集成器件和制造集成器件的方法与流程

本发明涉及集成领域，并且更具体地，涉及电气器件、相关半导体产品及其制造方法。

背景技术：

1、诸如电容器的电子部件可以以各种形式集成到半导体产品中。例如，可以通过形成由电介质层分隔开的两个平面电极而在半导体基板上方形成平面电容器。然而，平面电容器提供低电容密度，这意味着高值电容将消耗显著的硅面积。

2、为了克服该问题，已经提出形成三维结构以增加电容器的电容。使用三维(3d)电容器已经实现了每平方米一法拉数量级的电容密度。

3、3d电容器包括呈现浮雕的功能电极(例如，功能电极包括呈现浮雕的表面或者功能电极形成在诸如孔、洞、沟槽或柱的浮雕上)。通常，可以通过使用深反应离子蚀刻来形成导电3d结构，然后进行电介质和导电材料的后续沉积步骤以形成电容器。文献wo2007125510公开了用于形成这样的3d电容器的方法。

4、还提出了在通过对导电层进行阳极氧化形成的多孔绝缘结构的内部形成电容器，这样的结构在文献wo 2015/063420中公开。

5、已经观察到，在包括阳极多孔氧化物的一些部件中，整个多孔区域可能会分层。这降低了包括阳极氧化多孔区域的器件的制造成品率。

6、在现有技术中还没有找到解决该问题的方法。

7、本发明是鉴于上面的问题做出的。

技术实现思路

1、本发明提供一种集成器件，包括：

2、基板，

3、在基板上方的金属屏障层，

4、包括阳极氧化金属的多孔区域的层，该多孔区域包括多个基本上直的孔，这些孔从多孔区域的顶表面垂直于多孔区域的顶表面朝向金属屏障层延伸以便到达金属屏障层，其中，多孔区域包括被外围孔包围的通向金属屏障层的孔的区，外围孔在其底端处由金属屏障的氧化物封堵物封堵，

5、多孔区域还包括：

6、在其底端处由金属屏障的氧化物封堵物封堵的孔的岛(多个孔结合在一起具有岛的形状)，该岛被通向金属屏障层的孔的区中的孔包围，和/或

7、在其底端被金属屏障的氧化物封堵物封堵孔的突起(多个孔结合在一起具有突起的形状)，该突起从外围孔朝向通向金属屏障层的孔的区的内部延伸。

8、在该器件中，到达金属屏障层的孔被分成两部分，在其底端处由金属屏障的金属氧化物封堵的孔(外围孔、岛和/或突起)和通向金属屏障层的孔的区中的其他孔，例如在其底端蚀刻以便通向金属屏障。

9、当多孔区域包括岛时，可以从器件的顶部观察到该岛，其中孔区中未被封堵的孔横向包围岛。在同一孔区内可以存在多个岛。

10、当多孔区域包括突起时，该突起在器件的平面内延伸。换言之，当从顶部观察该器件时，多孔区域包括以突起的形状从外围孔(其对孔区的边缘进行限定并且也被封堵)向孔区的内部(远离孔区的边缘)延伸的封堵孔。可以存在多个突起，以便为通向金属屏障层的孔的区获得波纹边缘。

11、已经观察到上述器件限制了诸如分层的缺陷的出现。

12、在上述器件中，基板可以包括不同材料的堆叠，例如半导体层(通常是硅或玻璃晶片)和导电层(例如包括可阳极氧化材料)。在这种布置中，导电层可以是基板中的顶层，例如与金属屏障层接触。

13、由于金属屏障用于防止底层基板(底层基板可以包括可阳极氧化材料)的阳极氧化，阳极氧化处理在孔的底端产生屏障层的材料的氧化物，该氧化物随后可以防止阳极氧化流体和孔进入底层基板。由于期望具有在器件区域中形成的部件，该部件形成在孔内部延伸并且电连接到屏障层的导电结构，因此通常在蚀刻步骤中去除在孔的底部的氧化物封堵物。该蚀刻步骤通过蚀刻掩模(有时称为硬掩模)来执行，该掩模对多孔区域中的部件进行限定。应当注意，多孔区域包括通向金属屏障层的孔，以使得能够形成电连接到屏障层的部件。

14、蚀刻掩模通常用于以文献ep 3567645中描述的现有技术中已知的方式，限定最终部件/器件将容纳在孔内的位置。事实上，蚀刻掩模可以限定通向金属屏障层的孔的区。

15、本发明的发明人已经观察到，当该蚀刻掩模覆盖一定量的孔时，阳极多孔氧化物区域不会分层，这些孔位于孔的区内的岛中和/或边缘处的突起中，通常比现有技术文献ep3567645的解决方案(其中蚀刻掩模被称为硬掩模并使用参考文献514指定)中执行的在开口的周缘中覆盖的孔的量大。

16、这种与防止分层有关的改进是由于在蚀刻掩模下的孔的底部存在氧化物封堵物(如果蚀刻掩模在蚀刻后仍然存在)，即使在已经执行蚀刻步骤之后，氧化物封堵物也充当阳极多孔氧化物与金属屏障层之间的锚定点。

17、本领域技术人员将能够选择金属屏障层的材料和待进行阳极氧化的金属的材料，以便形成直孔。此外，阳极氧化掩膜具有被选择成在蚀刻孔的底端时不受影响的材料。

18、蚀刻孔的底端可以包括：到达金属屏障层，例如通过去除氧化物封堵物到达金属屏障层。

19、根据特定实施方式，在其底端被封堵的孔由蚀刻掩模覆盖，该蚀刻掩模在通向金属屏障层的孔区上方具有开口。

20、例如，蚀刻掩模可以存在于在其底端被金属屏障的氧化物封堵的孔的子集上方或所有这些孔上方。

21、根据特定实施方式，蚀刻掩模在开口的周缘在开口的内侧方向上包括至少一个蚀刻掩模突起，蚀刻掩模突起掩模覆盖在其底端被封堵的孔的突起。

22、此处，是蚀刻掩模界定了被封堵的孔的突起。

23、优选多个蚀刻掩模突起，例如形成蚀刻掩模的波纹边缘。

24、这些蚀刻掩模突起还提供远离阳极多孔氧化区域边缘的平面表面，阳极多孔氧化物区域表现出特定的拓扑结构(阳极多孔氧化物区域比初始可阳极氧化金属厚)。通过这些平面表面，可以容纳例如铜柱或焊料凸块的元件，这些元件受益于这些平面表面(在可靠性、便于部件放置等方面)。

25、根据特定实施方式，该器件包括多个所述孔的突起(潜在地多个蚀刻掩模突起)，并且其中，多个突起中的一组突起均匀间隔(例如沿着(通向金属屏障层的孔的区/外围孔的)同一边缘，优选沿着相对的边缘，甚至更优选沿着开口的所有边缘)。

26、这允许获得波纹边缘或多个波纹边缘，其限制了分层。

27、当这些规则/均匀间隔的突起被蚀刻掩模突起覆盖时，可以容纳多个元件，例如铜柱或焊料凸块(每个突出部分一个)。根据特定实施方式，至少一个蚀刻掩模突起是叶状的。

28、已经观察到这种形状很好地适于在蚀刻掩模突起上方接收铜柱或焊料凸块。

29、根据特定实施方式，至少一个蚀刻掩模突起从通向金属屏障层的孔的区的边缘朝向开口的内侧延伸约50μm的距离。

30、这些尺寸适合于在蚀刻掩模突起上方接收铜柱或焊料凸起。

31、根据特定实施方式，该器件在蚀刻掩模突起上方包括铜柱或焊料凸块。

32、根据特定实施方式，该器件在多孔区域的孔内(例如，至少通向金属屏障层的孔的区中的孔，例如通过蚀刻掩模的开口可到达的孔)包括堆叠电容结构，该堆叠电容结构包括底电极层、电介质层和顶电极层。

33、该特定实施方式包括形成集成器件的电容器。电容器的形成可以在(孔的区中的孔的底端的)蚀刻步骤已经执行之后和随后的切割步骤之前执行。

34、本发明不限于包括电容器的集成器件，诸如电阻器、电感器、传感器等其他部件可以形成在器件区域中。

35、根据特定实施方式，多孔区域包括在其底端被金属屏障的氧化物封堵物封堵的孔的岛，该岛被通向金属屏障层的孔的区的孔包围，并被蚀刻掩模岛覆盖。

36、例如，蚀刻掩模岛可以是上述蚀刻掩模的一部分。

37、根据特定实施方式，多孔区域包括在其底端被金属屏障的氧化物封堵物封堵的孔的多个岛(以及可能的多个蚀刻掩模岛)，这些岛被通向金属屏障层的孔的区的孔包围。

38、作为示例，多个岛可以位于正多边形的拼接(通常是正六边形的拼接)的顶点处。

39、岛的尺寸可以根据用于图案化蚀刻掩模的光刻步骤的规格来确定。例如，岛可以具有微米量级的尺寸。

40、岛的尺寸根据它们对部件的影响来设置(因为它们影响不能在由蚀刻掩模岛覆盖的孔内延伸的电容器的电容)。

41、根据特定实施方式，蚀刻掩模岛基本上是圆形的(当从顶部观察时，例如摄影步骤可以拍摄到的圆形)。

42、以类似于上述叶状突起的方式，该圆形可以容纳铜柱或焊料凸块。

43、根据特定实施方式，该器件在基本上圆形的岛上方包括铜柱或焊料凸块。

44、根据特定实施方式，多孔区域还包括在其底端被金属屏障的氧化物封堵物封堵的孔的桥，该桥连接多孔区域的两个边缘，并将通向金属屏障的孔的区分成两个子区。

45、这种桥还可以更好地防止分层。

46、例如，该器件包括蚀刻掩模的桥，该蚀刻掩模的桥具有由蚀刻掩模的桥分开的两个开口，孔的桥位于蚀刻掩模的桥之下。

47、本发明还提供一种制造集成器件的方法，包括：

48、在基板上方形成金属屏障层，

49、在金属屏障层上形成可阳极氧化金属层，

50、对可阳极氧化金属层的区域进行阳极氧化以获得阳极氧化金属的多孔区域，多孔区域包括从多孔区域的顶表面垂直于多孔区域的顶表面朝向金属屏障层延伸的多个基本上直的孔(105)，

51、在多孔区域上方形成具有开口的蚀刻掩模，

52、通过蚀刻掩模的开口对多孔区域的孔的底端进行蚀刻，使得在蚀刻之后，多孔区域包括被外围孔包围的通向金属屏障层的孔的区，外围孔在其底端被金属屏障的氧化物封堵物封堵，

53、多孔区域还包括：

54、在其底端被金属屏障的氧化物封堵物封堵的孔的岛，该岛被通向金属屏障层的孔的区的孔包围，和/或

55、在其底端被金属屏障的氧化物封堵物封堵的孔的突起，该突起从外围孔朝向通向金属屏障层的孔的区的内部延伸。

56、该方法可以适于制造以上限定器件的实施方式中的任何一个实施方式。