[发明专利]多孔区域结构及其制造方法

说明书

公开了多孔区域结构及其制造方法。多孔区域结构的特征在于使具有不均匀的孔的硬掩模边界区域密封，由此从该结构排除功能。硬掩模边界区域的密封通过使用在用于限定结构的多孔区域的阳极氧化硬掩模的顶部上沉积的硬掩模来完成。通过排除硬掩模边界区域，可以以更高的精确度控制或量化多孔区域结构的孔隙比和等效比表面。通过密封硬掩模边界区域，还可以显著地减少由于结构的下面的金属层露出而引起的腐蚀。

技术领域

本发明涉及集成领域，并且更特别地，涉及电子产品、有关的半导体产品及其制造方法。

背景技术

如今，硅无源集成技术可用于工业设计。例如，由村田集成无源解决方案(MurataIntegrated Passive Solutions)开发的PICS技术允许将高密度电容性部件集成至硅基板中。根据该技术，数十个甚至数百个无源部件可以有效地集成至硅管芯中。

在P.Banerjee等人的题为“Nanotubular metal-insulator-metal capacitorarrays for energy storage(用于能量存储的纳米管金属-绝缘体-金属电容器阵列)”(2009年5月在Natural technology中发表)的工作中，描述了在多孔阳极材料诸如例如多孔阳极氧化铝(porous anodic alumina，PAA)中形成的金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal，MIM)结构。金属、绝缘体然后金属的相继的层遵循多孔材料的轮廓，使得MIM结构被嵌入在多孔材料的孔的内部。然而，由于可以通过原子层沉积(ALD)沉积的PAA厚度，Banerjee的PAA嵌入式结构经受高的等效串联电阻(ESR)和受限的电容密度。

在国际申请公开WO2015/063420A1中描述了改善Banerjee的ESR和电容的F.Voiron等人的结构。Voiron的结构得到可以用于多种应用的高度集成的电容。在该结构中，孔的底部被打开，并且MIM结构的下金属层接触位于多孔区域下的导电层，提供了电接触并且降低了ESR。

通常地，以上描述的PAA嵌入式结构通过在基板例如硅晶片的上方的多孔区域的内部嵌入结构(例如，MIM电容性堆叠)来得到。通常地，多孔区域通过使沉积在基板上方的金属例如铝的薄层阳极氧化来得到。阳极氧化将铝层转化成多孔阳极氧化铝。通常地，多孔区域以任何形状形成(从顶部观察)，并且沿垂直于晶片表面的方向跨氧化铝层延伸。

图1是用于制造具有多孔区域的产品的示例结构100的截面图。例如，示例结构100可以是制造如WO2015/063420A1中描述的集成电容器结构的过程中的中间产品。出于示出多孔区域的形成的目的，提供示例结构100，并且示例结构100对于可能生成的产品的类型没有限制。

如图1中所示，结构100包括硅层102、铝层104、阻挡层106、铝层108和硬掩模层110。在示例产品中，铝层104可以提供用于集成电容器结构的电极。阻挡层106可以例如通过阻止阳极氧化的进展到达铝层104对铝层104提供保护以及/或者在制造过程中的后续PAA蚀刻步骤中对铝层104提供保护。

在形成多孔区域时，对于一些应用，可能期望使得到的多孔区域嵌入在原始铝层内。例如，可能期望控制得到的多孔区域的尺寸，以便控制将嵌入其中的结构的尺寸和电学值(例如，电容、电阻等)。通常地，这通过在铝层108的顶部上施加硬掩模层110以掩盖铝层108的不准备被阳极氧化的区域来完成。掩模屏蔽该区域，防止与阳极氧化电解质接触，并且因此，多孔区域被形成在铝层108的硬掩模层110敞开的区域中。

图2是扫描电子显微镜(SEM)图像，其示出了硬掩模(HM1)与使用上述阳极氧化工艺形成的多孔区域(PAA)之间的边界的顶视图。如所示出的，以这样的方式形成硬掩模HM1，以限定原始嵌入金属(例如，铝)层内的多孔区域PAA的周界和位置。