专利名称：：铝层的生长方法及金属-绝缘体-金属板的制作方法
技术领域：
：本发明涉及集成电路(IC)制造
技术领域：
，尤其涉及一种铝层的生长方法及金属-绝缘体-金属(MIM)板。
背景技术：
：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。
发明内容本发明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。本发明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。本发明的具体实施中，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。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是本发明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。本发明的发明人突破高温长Al的传统做法，考虑在低温环境下生长Al层，并且，发明人通过反复实验，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。为使本发明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。本发明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是本发明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在晶圆上的沉积速率较均衡，有利于Al层的均匀生长。实际应用中，可将Ar气体的喷射速率控制有助于Al层均匀生长的范围内，该范围包括大于或等于50sccm且小于或等于70sccm。现有A1层生长工艺中，把材上施加的电场能量通常高达22千瓦。而较高的电场能量会加快等离子对靶材的刻蚀，相应会提高Al层的生长速率。但过快的生长速率容易导致Al层生长的不均匀。因此，本实施例中，将耙材上施加的电场能量控制在10KW,适当降低A1的生长速率。实际应用中，可将靶材上电场能量控制在有助于Al层均匀生长的范围内，该范围包括小于或等于IOKW且大于或等于4KW。需要说明的是，对Al的生长均匀性起主要作用的还是生长所在的环境温度。下面通过对比采用本发明提供的低温长Al法制成的MIM板的电学特性，以及现有高温长Al法制成的MIM板的电学特性，体现低温长A1的优点。为确保IC板的可靠性，会要求MIM板具有较高的击穿电压。发明人通过采集实验数据，得出低温长Al法制成的MIM板的击穿电压要比高温长Al法制成的MIM板的击穿电压高。简称低温长Al法制成的MIM板为低温MIM板，高温长Al法制成的MIM板为高温MIM板。参见表1,表1歹'J出多个MIM板的击穿电压中间值。其中，中间值体现采样的统计值。7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1由表l数据看出，高温MIM板的击穿电压在25伏(V)左右，而低温MIM板上击穿电压超过30V,低温MIM板的击穿电压，相比较高温MIM板的击穿电压，高出近二十个百分点。这一数据显示，采用低温MIM板，相比较采用高温MIM板制造IC,更加有助于提高制成IC的可靠性。另外，对于用作电容的MIM板来讲，通常要求电容随电压的变化越小越好。电容与电压之间的关系表现为电容是电压的二次函数，则二次项系数越小，则表示电容随电压的变化越稳定。在一个具体实例中，对于低温MIM板，其上电容随电压的变化关系中，二次项系数为3x1(T5;而对于高温MIM板，其上电容随电压的变化关系中，二次项系数为4xio_5;相比来讲，低温MIM板上，电容随电压的变化更加稳定，相应地，制成IC的稳定性相对较好。另外，本发明还提供一种MIM板，具体地，该MIM板的导电层中，Al层在上述低温环境温度下长成。综上所述，本发明的具体实施中，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。权利要求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。5、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。6、一种MIM板，包括两层导电层内夹一层绝缘介质层，其特征在于，所述导电层内的Al层在温度低于27(TC而高于零度的环境温度下生成。全文摘要本发明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。本发明还提供一种MIM板。采用本发明提供的技术方案，本发明的具体实施中，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。文档编号H01L21/3205GK101673678SQ20081022211公开日2010年3月17日申请日期2008年9月9日优先权日2008年9月9日发明者芸康,杨瑞鹏,聂佳相申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司