專利名稱：用于例如集成電路的薄層的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在比如集成電路的器件中具有很高保形性的層的制造技術，還涉及包括由此方法形成的層的器件。
背景技術：
在設計集成電路時有許多情況下希望制造一層材料層。比如，已知在集成電路中提供一層氧化鋁Al2O3層作為比如阻隔化合物的不希望出現(xiàn)的擴散的層，這些化合物是例如副產物，如在包括鐵電容器(ferro-capacitor)在內的半導體器件“后端加工”過程中形成的氫。通常使用Al2O3靶通過直接濺鍍來涂布此Al2O3。然而，這個技術的缺點是，在具有陡度(即具有高寬高比)的集成電路區(qū)難以產生厚度均勻的阻隔層。
在圖1中說明了這個問題，該圖示意性地顯示出一部分集成電路的橫截面，該集成電路具有至少一個通常在圖1的水平方向上展開的晶片(未顯示)表面上形成的鐵電容器(一般還有許多其它元件)。該鐵電容器包括夾在兩層導體層3、5之間的一層鐵電材料1。該層3與觸點7接觸。該結構的部分9、13是由SiO2形成的，提供兩層Al2O3層16、17作為阻隔層。層16、17的厚度在部分15處急劇減少，在這里它所覆蓋的表面相對于晶片平面具有最大的陡度，所以在此區(qū)域，阻隔效果最差。不幸的是，比較薄的部分15位于對鐵電容器操作十分關鍵的區(qū)域，這樣就存在著為氫氣向電容器中擴散提供通道的風險。
保證在所有區(qū)域內層16、17的厚度都適當?shù)囊粋€簡單的方法就是使層16、17在整個表面上更厚。然而，由于這樣會在制造集成電路時對后續(xù)加工引起不希望的副作用，因此形成厚層16，17有其不利之處。比如，在刻蝕觸點7的接觸孔的過程中進行反應離子刻蝕(RIE)時會有困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明力圖解決如上所述的問題，具體而言是要提供一個有用的新方法，用來在比如集成電路等器件中制造Al2O3層。
一般說來，本發(fā)明建議，通過3步方法得到此Al2O3層，這些步驟包括(i)在結構(它可以是集成電路基片或在基片上形成的元件)的至少一部分上涂布第一種材料形成的第一層；(ii)在第一層上涂布第二種材料形成的第二層，以及(iii)將第二種材料進行改性。
在此，第一層叫做“潤濕”層，因為它能增強沉積在其上的材料的側向遷移率，這很象促進水在一個疏水表面上遷移的層。因此，涂布第二層不需要導致高度階梯式覆蓋的方法，比如它可能是一種較低成本的方法。由潤濕層所引發(fā)的側向遷移效果是原則上決定第二種材料階梯式覆蓋性的因素，而不是決定如何涂布第二層的因素。因此，潤濕層優(yōu)選通過即使在基片的陡峭區(qū)也具有良好階梯式覆蓋效果的方法涂布，比如用具有高平行校正的沉積方法。平行校正是一種濺鍍方法，在此方法中，材料以相對于晶片表面垂直的角度到達晶片上。材料可通過厚蜂窩柵極進行校準，此柵極阻擋了角度偏離的金屬原子，或者通過使這些金屬原子電離并將它們吸引到晶片上。
在步驟(iii)之前可以任選地加入一個步驟，在此步驟中通過比如提高溫度、曝露在光子當中等方法來提高第二種材料的側向遷移率。
可以用具有比較低沉積速度的方法(比如，在本發(fā)明中，該潤濕層可以形成為不厚于大約100(10nm)，優(yōu)選厚度為大約50(5nm))來形成此潤濕層，還優(yōu)選在基片上形成比較均勻的潤濕層。此潤濕層優(yōu)選選擇為使第二種材料在其表面上具有高表面遷移速度的材料。
在本發(fā)明的一個特定的實施例中，第二種材料是Al，而步驟(iii)是Al被氧化形成Al2O3。在此情況下，潤濕層優(yōu)選選擇為使Al在其表面上具有高表面遷移速度的材料，比如Ti或Nb或者這兩種的結合。
優(yōu)選通過濺鍍形成此Al層。由于Al在潤濕層上具有高的側向遷移率，形成的Al層可以比較均勻。其厚度可以在100～300(10～30nm)的范圍內，或者更優(yōu)選為大約200(20nm)。
優(yōu)選在高溫下，比如在大約450℃下進行此氧化步驟。


下面將參照如下的附圖，僅作為說明而詳細地敘述成為本發(fā)明一個實施方案的一種方法，其中圖1顯示一種已知的鐵電容器結構的構造；圖2顯示在本實施方案的第一步中沉積潤濕層；圖3顯示在本實施方案的第二步中，在該潤濕層上沉積Al層；以及圖4顯示在本實施方案的第三步中，Al層進行氧化。
具體實施例方式
圖2顯示了在其至少一部分上形成Al2O3層的結構21(比如任選具有諸如在其上面形成的鐵電容器等元件的基片)。
如圖2所示，在本實施方案的第一步中，在基本整個基片21上形成具有大約5nm的均勻厚度的諸如Ti或Nb等材料形成的底層23(潤濕層)。可以通過濺鍍法、MOCVD(金屬有機物化學氣相沉積法)或ALD(原子層沉積法)進行此沉積。具體而言，可通過平行校正的方法來進行，因為雖然平行校準法一般會降低沉積速度，但底層23的厚度是無須太厚的。雖然優(yōu)選使用Ti或Nb，但也可以使用其他材料，優(yōu)選是Al在其表面上具有高表面遷移率的材料。
如圖3所示，在本實施方案的第二步中，在底層23上沉積一層Al(或者更一般地包括金屬Al組分)層25?？梢酝ㄟ^濺鍍法、或通過MOCVD、LPCVD或等離子體CVD進行此沉積。因為潤濕層23具有高表面遷移率，即使在該結構的陡峭區(qū)上，Al層25也具有基本上均勻的大約20nm的厚度。優(yōu)選以比形成底層23時的沉積速度更高的速度進行此沉積。
在本實施方案的第三步中，通過將其曝露在高溫，比如在450℃的含氧氣氛下，將Al層25氧化，轉化為在底層23和結構21上具有低遷移率的Al2O3層27。底層一般將經(jīng)受此處理。
雖然僅敘述了本發(fā)明的一個實施方案，對于具有專業(yè)技能的讀者不言而喻的是，在本發(fā)明的范圍內，許多變化都是可能的。
權利要求
1.在至少一部分結構上形成一個層的方法，該方法依次包括如下步驟(i)在至少一部分結構上形成第一種材料形成的底層；(ii)在所述底層上形成第二種材料形成的第二層，以及(iii)通過化學反應將第一和/或第二種材料進行改性。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，該方法在步驟(iii)的前面進一步包括提高第二種材料在第一種材料上的側向遷移率的步驟。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述第二種材料包括Al，而步驟(iii)包括使此Al層氧化，以形成Al2O3層。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述底層通過高保形性層沉積方法，比如原子層沉積法或平行校正濺鍍法形成。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述第一種材料包括Ti和Nb中的至少一種。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述第二種材料以比沉積所述第一種材料更高的沉積速度沉積。
7.包括用根據(jù)權利要求1所述的方法形成的層的集成電路。
8.包括用根據(jù)權利要求3所述的方法形成的Al2O3層的集成電路。
9.根據(jù)權利要求8所述的集成電路，其中所述Al2O3層覆蓋在至少一部分鐵電電容器上。
全文摘要
通過3個步驟方法形成用于比如鐵電容器等結構的層，這些步驟包括(i)在一部分或整個結構21上涂布潤濕層23；(ii)在潤濕層23上涂布第二種材料形成的第二層25；以及(iii)通過化學反應將第二種材料進行轉化。在一個實施例中，此第二種材料是Al，而步驟(iii)包括將Al層25氧化，形成Al
文檔編號H01L21/316GK1497706SQ200310101738
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月22日 優(yōu)先權日2002年10月23日
發(fā)明者U·韋爾豪森, R·布魯赫豪斯, N·納格爾, S·格恩哈特, U 韋爾豪森, 澈蘸浪, 穸 , 鞴 申請人:英飛凌技術股份有限公司