用于形成氮化铝层的方法技术

一种用于形成氮化铝层(310，320)的方法包括：提供衬底(100)，并且形成经图案化的金属氮化物层(110)。在衬底的经暴露的部分(101)上形成底部电极金属层(210)。在衬底(100)的经暴露的部分(101)上方生长的氮化铝层部分(320)展现出压电性质。在经图案化的金属氮化物层(110)上方生长的氮化铝层部分(310)没有展现出压电性质(310)。两个氮化铝层部分(320，310)同时生长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成氮化铝层的方法
本公开涉及一种用于形成氮化铝层的方法。具体地，本公开涉及在衬底上形成氮化铝层，其中氮化铝层的不同部分的性质不同。
技术介绍
氮化铝是广泛用于电子部件领域的材料。部件的功能常常基于氮化铝(AlN)层的压电性质。在许多情况下，同一芯片上包括可能使用氮化铝实现其压电性质以外的性质的其他部件或功能。这就要求氮化铝沉积在衬底上，具有压电性质和非压电性质。氮化铝通常用于体声波(BAW)谐振器，其中电信号在夹置(sandwiched)于两个电性电极之间的压电氮化铝层中引起声学谐振波。可能需要在同一衬底上包括使用氮化铝的其他部件，这些其他部件会利用AlN的机械性质而不是压电性质。例如，AlN可以用作用于片上电容器的电介质层。此外，AlN可以用作导热体，以将在声学谐振器中生成的热量传送到散热器(heatsink)。在这些情况下，优选采用没有压电性质的氮化铝，使得不会影响部件的电声功能。需要在同一衬底上生长具有压电性质和具有非压电性质的氮化铝。还需要在同一衬底上同时生长具有压电性质和具有非压电性质的氮化铝。本公开的目的是提供一种用于在同一衬底上生长具有压电性质和非压电性质的氮化铝的方法。
技术实现思路
根据一个实施例，一种用于形成氮化铝的方法包括：提供衬底；在衬底上形成金属氮化物层；对金属氮化物层进行图案化以形成残余金属氮化物层并且暴露衬底的一部分；在衬底的经暴露的部分上形成金属层；在金属层上和金属氮化物层上方形成氮化铝。压电AlN展现出规则结构，其具有沿着C轴的很强的取向。换句话说，压电AlN具有柱状取向，其中柱基本上沿着一个主方向延伸，该主方向是晶体的C轴或压缩轴。压电AlN具有展现出柱状、C轴取向的晶体态。取向轴基本上垂直于在其上生长氮化铝的衬底的主表面。非压电AlN没有这种晶体取向或柱状取向或C轴取向。相反，非压电AlN是无定形的或可以是多晶的。由于这种多晶AlN层或无定形AlN层中实际上没有主取向，所以这样的AlN层没有或至少没有可利用的压电性质。根据实施例，该方法包括以下步骤：在衬底上形成金属氮化物层。金属氮化物层提供了取向禁止功能，使得在金属氮化物层的区域上方生长的AlN基本上没有晶体取向并且以多晶形式或无定形形式生长，而直接在衬底上生长的、没有底层(underlying)金属氮化物的AlN在其在衬底上生长期间执行相对良好取向的成核。根据实施例，对沉积在衬底上的金属氮化物层进行图案化以形成残余金属氮化物层的一个或多个部分，并且除去金属氮化物层的其余部分，从而暴露衬底的表面的一部分。然后，在衬底的经暴露的部分上至少形成用于底部电极的金属层。在另一实施例中，在残余金属氮化物层上和在衬底的经暴露的部分上形成金属层。在一个沉积步骤中，在残余金属氮化物层上和衬底的经暴露的部分上可以同时形成底部电极的金属层。所沉积的金属层延续了底层的结构，要么是基本上没有主取向(因为它是取向扰乱)的底层金属氮化物层的结构，要么是来自使得能够生长C轴取向的AlN层的底层衬底的结构。然后，在经暴露的衬底的区域中的先前沉积的金属层上和残余金属氮化物层上方形成氮化铝。金属层还可以覆盖残余金属氮化物层，因此覆盖工件的所有表面，其包括衬底的经暴露的部分和残余金属氮化物层，使得在底部电极水平的所沉积的金属层上形成氮化铝。该氮化铝延续了该金属层或金属氮化物层所提供的表面结构。在取向扰乱金属氮化物层上方沉积的AlN基本上没有取向，并且是无定形或多晶的，因此它没有压电性质。在该区域中，AlN可以用作例如用于电容器的电介质层或导热体。在没有底层金属氮化物的区域中，AlN以柱状C轴晶体取向生长，使得其展现出压电性质。如何为AlN的沉积设置合适操作参数使得其以柱状C轴晶体取向生长在本领域中是众所周知的。一般而言，应当指出，AlN具有良好的导热率，该导热率基本上高于其他电介质材料的导热率。例如，AlN的导热率系数在约180W/Km的范围中。部件中所生成的热量可以有效地被引导到散热器，以使得减少或避免部件参数的温度漂移。根据本专利技术，利用对底层取向扰乱或取向禁止的金属氮化物层进行结构化，可以在工件上同时生长压电AlN和非压电AlN。该优点对于诸如BAW谐振器之类的电声部件可能是有用的，该电声部件可能在同一芯片上具有附加的部件或特征，或需要稳定的温度行为。对金属氮化物层进行图案化可以通过常规光刻来实现。光刻过程在本领域中众所周知的是实现经图案化的金属氮化物结构的良好受控结果。光刻包括利用光致抗蚀剂层涂覆金属氮化物层。光致抗蚀剂层被暴露到例如可见光、UV光或曝光工具中波长较低的辐射的辐射图案，其中通过辐射源照射掩模图案。然后，对经曝光的光致抗蚀剂层进行显影，使得从工件中移除曝光部分或未曝光部分。该过程实现了在经曝光的金属氮化物层上清晰的掩模图案，以及金属氮化物层的被覆盖的受保护部分。然后，在干法蚀刻过程中对金属氮化物层的经暴露的不受保护部分进行蚀刻，使得在移除金属氮化物层时，底层衬底被暴露。湿法蚀刻工艺也是可能的。在移除或剥离残余光致抗蚀剂层部分之后，金属氮化物层的被覆盖的受保护部分被保留。结果，工件展现出经暴露的衬底部分的清晰的图案，其中通过蚀刻移除了金属氮化物，以及由光致抗蚀剂掩模所覆盖的金属氮化物层的残余部分。因为光刻是一个受到良好控制并且被良好理解的过程，所以图案可以被生成具有几乎任何期望的结构，并且以受控和可靠的准确性生成。因为金属氮化物层的微观结构基本上没有主固有取向方向，残余金属氮化物部分具有取向扰乱功能。下一步，沉积底部电极金属层。金属层延续了由相应底层所给出的取向，根据上述光刻过程所生成的图案，该底层要么是经暴露的衬底表面，要么是残余金属氮化物层。下一步，AlN根据常规方法沉积在工件上。在衬底的经暴露的表面部分上生长的那些部分以良好C轴取向或柱状取向生长，或生长为具有C轴取向的晶体。在取向扰乱金属氮化物层的区中生长的那些部分将以无定形形式或多晶形式生长。用于生长这种AlN的工艺参数在本领域中是众所周知的。可以在反应性氮气气氛中使用铝靶通过物理气相沉积(PVD)来沉积氮化铝。还可以使用其他AlN沉积过程。在相同的沉积参数下，AlN在经暴露的衬底的区中生长为具有压电性质，而同时在取向扰乱金属氮化物层的区中生长为没有压电性质。因而，依据取向扰乱金属氮化物层的底层图案，一种单一沉积过程用于同时且并发生长以压电形式和非压电形式的AlN。制备衬底，使得可以以受控方式以良好C轴取向和不良C轴取向来生长氮化铝，其中对种子层进行图案化，以邻近地生长具有压电性质的AlN薄膜和没有压电性质的AlN薄膜。本公开利用AlN在底层结构上执行自取向生长的倾向性。诸如金属层之类的底层结构受到诸如金属氮化物之类的底层取向扰乱层的存在与否的影响。根据本实施例，氮化钛被证明是合适的金属氮化物，其对于随后执行的AlN的生长具有取向扰乱性质。通过理论解释，认为氮化钛基本上没有限定的晶体结构，并且基本上包括具有不同取向的多种晶粒的混合物。另外，认为氮化钛层的表面具有高粗糙度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成氮化铝层的方法，包括以下步骤：/n提供衬底(100)；/n在所述衬底(100)上形成金属氮化物层；/n对所述金属氮化物层进行图案化以形成残余金属氮化物层(110)并暴露所述衬底的一部分(101)；/n在所述衬底的经暴露的所述部分(101)上形成金属层(210)；/n在所述金属层(210)上和所述金属氮化物层(110)上方形成氮化铝(310，320)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180301 DE 102018104712.61.一种用于形成氮化铝层的方法，包括以下步骤：
提供衬底(100)；
在所述衬底(100)上形成金属氮化物层；
对所述金属氮化物层进行图案化以形成残余金属氮化物层(110)并暴露所述衬底的一部分(101)；
在所述衬底的经暴露的所述部分(101)上形成金属层(210)；
在所述金属层(210)上和所述金属氮化物层(110)上方形成氮化铝(310，320)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中形成氮化铝的步骤包括：与在所述残余金属氮化物层(110)的区域中沉积具有较低水平的压电性质的氮化铝层相比，在所述衬底的经暴露的所述部分(101)的区域中沉积具有较高水平的压电性质的氮化铝层。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中形成氮化铝的步骤包括：在所述衬底的经暴露的所述部分(101)的区域中和所述残余金属氮化物层(110)的区域中同时沉积氮化铝。


4.根据权利要求1或3中任一项所述的方法，包括：在所述残余金属氮化物层(110)上和所述衬底的经暴露的所述部分(101)上形成所述金属层(210)，并且然后在所述金属层(210)上形成氮化铝(310，320)。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中对所述金属氮化物层进行图案化的步骤包括：光刻过程，所述光刻过程包括以下各项中的一项或多项：利用光致抗蚀剂层涂覆所述金属氮化物层、利用辐射的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·希克，C·赛兰斯克，G·沙因巴谢尔，
申请(专利权)人：RF三六零欧洲有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE