结构110及第一图案增强层108的第三阻挡层122。第 三阻挡层122可包含例如氮化硅、碳化硅等。在一些实施例中，第三阻挡 层122可通过CVD、PVD、ALD、或另一种合适的沉积工艺来沉积和/或生 长。

如图17的剖视图1700中所示，可在第三阻挡层122、第一刻蚀停止层 106及第一阻挡层104之上形成第二刻蚀停止层124。在一些实施例中，第 二刻蚀停止层124可包含与第一刻蚀停止层106相同的材料和/或使用与第 一刻蚀停止层106相同的工艺形成。

如图18的剖视图1800中所示，在一些实施例中，可在第二刻蚀停止 层124之上共形地形成第二图案增强材料1802。第二图案增强材料1802可 包含与第一图案增强层108相同或不同的材料。在其他实施例中，应理解， 可省略第二图案增强材料1802，且所述方法可从图17继续到图19，从而 跳过图18。

如图19的剖视图1900中所示，在一些实施例中，可在第二刻蚀停止 层124之上且在一些实施例中在第二图案增强材料1802之上形成第二磁性 结构126。在一些实施例中，第二磁性结构126包括与第一磁性结构110不 同的结构。举例来说，在一些实施例中，第二磁性结构126可不包含氧钴 锌钽。在此种实施例中，可省略第二图案增强材料1802。在其他实施例中， 第二磁性结构126可包括与第一磁性结构110相同的结构。在此种其他实 施例中，可存在第二图案增强材料1802以移除在第二磁性结构126的图案 化期间形成的残留物。在一些实施例中，可通过相同的刻蚀剂移除第二图 案增强材料1802与第二磁性结构126。

如图20的剖视图2000中所示，在一些实施例中，第二磁性结构126 可经历第三湿式刻蚀工艺以移除第二磁性结构126的外部部分。在一些实 施例中，其中在第三湿式刻蚀工艺期间，可移除第二图案增强材料(图19 的1802)的外部部分，从而在第二刻蚀停止层124与第二磁性结构126之 间形成第二图案增强层508。在此种实施例中，第二图案增强层508可使得 第三湿式刻蚀工艺能够具有更多的空间及更多的时间来移除在第三湿式刻 蚀工艺期间由第二磁性结构126产生的任何残留物。在其他实施例中，残 留物不是第三湿式刻蚀工艺的副作用，且因此，可省略第二图案增强层508。 此外，在一些实施例中，第三湿式刻蚀工艺之后可为第四刻蚀工艺，以移 除第二刻蚀停止层124的外部部分。

应理解，在第三湿式刻蚀工艺期间通过第二图案增强层508防止在第 二刻蚀停止层124上形成残留物可涉及与在图11A到图11G中针对在第一 湿式刻蚀工艺期间通过第一图案增强层108防止第一刻蚀停止层106上的 OCZT残留物(图11B的1106)所绘示的机制类似的机制。

然而，由于第一图案增强层108和/或第二图案增强层508，因此可减 轻电感器结构的层之间的残留物(例如，图11F的OCZT残留物1106)，使 得第一磁性结构110及第二磁性结构126可靠地环绕第一导电配线114及 第二导电配线116。

图21示出形成电感器结构的方法2100的一些实施例的流程图，所述 电感器结构具有布置在第一磁性结构与第一刻蚀停止层之间的第一图案增 强层。

尽管方法2100在以下被示出及阐述为一系列动作或事件，然而应理解， 这些动作或事件的示出次序不应被解释为具有限制性意义。举例来说，某 些动作可以不同的次序发生和/或可与除本文中所示和/或所阐述的动作或 事件之外的其他动作或事件同时发生。另外，在实施本文说明的一个或多 个方面或实施例时可能并非需要所有所示动作。此外，本文中所绘示的动 作中的一个或多个动作可在一个或多个单独的动作和/或阶段中施行。

在动作2102处，在第一刻蚀停止层之上形成第一图案增强层。

在动作2104处，在第一图案增强层之上形成第一磁性结构。图9示出 与动作2102及动作2104对应的一些实施例的剖视图900。

在动作2106处，在第一磁性结构之上形成掩膜层。图10示出与动作 2106对应的一些实施例的剖视图1000。

在动作2108处，执行第一刻蚀工艺以移除第一磁性结构的外围部分及 第一图案增强层的外围部分。图11A及图11B分别示出与动作2108对应的 一些实施例的剖视图1100A及剖视图1100B。

在动作2110处，执行第二刻蚀工艺以移除第一刻蚀停止层的外部部分。 图12示出与动作2110对应的一些实施例的剖视图1200。

在动作2112处，在第一磁性结构之上形成第一导电配线及第二导电配 线。图13示出与动作2112对应的一些实施例的剖视图1300。

在动作2114处，在第一导电配线及第二导电配线之上沉积介电结构， 其中所述介电结构将第一导电配线与第二导电配线分隔开且覆盖第一导电 配线及第二导电配线。图14示出与动作2114对应的一些实施例的剖视图 1400。

在动作2116处，在介电结构之上形成第二刻蚀停止层。图17示出与 动作2116对应的一些实施例的剖视图1700。

在动作2118处，在第二刻蚀停止层之上形成第二磁性结构。图19示 出与动作2118对应的一些实施例的剖视图1900。

因此，本发明涉及一种制造电感器结构的新方法，所述电感器结构具 有布置在第一磁性结构与第一刻蚀停止层之间的第一图案增强层，以减轻 在将第一磁性结构图案化时残留物的存在。

因此，在一些实施例中，本发明涉及一种电感器结构，所述电感器结 构包括：刻蚀停止层，布置在内连结构之上，所述内连结构上覆在衬底上； 磁性结构，包括布置在所述刻蚀停止层之上的多个堆叠层，所述磁性结构 包括比最顶层宽的最底层；第一导电配线与第二导电配线，在所述磁性结 构之上平行地延伸，其中所述磁性结构被配置成修改由所述第一导电配线 及所述第二导电配线产生的磁场；以及图案增强层，布置在所述磁性结构 的所述最底层与所述刻蚀停止层之间，其中所述图案增强层具有第一厚度， 且其中所述磁性结构的所述最底层具有小于所述第一厚度的第二厚度。

在一些实施例中，所述磁性结构的所述最底层包含钽，且所述磁性结 构的所述最顶层包含氧钴锌钽。在一些实施例中，所述图案增强层具有底 表面，所述图案增强层的所述底表面直接接触所述刻蚀停止层且具有第一 宽度，其中所述磁性结构的所述最底层具有底表面，所述磁性结构的所述 最底层的所述底表面直接接触所述图案增强层且具有比所述第一宽度大的 第二宽度。在一些实施例中，所述图案增强层具有底表面，所述图案增强 层的所述底表面直接接触所述刻蚀停止层且具有第一宽度，其中所述磁性 结构的所述最底层具有底表面，所述磁性结构的所述最底层的所述底表面 直接接触所述图案增强层且具有比所述第一宽度小的第二宽度。在一些实 施例中，所述图案增强层具有包含少于10％的氧的组成。在一些实施例中， 所述图案增强层包含以下中的一者或多者：钽、氮化硅、钛、钨、镍、锆、 硅锗、锡、铌、钒或铟锑。在一些实施例中，所述磁性结构的所述最顶层包含氧钴锌钽，且其中所述图案增强层的刻蚀速率快于所述磁性结构的所 述最顶层。在一些实施例中，所述内连结构包括设置在介电结构内的多个 内连层及设置在所述多个内连层之上的结合垫；且所述刻蚀停止层在垂直 方向上位于所述结合垫上方。

在其他实施例中，本发明涉及一种电感器结构，所述电感器结构包括： 内连结构，设置在半导体衬底之上；第一刻蚀停止层，布置在所述内连结 构之上；第一磁性结构，布置在所述第一刻蚀停止层之上，所述第一磁性 结构包括位于最下钽层与最顶氧钴锌钽层之间的钴锌钽(CZT)层；一条或 多条导电配线，设置在所述第一磁性结构之上且界定电感器；以及图案增 强层，布置在所述最下钽层与所述第一刻蚀停止层之间。

在一些实施例中，所述图案增强层有具有第一宽度的顶表面，其中所 述最下钽层有具有第二宽度的底表面，所述第二宽度小于所述第一宽度， 且其中所述图案增强层的所述顶表面直接接触所述最下钽层的所述底表 面。在一些实施例中，所述图案增强层有具有第一宽度的顶表面，其中所 述最下钽层有具有第二宽度的底表面，所述第二宽度大于所述第一宽度， 且其中所述图案增强层的所述顶表面直接接触所述最下钽层的所述底表 面。在一些实施例中，所述图案增强层在暴露到湿刻蚀剂时具有第一刻蚀 速率，其中所述最顶氧钴锌钽层在暴露到所述湿刻蚀剂时具有第二刻蚀速 率，且其中所述第一刻蚀速率大于所述第二刻蚀速率。在一些实施例中， 所述电感器结构还包括：第一导电配线，布置在所述第一磁性结构之上； 第二导电配线，布置在所述第一磁性结构之上且在侧向上与所述第一导电 配线间隔开；介电层，布置在所述第一导电配线及所述第二导电配线之上 以及所述第一导电配线与所述第二导电配线之间；第二刻蚀停止层，布置 在所述介电层之上；以及第二磁性结构，布置在所述第二刻蚀停止层之上。 在一些实施例中，所述电感器结构还包括：第二图案增强层，布置在所述 第二刻蚀停止层与所述第二磁性结构之间。在一些实施例中，所述第二图 案增强层包括直接上覆在所述第一导电配线及所述第二导电配线上的最顶 部分，其中所述第二图案增强层包括布置在所述第一导电配线与所述第二 导电配线之间的中心部分，且其中所述中心部分在所述第二图案增强层的 所述最顶部分下方凹陷。

在又一些其他实施例中，本发明涉及一种形成电感器结构的方法，所 述方法包括：在第一刻蚀停止层之上形成第一图案增强层；在所述第一图 案增强层之上形成磁性结构，其中所述磁性结构包括氧钴锌钽(OCZT)材 料层、钽材料层、及钴锌钽(CZT)材料层，其中所述第一图案增强层直接 接触所述钽材料层中的一者；以及执行第一刻蚀工艺以移除所述磁性结构 的外围部分及所述第一图案增强层的外围部分，其中通过相同的刻蚀剂刻蚀所述磁性结构与所述第一图案增强层。

在一些实施例中，在所述第一刻蚀工艺的第一时间期间，所述第一图 案增强层完全覆盖所述第一刻蚀停止层，且钴氧沉淀物被所述第一刻蚀工 艺的湿刻蚀剂环绕；其中在所述第一刻蚀工艺的第二时间期间，所述湿刻 蚀剂移除所述钴氧沉淀物；且其中在所述第一刻蚀工艺的第三时间期间， 所述湿刻蚀剂从所述第一刻蚀停止层的一些部分移除所述第一图案增强 层。在一些实施例中，所述第一刻蚀工艺的所述相同的刻蚀剂是湿刻蚀剂，且其中所述湿刻蚀剂包含硝酸与氢氟酸的混合物。在一些实施例中，所述 形成电感器结构的方法还包括：在所述磁性结构之上形成第一导电配线及 第二导电配线，其中所述第一导电配线与所述第二导电配线在侧向上彼此 间隔开；在所述第一导电配线及所述第二导电配线之上沉积介电材料，其 中所述介电材料完全覆盖所述第一导电配线的顶表面及所述第二导电配线 的顶表面；在所述介电材料之上形成第二刻蚀停止层；以及在所述第二刻蚀停止层之上形成附加磁性结构。在一些实施例中，在形成所述第二刻蚀 停止层之后且在形成所述附加磁性结构之前，所述形成电感器结构的方法 还包括：在所述第二刻蚀停止层之上形成第二图案增强层。

以上概述了若干实施例的特征，以使所属领域中的技术人员可更好地 理解本发明的各个方面。所属领域中的技术人员应理解，他们可容易地使 用本发明作为设计或修改其他工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的 实施例相同的目的和/或实现与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领 域中的技术人员还应认识到，这些等效构造并不背离本发明的精神及范围， 而且他们可在不背离本发明的精神及范围的条件下对本文作出各种改变、 代替及变更。