铝层的生长方法及金属－绝缘体－金属板技术

本发明专利技术提供一种铝层的生长方法，适用于集成电路制造工艺，包括：在温度低于２７０℃而高于零度的环境温度下，生长用于制作导电层的铝Ａｌ层。本发明专利技术还提供一种ＭＩＭ板。采用本发明专利技术提供的技术方案，本发明专利技术的具体实施中，通过在低温环境温度下生长导电层中的Ａｌ层，使长出的Ａｌ层相比较高温环境下长出的Ａｌ层表面更加平整且厚度均匀，适用于ＩＣ制造的微小化工艺尺寸的环境。且由于在较低环境下长Ａｌ，使得ＩＣ或ＭＩＭ板上Ａｌ的制造工艺过程简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路(IC)制造
，尤其涉及一种铝层的生长方 法及金属-绝缘体-金属(MIM)板。
技术介绍
集成电路(IC)制造工艺中，通常需要在器件层之上布置多层导电层， 以实现器件之间的连接。在一些IC制造工艺中，通常用铝(Al)作为导电层材料。在生长Al 层的工艺中，由于高温下长出的Al的抗电迁移能力相比较低温小长出的Al 的抗电迁移能力较好，因此，通常采用高温生长法生长Al层，以获得抗电 迁移能力较好的Al板，确保制成IC板的可靠性与稳定性。参见图1，图l是现有生长Al层的设备示意图。图1中，等离子反应 腔10内，待生长Al层的晶圆11被放置在控温加热器12上；位于晶圆11 上方的Al制靶材13上施加有直流电场，电场能量通常较高；用于产生等离 子的气体原料如惰性气体氩(Ar)，通过等离子反应腔IO侧壁上的开孔14 被喷射到腔10内；另外，气体通过开孔15被排出。在等离子反应腔10的 真空环境中，气体在高能量电场下产生等离子。等离子轰击靶材得到的Al 材料沉积在晶圓表面，生成A1层。为防止导电层之间的信号干扰，通常还需要在导电层之间添加绝缘介质 层。IC制造的高集成度，使得在微小的工艺尺寸上一层一层地生长导电层 或绝缘层的工艺过程变得冗长而困难。常用作电容的MIM板，因其自身的板层结构与IC制造进程的相似性， 被用到IC制造中，以简化制造过程。下面简要说明MIM板层结构。3参见图2,图2是MIM板的结构示意图。图2中，MIM板主要包括三 大部分导电层20、绝缘介质层21和导电层22。其中，绝缘介质层21材 料可以是氧化硅(Si02),导电层20和导电层22的组成通常相同。参见图 3，图3是MIM板中导电层的结构示意图。以导电层20为例，图3示出， 导电层20又可分为三层，即两层金属氮化物内夹一层金属铝。并且，鉴于现有IC制造工艺中的高温长Al法，在制造MIM板时，通 常也采用高温长Al法生长Al层，生长所用设备可参见图1。不论在IC制造的Al生长工艺还是在MIM板的Al生长工艺，均采用高 温长A1法生长A1层。如图1中，控温加热器12需要为Al层生长提供高达 27(TC的温度。而高温下长出的Al晶粒通常较大，长出的A1层厚度不均， 表面凹凸不平的现象严重，从而要求长出的Al层较厚，以弱化表层不平整 的缺陷。参见图4，图4是高温下长出的Al层在生长方向上的切面示意图， 长出的Al层平均厚度在1300埃(A)左右，而Al层较厚处与较薄处的厚 度差值在472埃(A)左右，达到整个Al层度的近三分之一，平整度较差。Al层的表面不平整性对MIM电容的影响未必很大，但会影响制成IC 板的性能。因为IC制造进程中，通常涉及材料层上的刻蚀过程，以棵露出 制造进程所需要的绝缘介质层或Al层，而A1层的表面不平整性，可能导致 刻蚀过度或刻蚀不足的问题，如，期望通过刻蚀棵露出Al层上层的绝缘介 质层，但由于A1层表面不平整，部分Al材料可能已嵌入上层绝缘介质层， 从而会导致刻蚀面上棵露出导电层，影响制成IC板的可靠性；类似地，若 期望通过刻蚀棵露出绝缘介质层下的Al层，但由于A1层表面不平整，部分 绝缘介质层材料可能会下沉到Al层面，从而使得这部分刻蚀停留在绝缘介 质层，导致制成IC板上出现线路不通或功耗过大的现象。因此，现有Al层的生长工艺尚需要改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铝层的生长方法，使长出的Al层表面平整，厚度均匀。一种铝层的生长方法，适用于集成电路制造工艺，包括 在温度低于270。C而高于零度的环境温度下，生长用于制作导电层的铝 Al层。优选地，所述环境温度大于零度，且小于或等于150'C。 优选地，所述环境温度大于或等于50°C,且小于或等于60。C。 优选地，在温度低于270°C而高于零度的环境温度下生长所述Al层进一 步包括对用于提供Al层生长所需的Al材料的靶材，将用于生成轰击所述靶材 的等离子的气体流量控制在大于或等于50毫升/秒且小于或等于70毫升/秒 的范围内。优选地，在温度低于270°C而高于零度的环境温度下生长所述Al层进一 步包括对用于提供Al层生长所需的Al材料的靶材，将所述靶材上施加的直流 电功率控制在小于或等于10千瓦大于或等于4千瓦的范围内。本专利技术的目的还在于提供一种MIM板，导电层中的A1层表面平整且厚度 均匀。一种MIM板，包括两层导电层内夹一层绝缘介质层，所述导电层内的 Al层在温度低于270。C而高于零度的环境温度下生成。本专利技术的具体实施中，考过在低温环境温度下生长导电层中的Al层， 使长出的Al层相比较高温环境下长出的Al层表面更加平整且厚度均匀，适 用于IC制造的微小化工艺尺寸的环境。且由于在较低环境下长Al，使得IC 或MIM板上Al的制造工艺过程简单。附图说明图l是现有生长Al层的设备示意图； 图2是现有MIM板的结构示意图；图3是现有MIM板中导电层的结构示意图； 图4是现有高温下长出的Al层在生长方向上的切面示意图； 图5是本专利技术的一个具体实例中在低温下长出的Al层在生长方向上的 剖面图。具体实施例方式为获得具有较强抗电迁移能力的Al材料层，IC制造进程中，通过高温 长A1法，在高温环境下长出抗电迁移能力相对较强的Al层，相应地，生长 出的A1层较不平整。但在一些场景下，需要着重考虑生长出的Al层的平整 度，而次要考虑其抗电迁移能力的大小。场景如，对于MIM板来讲，由于 其独特的导电层结构，即在Al层与绝缘介质层之间还存在一层能够防止Al 迁移的阻挡层即金属氮化物层，因此，实际上，对于已具有阻挡层的MIM 板的来讲，其制造过程可不需要考虑如何提高Al的抗电迁移能力。本专利技术的专利技术人突破高温长Al的传统做法，考虑在低温环境下生长Al 层，并且，专利技术人通过反复实验，基于每次的实验结果，确定在低温下长出 的A1层相对较平整，厚度均勻。对于高集成度的IC制造来讲，基于A1层 厚度均匀的特点，可减小A1层的生长厚度，有助于制成IC的微小化。为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图作进一步详细 描述。本专利技术的具体实施例中生长Al层的设备示意图可参见图1,且位于晶 圆21下方的控温加热器12将Al层的生长环境温度控制在27(TC以下，具 体地，本实施例中，控温加热器12控制Al生长的环境温度在50。C至60°C 之间。实际应用中，还可将生长温度设置在更低，如25。C左右的室温。本实施例中，基于低温生长环境，长出的Al层厚度均匀且表层较平整。 参见图5，图5是本专利技术的一个具体实例中在低温下长出的Al层在生长方 向上的剖面图。其中，长出的Al层平均厚度在1300A左右，Al层较厚处 与较薄处的厚度差值为104A左右，不足整个Al层度的十分之一，平整度较好。另外，本实施例中，为优化A1的生长，对图l中两个环节作了改进， 包括增大Ar气体喷射进等离子反应腔IO的速率，以及减小靶材上的直流 电场能量。具体地，现有A1层生长工艺中，Ar气体的喷射速率通常在45毫升/秒 (sccm)，而本实施例中，Ar气体的喷射速率在65sccm。 Ar气体喷射速率 的增大可提高等离子反应腔10内被激发出的等离子分布的均勻性，相应地， 可使Al在晶圆上的沉积速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝层的生长方法，其特征在于，适用于集成电路制造工艺，包括：在温度低于２７０℃而高于零度的环境温度下，生长用于制作导电层的铝Ａｌ层。

【技术特征摘要】
1、一种铝层的生长方法，其特征在于，适用于集成电路制造工艺，包括在温度低于270℃而高于零度的环境温度下，生长用于制作导电层的铝Al层。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境温度小于或等 于15(TC。3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述环境温度大于或等 于50°C,且小于或等于60°C。4、 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在温度低 于270。C而高于零度的环境温度下生长所述Al层进一步包括对用于提供Al层生长所需的Al材料的靶材，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：康芸，杨瑞鹏，聂佳相，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]