[發明專利]多孔區域結構及其制造方法

在審

• 申請號: 201980031729.6
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN112119512A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 弗雷德里克·瓦龍;朱利安·埃爾薩巴希;久伊·帕拉特
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所;原子能與替代能源委員會
• 主分類號: H01L49/02
• 分類號: H01L49/02;C25D11/18;H01G11/26;C25D11/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠;楊林森

公開了多孔區域結構及其制造方法。多孔區域結構的特征在于使具有不均勻的孔的硬掩模邊界區域密封，由此從該結構排除功能。硬掩模邊界區域的密封通過使用在用于限定結構的多孔區域的陽極氧化硬掩模的頂部上沉積的硬掩模來完成。通過排除硬掩模邊界區域，可以以更高的精確度控制或量化多孔區域結構的孔隙比和等效比表面。通過密封硬掩模邊界區域，還可以顯著地減少由于結構的下面的金屬層露出而引起的腐蝕。

技術領域

本發明涉及集成領域，并且更特別地，涉及電子產品、有關的半導體產品及其制造方法。

背景技術

如今，硅無源集成技術可用于工業設計。例如，由村田集成無源解決方案(MurataIntegrated Passive Solutions)開發的PICS技術允許將高密度電容性部件集成至硅基板中。根據該技術，數十個甚至數百個無源部件可以有效地集成至硅管芯中。

在P.Banerjee等人的題為“Nanotubular metal-insulator-metal capacitorarrays for energy storage(用于能量存儲的納米管金屬-絕緣體-金屬電容器陣列)”(2009年5月在Natural technology中發表)的工作中，描述了在多孔陽極材料諸如例如多孔陽極氧化鋁(porous anodic alumina，PAA)中形成的金屬-絕緣體-金屬(metal-insulator-metal，MIM)結構。金屬、絕緣體然后金屬的相繼的層遵循多孔材料的輪廓，使得MIM結構被嵌入在多孔材料的孔的內部。然而，由于可以通過原子層沉積(ALD)沉積的PAA厚度，Banerjee的PAA嵌入式結構經受高的等效串聯電阻(ESR)和受限的電容密度。

在國際申請公開WO2015/063420A1中描述了改善Banerjee的ESR和電容的F.Voiron等人的結構。Voiron的結構得到可以用于多種應用的高度集成的電容。在該結構中，孔的底部被打開，并且MIM結構的下金屬層接觸位于多孔區域下的導電層，提供了電接觸并且降低了ESR。

通常地，以上描述的PAA嵌入式結構通過在基板例如硅晶片的上方的多孔區域的內部嵌入結構(例如，MIM電容性堆疊)來得到。通常地，多孔區域通過使沉積在基板上方的金屬例如鋁的薄層陽極氧化來得到。陽極氧化將鋁層轉化成多孔陽極氧化鋁。通常地，多孔區域以任何形狀形成(從頂部觀察)，并且沿垂直于晶片表面的方向跨氧化鋁層延伸。

圖1是用于制造具有多孔區域的產品的示例結構100的截面圖。例如，示例結構100可以是制造如WO2015/063420A1中描述的集成電容器結構的過程中的中間產品。出于示出多孔區域的形成的目的，提供示例結構100，并且示例結構100對于可能生成的產品的類型沒有限制。

如圖1中所示，結構100包括硅層102、鋁層104、阻擋層106、鋁層108和硬掩模層110。在示例產品中，鋁層104可以提供用于集成電容器結構的電極。阻擋層106可以例如通過阻止陽極氧化的進展到達鋁層104對鋁層104提供保護以及/或者在制造過程中的后續PAA蝕刻步驟中對鋁層104提供保護。

在形成多孔區域時，對于一些應用，可能期望使得到的多孔區域嵌入在原始鋁層內。例如，可能期望控制得到的多孔區域的尺寸，以便控制將嵌入其中的結構的尺寸和電學值(例如，電容、電阻等)。通常地，這通過在鋁層108的頂部上施加硬掩模層110以掩蓋鋁層108的不準備被陽極氧化的區域來完成。掩模屏蔽該區域，防止與陽極氧化電解質接觸，并且因此，多孔區域被形成在鋁層108的硬掩模層110敞開的區域中。

圖2是掃描電子顯微鏡(SEM)圖像，其示出了硬掩模(HM1)與使用上述陽極氧化工藝形成的多孔區域(PAA)之間的邊界的頂視圖。如所示出的，以這樣的方式形成硬掩模HM1，以限定原始嵌入金屬(例如，鋁)層內的多孔區域PAA的周界和位置。