專利名稱：：鋁層的生長方法及金屬-絕緣體-金屬板的制作方法
技術領域：
：本發明涉及集成電路(IC)制造
技術領域：
，尤其涉及一種鋁層的生長方法及金屬-絕緣體-金屬(MIM)板。
背景技術：
：集成電路(IC)制造工藝中，通常需要在器件層之上布置多層導電層，以實現器件之間的連接。在一些IC制造工藝中，通常用鋁(Al)作為導電層材料。在生長Al層的工藝中，由于高溫下長出的Al的抗電遷移能力相比較低溫小長出的Al的抗電遷移能力較好，因此，通常采用高溫生長法生長Al層，以獲得抗電遷移能力較好的Al板，確保制成IC板的可靠性與穩定性。參見圖1，圖l是現有生長Al層的設備示意圖。圖1中，等離子反應腔10內，待生長Al層的晶圓11被放置在控溫加熱器12上；位于晶圓11上方的Al制靶材13上施加有直流電場，電場能量通常較高；用于產生等離子的氣體原料如惰性氣體氬(Ar)，通過等離子反應腔IO側壁上的開孔14被噴射到腔10內；另外，氣體通過開孔15被排出。在等離子反應腔10的真空環境中，氣體在高能量電場下產生等離子。等離子轟擊靶材得到的Al材料沉積在晶圓表面，生成A1層。為防止導電層之間的信號干擾，通常還需要在導電層之間添加絕緣介質層。IC制造的高集成度，使得在微小的工藝尺寸上一層一層地生長導電層或絕緣層的工藝過程變得冗長而困難。常用作電容的MIM板，因其自身的板層結構與IC制造進程的相似性，被用到IC制造中，以簡化制造過程。下面簡要說明MIM板層結構。3參見圖2,圖2是MIM板的結構示意圖。圖2中，MIM板主要包括三大部分導電層20、絕緣介質層21和導電層22。其中，絕緣介質層21材料可以是氧化硅(Si02),導電層20和導電層22的組成通常相同。參見圖3，圖3是MIM板中導電層的結構示意圖。以導電層20為例，圖3示出，導電層20又可分為三層，即兩層金屬氮化物內夾一層金屬鋁。并且，鑒于現有IC制造工藝中的高溫長Al法，在制造MIM板時，通常也采用高溫長Al法生長Al層，生長所用設備可參見圖1。不論在IC制造的Al生長工藝還是在MIM板的Al生長工藝，均采用高溫長A1法生長A1層。如圖1中，控溫加熱器12需要為Al層生長提供高達27(TC的溫度。而高溫下長出的Al晶粒通常較大，長出的A1層厚度不均，表面凹凸不平的現象嚴重，從而要求長出的Al層較厚，以弱化表層不平整的缺陷。參見圖4，圖4是高溫下長出的Al層在生長方向上的切面示意圖，長出的Al層平均厚度在1300埃(A)左右，而Al層較厚處與較薄處的厚度差值在472埃(A)左右，達到整個Al層度的近三分之一，平整度較差。Al層的表面不平整性對MIM電容的影響未必很大，但會影響制成IC板的性能。因為IC制造進程中，通常涉及材料層上的刻蝕過程，以棵露出制造進程所需要的絕緣介質層或Al層，而A1層的表面不平整性，可能導致刻蝕過度或刻蝕不足的問題，如，期望通過刻蝕棵露出Al層上層的絕緣介質層，但由于A1層表面不平整，部分Al材料可能已嵌入上層絕緣介質層，從而會導致刻蝕面上棵露出導電層，影響制成IC板的可靠性；類似地，若期望通過刻蝕棵露出絕緣介質層下的Al層，但由于A1層表面不平整，部分絕緣介質層材料可能會下沉到Al層面，從而使得這部分刻蝕停留在絕緣介質層，導致制成IC板上出現線路不通或功耗過大的現象。因此，現有Al層的生長工藝尚需要改進。
發明內容本發明的目的在于提供一種鋁層的生長方法，使長出的Al層表面平整，厚度均勻。一種鋁層的生長方法，適用于集成電路制造工藝，包括在溫度低于270。C而高于零度的環境溫度下，生長用于制作導電層的鋁Al層。優選地，所述環境溫度大于零度，且小于或等于150'C。優選地，所述環境溫度大于或等于50°C,且小于或等于60。C。優選地，在溫度低于270°C而高于零度的環境溫度下生長所述Al層進一步包括對用于提供Al層生長所需的Al材料的靶材，將用于生成轟擊所述靶材的等離子的氣體流量控制在大于或等于50毫升/秒且小于或等于70毫升/秒的范圍內。優選地，在溫度低于270°C而高于零度的環境溫度下生長所述Al層進一步包括對用于提供Al層生長所需的Al材料的靶材，將所述靶材上施加的直流電功率控制在小于或等于10千瓦大于或等于4千瓦的范圍內。本發明的目的還在于提供一種MIM板，導電層中的A1層表面平整且厚度均勻。一種MIM板，包括兩層導電層內夾一層絕緣介質層，所述導電層內的Al層在溫度低于270。C而高于零度的環境溫度下生成。本發明的具體實施中，考過在低溫環境溫度下生長導電層中的Al層，使長出的Al層相比較高溫環境下長出的Al層表面更加平整且厚度均勻，適用于IC制造的微小化工藝尺寸的環境。且由于在較低環境下長Al，使得IC或MIM板上Al的制造工藝過程簡單。圖l是現有生長Al層的設備示意圖；圖2是現有MIM板的結構示意圖；圖3是現有MIM板中導電層的結構示意圖；圖4是現有高溫下長出的Al層在生長方向上的切面示意圖；圖5是本發明的一個具體實例中在低溫下長出的Al層在生長方向上的剖面圖。具體實施例方式為獲得具有較強抗電遷移能力的Al材料層，IC制造進程中，通過高溫長A1法，在高溫環境下長出抗電遷移能力相對較強的Al層，相應地，生長出的A1層較不平整。但在一些場景下，需要著重考慮生長出的Al層的平整度，而次要考慮其抗電遷移能力的大小。場景如，對于MIM板來講，由于其獨特的導電層結構，即在Al層與絕緣介質層之間還存在一層能夠防止Al遷移的阻擋層即金屬氮化物層，因此，實際上，對于已具有阻擋層的MIM板的來講，其制造過程可不需要考慮如何提高Al的抗電遷移能力。本發明的發明人突破高溫長Al的傳統做法，考慮在低溫環境下生長Al層，并且，發明人通過反復實驗，基于每次的實驗結果，確定在低溫下長出的A1層相對較平整，厚度均勻。對于高集成度的IC制造來講，基于A1層厚度均勻的特點，可減小A1層的生長厚度，有助于制成IC的微小化。為使本發明的技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖作進一步詳細描述。本發明的具體實施例中生長Al層的設備示意圖可參見圖1,且位于晶圓21下方的控溫加熱器12將Al層的生長環境溫度控制在27(TC以下，具體地，本實施例中，控溫加熱器12控制Al生長的環境溫度在50。C至60°C之間。實際應用中，還可將生長溫度設置在更低，如25。C左右的室溫。本實施例中，基于低溫生長環境，長出的Al層厚度均勻且表層較平整。參見圖5，圖5是本發明的一個具體實例中在低溫下長出的Al層在生長方向上的剖面圖。其中，長出的Al層平均厚度在1300A左右，Al層較厚處與較薄處的厚度差值為104A左右，不足整個Al層度的十分之一，平整度較好。另外，本實施例中，為優化A1的生長，對圖l中兩個環節作了改進，包括增大Ar氣體噴射進等離子反應腔IO的速率，以及減小靶材上的直流電場能量。具體地，現有A1層生長工藝中，Ar氣體的噴射速率通常在45毫升/秒(sccm)，而本實施例中，Ar氣體的噴射速率在65sccm。Ar氣體噴射速率的增大可提高等離子反應腔10內被激發出的等離子分布的均勻性，相應地，可使Al在晶圓上的沉積速率較均衡，有利于Al層的均勻生長。實際應用中，可將Ar氣體的噴射速率控制有助于Al層均勻生長的范圍內，該范圍包括大于或等于50sccm且小于或等于70sccm。現有A1層生長工藝中，把材上施加的電場能量通常高達22千瓦。而較高的電場能量會加快等離子對靶材的刻蝕，相應會提高Al層的生長速率。但過快的生長速率容易導致Al層生長的不均勻。因此，本實施例中，將耙材上施加的電場能量控制在10KW,適當降低A1的生長速率。實際應用中，可將靶材上電場能量控制在有助于Al層均勻生長的范圍內，該范圍包括小于或等于IOKW且大于或等于4KW。需要說明的是，對Al的生長均勻性起主要作用的還是生長所在的環境溫度。下面通過對比采用本發明提供的低溫長Al法制成的MIM板的電學特性，以及現有高溫長Al法制成的MIM板的電學特性，體現低溫長A1的優點。為確保IC板的可靠性，會要求MIM板具有較高的擊穿電壓。發明人通過采集實驗數據，得出低溫長Al法制成的MIM板的擊穿電壓要比高溫長Al法制成的MIM板的擊穿電壓高。簡稱低溫長Al法制成的MIM板為低溫MIM板，高溫長Al法制成的MIM板為高溫MIM板。參見表1,表1歹'J出多個MIM板的擊穿電壓中間值。其中，中間值體現采樣的統計值。7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1由表l數據看出，高溫MIM板的擊穿電壓在25伏(V)左右，而低溫MIM板上擊穿電壓超過30V,低溫MIM板的擊穿電壓，相比較高溫MIM板的擊穿電壓，高出近二十個百分點。這一數據顯示，采用低溫MIM板，相比較采用高溫MIM板制造IC,更加有助于提高制成IC的可靠性。另外，對于用作電容的MIM板來講，通常要求電容隨電壓的變化越小越好。電容與電壓之間的關系表現為電容是電壓的二次函數，則二次項系數越小，則表示電容隨電壓的變化越穩定。在一個具體實例中，對于低溫MIM板，其上電容隨電壓的變化關系中，二次項系數為3x1(T5;而對于高溫MIM板，其上電容隨電壓的變化關系中，二次項系數為4xio_5;相比來講，低溫MIM板上，電容隨電壓的變化更加穩定，相應地，制成IC的穩定性相對較好。另外，本發明還提供一種MIM板，具體地，該MIM板的導電層中，Al層在上述低溫環境溫度下長成。綜上所述，本發明的具體實施中，通過在低溫環境溫度下生長導電層中的Al層，使長出的Al層相比較高溫環境下長出的Al層表面更加平整且厚度均勻，適用于IC制造的微小化工藝尺寸的環境。且由于在較低環境下長Al，使得IC或MIM板上Al的制造工藝過程簡單。權利要求1、一種鋁層的生長方法，其特征在于，適用于集成電路制造工藝，包括在溫度低于270℃而高于零度的環境溫度下，生長用于制作導電層的鋁Al層。2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述環境溫度小于或等于15(TC。3、根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述環境溫度大于或等于50°C,且小于或等于60°C。4、根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，在溫度低于270。C而高于零度的環境溫度下生長所述Al層進一步包括對用于提供Al層生長所需的Al材料的靶材，將用于生成轟擊所述靶材的等離子的氣體流量控制在大于或等于50毫升/秒且小于或等于70毫升/秒的范圍內。5、根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，在溫度低于270°C而高于零度的環境溫度下生長所述Al層進一步包括對用于提供Al層生長所需的Al材料的靶材，將所述靶材上施加的直流電功率控制在小于或等于10千瓦大于或等于4千瓦的范圍內。6、一種MIM板，包括兩層導電層內夾一層絕緣介質層，其特征在于，所述導電層內的Al層在溫度低于27(TC而高于零度的環境溫度下生成。全文摘要本發明提供一種鋁層的生長方法，適用于集成電路制造工藝，包括在溫度低于270℃而高于零度的環境溫度下，生長用于制作導電層的鋁Al層。本發明還提供一種MIM板。采用本發明提供的技術方案，本發明的具體實施中，通過在低溫環境溫度下生長導電層中的Al層，使長出的Al層相比較高溫環境下長出的Al層表面更加平整且厚度均勻，適用于IC制造的微小化工藝尺寸的環境。且由于在較低環境下長Al，使得IC或MIM板上Al的制造工藝過程簡單。文檔編號H01L21/3205GK101673678SQ20081022211公開日2010年3月17日申請日期2008年9月9日優先權日2008年9月9日發明者蕓康,楊瑞鵬,聶佳相申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司