本发明涉及集成领域，并且更具体地涉及包括阳极多孔氧化物的电气装置及其制造方法，以及涉及制造包括具有有限粗糙度的阳极多孔氧化物的集成装置的方法。
背景技术：
1、硅无源集成技术如今可用于工业设计。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部件集成至硅基板中。根据该技术，可以将数十个或者甚至数百个无源部件有效地集成至硅管芯中。
2、例如，在p.banerjee等人的题为“nanotubular metal-insulator-metalcapacitor arrays 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(自然技术)中发表)的研究中，描述了在诸如多孔阳极氧化铝(paa)的多孔阳极材料中形成的金属-绝缘体-金属(mim)结构。金属、绝缘体以及然后金属的连续层遵循多孔材料的轮廓，致使mim结构被嵌入在多孔材料的孔的内部。然而，banerjee的paa嵌入结构由于可以通过原子层沉积(ald)所沉积的paa厚度而遭受到高的等效串联电阻(esr)和有限的电容密度的影响。
3、在国际申请公开wo 2015/063420 a1中描述了f.voiron等人的改进了banerjee的esr和电容的结构。voiron的结构使得可以在各种应用中使用高度集成的电容。在该结构中，孔的底部被打开，并且mim结构的下部金属层与位于多孔区域下方的导电层接触，从而提供电接触并降低esr。
4、通常，如上所述的paa嵌入结构因将结构(例如，mim电容堆叠)嵌入在基板例如硅晶片上方的多孔区域内部而产生。通常，多孔区域因对沉积在基板上方的金属(例如，铝)的薄层进行阳极氧化处理而产生。阳极氧化将铝层转换成多孔阳极氧化铝。通常，多孔区域形成为任何形状(当从顶部观看)，并且在垂直于晶片表面的方向上延伸穿过氧化铝层。
5、在现有技术的解决方案中，铝层(或包含另一可阳极氧化金属的层)通常形成在形成阳极氧化屏障的金属(例如包含钨)的层上方。金属屏障用于防止下方基板的阳极氧化(在下方基板包含可阳极氧化的材料的情况下)，阳极氧化处理在孔的底端处产生屏障层的材料的氧化物，这随后可以防止阳极氧化流体和孔进入下方基板。
6、此外，假如基板是绝缘的，则金属屏障层可以分配阳极氧化电位(它也可以被称为电极集电器)。
7、已经观察到，在阳极氧化处理中，并非所有的孔都同时到达金属屏障层。因此，如果阳极氧化处理过早停止，则部分铝可能保留在阳极多孔氧化物与金属屏障层之间。
8、图1是金属屏障层bl与阳极多孔氧化物区域aao之间的界面的tem图像，其中在图中在区pg中具有到达金属屏障层的竖直孔，其中孔在其底部端处被金属屏障层的材料的氧化物封堵。在图中可见的一组孔未到达金属屏障层，并且保留有铝的残留物alr。
9、铝的残留物可能在随后的处理步骤中反应(通常，在使用四氯化钛作为前体将氮化钛(tin)沉积在孔内的情况下)。残留物还阻止在孔的底部处之间获得期望的电接触，并且因此可能增加电阻。
10、可以通过延长阳极氧化时间来部分地实现避免铝残留物。然而，这种解决方案有在孔的底部处形成宽的氧化物封堵物的风险。由于通常在蚀刻步骤中去除氧化物封堵物，已经观察到去除这些宽的封堵物会导致阳极多孔氧化物完全分层。
11、以上问题(存在铝残留物)在其中金属屏障层是连续的(例如在整个晶片上方)的处理中也是有问题的，并且这也是图案化的金属屏障层的问题。
12、由于存在对于包括多个电容器(每个电容器具有特定的特性)的部件的需求，因此可以对金属屏障层进行图案化。
13、文献wo 2015/063420 a1公开了用于在同一基板上生产多个不同电容器(至少在电容方面)的解决方案。在该文献中，电容器的底部电极可以形成在图案化的金属屏障层上方，在金属屏障的各部分之间具有绝缘部。
14、文献ep 3680931提出使用图案化的金属屏障层和下方的绝缘层来获得围绕电容器的横向隔离部。
15、在金属屏障层被图案化并且未形成在导电基板上的情况下，金属屏障的岛状物未电连接至阳极氧化电位。已经观察到，在该配置中，金属屏障与阳极多孔氧化物之间的界面散布有铝残留物。
16、图2和图3的显微镜图像示出了在金属屏障层未连接至阳极电位的区中(例如在图3的圆形区域中)，大量的铝保留在整个表面上。
17、在随后的处理步骤期间，在该配置中的铝的存在在电阻和反应方面也是有害的。
18、本发明是鉴于以上问题而做出的。
技术实现思路
1、本发明提供了一种形成阳极多孔氧化物区域(anodic porous oxide region)的方法，该方法包括：
2、在基板上形成金属阳极氧化屏障层；
3、使该金属阳极氧化屏障层平坦化；
4、在平坦化的金属阳极氧化屏障层上形成可阳极氧化金属层；
5、使该可阳极氧化金属层平坦化；
6、对平坦化的可阳极氧化金属层进行阳极氧化以获得阳极多孔氧化物区域，该阳极多孔氧化物区域包括从阳极多孔氧化物区域的顶表面朝向金属阳极氧化屏障层延伸的多个基本上直的孔。
7、阳极氧化步骤可以针对整个金属层或者针对整个金属层的一个或若干个不同部分来执行(通常使用阳极氧化掩模)。
8、本发明的发明人已经观察到，可能存在于阳极多孔氧化物区域与下面的金属阳极氧化屏障层之间的界面处的未阳极氧化的金属残留物是由阳极氧化之前铝的粗糙度引起的。事实上，粗糙度引入了厚度差异，并且在较厚的部分，在阳极氧化处理结束之前，孔不能到达金属阳极氧化屏障层。
9、粗糙度是由可阳极氧化金属层和金属阳极氧化屏障层的多晶性质引起的。
10、因此，通过使金属阳极氧化屏障层和可阳极氧化金属层平坦化，所有的孔在可阳极氧化金属中同时前进到相同的深度，并且同时到达金属阳极氧化屏障层。
11、这使得能够防止孔没有到达屏障层并且避免金属残留物。
12、根据特定实施方式，该方法包括：对金属阳极氧化屏障层进行图案化以获得至少两个分开的金属阳极氧化屏障部分；以及形成将至少两个金属阳极氧化屏障部分分开的绝缘区域，
13、其中，使金属阳极氧化屏障层平坦化包括使至少两个金属阳极氧化屏障部分和绝缘区域平坦化。
14、在金属阳极氧化屏障层的平坦化之后，随着绝缘区域与金属阳极氧化屏障层的顶表面齐平而获得平坦表面。
15、根据特定实施方式，该方法包括：在至少两个金属阳极氧化屏障部分之间以及在至少两个金属阳极氧化屏障部分上沉积绝缘材料的层，并且其中，使金属阳极氧化屏障层平坦化包括去除沉积在至少两个金属阳极氧化屏障部分上方的绝缘材料(在该阶段，没有绝缘材料保留在至少两个金属阳极氧化屏障部分上方)。
16、因此，不必限定绝缘材料，保留在金属阳极氧化屏障层上的绝缘材料在平坦化步骤期间被去除。
17、根据特定实施方式，使金属阳极氧化屏障层平坦化和/或使可阳极氧化金属层平坦化包括达到包括在1nm与10nm之间的平均表面粗糙度和/或小于30nm的最大峰谷高度。
18、平均表面粗糙度可以使用平均粗糙度参数例如ra、rq(分别为算术平均值和二次平均值)来表示。最大峰谷高度可以使用参数rmax来表示。
19、应当注意，当使用pvd(包括溅射)方法或蒸发方法来沉积金属以形成阳极氧化屏障层或可阳极氧化金属时，不能获得这些表面粗糙度参数。
20、借助于平坦化获得了包括在1nm与10nm之间的平均表面粗糙度和小于30nm的最大峰谷高度，并且已经观察到使得所有的孔能够以相同的水平前进。
21、通过示例的方式，如果使用cmp，该cmp可以包括用于调整表面粗糙度的最终步骤。例如，该步骤可以包括抛光、或ar溅射、或者抛光和ar溅射两者。
22、根据特定实施方式，对可阳极氧化金属层进行阳极氧化包括执行对整个可阳极氧化金属层的阳极氧化。
23、例如，在该实施方式中，阳极氧化在没有阳极氧化掩模的情况下执行。在该实施方式中，可以对在整个晶片上形成的可阳极氧化金属层进行阳极氧化。
24、根据特定实施方式，该方法包括：在阳极氧化之前形成具有开口的阳极氧化掩模，以(在阳极氧化之后)获得在开口下、被由阳极氧化掩模覆盖的未阳极氧化金属围绕的多孔区域。
25、阳极氧化掩模可以被称为硬掩模。可以使用申请wo 2019/202046中公开的方法，借助于硬掩模/阳极氧化掩模来执行要进行阳极氧化的区域的限定。
26、根据特定实施方式，通过阳极氧化掩模的开口借助于电抛光来执行使可阳极氧化金属层平坦化。
27、在该实施方式中，可阳极氧化金属层的仅通过开口可到达的部分被平坦化。
28、根据特定实施方式，该方法包括：沉积初始可阳极氧化金属层；在阳极氧化之前形成具有开口的阳极氧化掩模，该开口通至初始可阳极氧化金属层上；沉积可阳极氧化金属材料的填充部分以获得可阳极氧化金属层，并且其中，使可阳极氧化金属层平坦化通过化学机械抛光(cmp)来执行。
29、在该实施方式中，可阳极氧化金属层以两个步骤形成，首先沉积初始层，以及其次在开口中形成填充部分。这允许使用cmp工艺在存在阳极氧化掩模的情况下使可阳极氧化金属层平坦化。此外，在该实施方式中，阳极氧化掩模也可以与可阳极氧化金属层同时被平坦化，并且该掩模与可阳极氧化金属层的顶表面齐平。此处，可阳极氧化金属层在开口内具有突出部分。当执行阳极氧化时，在平坦化的可阳极氧化金属层周围仍然存在具有开口的阳极氧化掩模。
30、根据特定实施方式，形成可阳极氧化金属层包括：在初步可阳极氧化金属层中(例如，通过光刻步骤)形成凹槽以获得可阳极氧化金属层；利用阳极氧化掩模填充该凹槽，并且其中，使可阳极氧化金属层平坦化通过化学机械抛光(cmp)来执行。
31、在该步骤中获得的结构类似于在先前描述的实施方式中获得的结构，其中，使用了填充部分。
32、在该实施方式中，可阳极氧化金属层以两个步骤形成，首先沉积初步层，然后对该初步层进行图案化以形成凹槽(例如，具有包括在500nm与1μm之间的深度)。硬阳极氧化掩模可以具有包括在600与1.1μm之间的初始厚度。此外，在该实施方式中，阳极氧化掩模也可以与可阳极氧化金属层同时被平坦化，并且该掩模与可阳极氧化金属层的顶表面齐平。此处，可阳极氧化金属层在开口内具有突出部分。当执行阳极氧化时，在平坦化的可阳极氧化金属层周围仍然存在具有开口的阳极氧化掩模。
33、根据特定实施方式，该方法包括：在阳极多孔氧化物区域的一组孔内部形成堆叠的电容结构，该堆叠的电容结构包括顶部电极层、与金属阳极氧化屏障层接触的底部电极层、以及布置在底部电极层与顶部电极层之间的电介质层。
34、上述结构特别适于容纳孔内部的堆叠的电容结构，其中，电极层和电介质层例如使用原子层沉积(ald)技术以保形方式沉积。
35、根据特定实施方式，基板包括在其顶表面上的绝缘区域，其在金属阳极氧化屏障层下方并且与该金属阳极氧化屏障层接触。
36、当基板是绝缘的使得金属阳极氧化屏障的分开部分不处于阳极氧化电位时，本发明特别适用。
37、本发明还提供了一种包括阳极多孔氧化物区域的集成装置，该集成装置包括：
38、基板；
39、金属阳极氧化屏障层，其在基板上、具有平坦化的顶表面；
40、阳极多孔氧化物区域，其布置在金属阳极氧化屏障上并且包括从多孔区域的顶表面朝向金属阳极氧化屏障层延伸的多个基本上直的孔，该阳极多孔氧化物区域具有小于20nm的平均表面粗糙度的顶表面。
41、该结构可以使用上面限定的方法的实施方式中的任何一个来制造。
42、根据特定实施方式，金属阳极氧化屏障层具有包括在1nm与10nm之间的平均表面粗糙度和/或小于30nm的最大峰谷高度。
43、该粗糙度对应于已经执行的平坦化步骤。此外，该粗糙度可以在sem截面中观察到，并且甚至可以通过aao以光学方式观察到。
44、根据特定实施方式，阳极多孔氧化物区域被具有包括在20nm与50nm之间的平均粗糙度参数的未阳极氧化的金属围绕。
45、该特定实施方式涉及金属的部分阳极氧化，例如当使用阳极氧化掩模时以及当没有对由阳极氧化掩模覆盖的金属执行平坦化时。
46、根据特定实施方式，金属阳极氧化屏障层被图案化为至少两个分开的金属阳极氧化屏障部分，该结构还包括将至少两个金属阳极氧化屏障部分分开的绝缘区域，
47、其中，该绝缘区域与至少两个金属阳极氧化屏障部分齐平。
48、根据特定实施方式，该结构包括阳极氧化掩模，该阳极氧化掩模具有限定多孔区域的开口。
49、根据特定实施方式，阳极多孔氧化物区域与阳极氧化掩模的顶表面齐平。
50、根据特定实施方式，该结构包括：在阳极多孔氧化物区域的一组孔内部的堆叠的电容结构，该堆叠的电容结构包括顶部电极层、与金属阳极氧化屏障层接触的底部电极层、以及布置在底部电极层与顶部电极层之间的电介质层。
51、根据特定实施方式，基板包括在其顶表面上的绝缘区域，其在金属阳极氧化屏障层下方并且与该金属阳极氧化屏障层接触。
1.一种制造包括阳极多孔氧化物区域的集成装置的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，包括：对所述金属阳极氧化屏障层进行图案化以获得至少两个分开的金属阳极氧化屏障部分(201a，201b)；以及形成将所述至少两个金属阳极氧化屏障部分分开的绝缘区域，
3.根据权利要求2所述的方法，包括：在所述至少两个金属阳极氧化屏障部分之间以及在所述至少两个金属阳极氧化屏障部分上沉积绝缘材料的层(204)，并且其中，使所述金属阳极氧化屏障层平坦化包括去除沉积在所述至少两个金属阳极氧化屏障部分上方的绝缘材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，使所述金属阳极氧化屏障层平坦化和/或使所述可阳极氧化金属层平坦化包括达到小于包括在1nm与10nm之间的平均表面粗糙度的表面粗糙度和/或小于30nm的最大峰谷高度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，对所述可阳极氧化金属层进行阳极氧化包括执行对整个可阳极氧化金属层的阳极氧化。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括：在所述阳极氧化之前形成具有开口的阳极氧化掩模，以获得在所述开口下、被由所述阳极氧化掩模覆盖的未阳极氧化的金属围绕的多孔区域。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过所述阳极氧化掩模的开口借助于电抛光来执行使所述可阳极氧化金属层平坦化。
8.根据权利要求6所述的方法，包括：沉积初始可阳极氧化金属层；在所述阳极氧化之前形成具有开口的阳极氧化掩模，所述开口通至所述初始可阳极氧化金属层上；沉积可阳极氧化金属材料的填充部分以获得所述可阳极氧化金属层，并且其中，使所述可阳极氧化金属层平坦化通过化学机械抛光来执行。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，形成所述可阳极氧化金属层包括：在初步可阳极氧化金属层中形成凹槽以获得所述可阳极氧化金属层；利用阳极氧化掩模填充所述凹槽，并且其中，使所述可阳极氧化金属层平坦化通过化学机械抛光来执行。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，包括：在所述阳极多孔氧化物区域的一组孔内部形成堆叠的电容结构，所述堆叠的电容结构包括顶部电极层、与所述金属阳极氧化屏障层接触的底部电极层、以及布置在所述底部电极层与所述顶部电极层之间的电介质层。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述基板包括在其顶表面上的绝缘区域，其在所述金属阳极氧化屏障层下方并且与所述金属阳极氧化屏障层接触。
12.一种包括阳极多孔氧化物区域的集成装置，所述集成装置包括：
13.根据权利要求12所述的集成装置，其中，所述金属阳极氧化屏障层具有包括在1nm与10nm之间的平均表面粗糙度和/或小于30nm的最大峰谷高度。
14.根据权利要求12或13所述的集成装置，其中，所述阳极多孔氧化物区域被具有包括在20nm与50nm之间的平均粗糙度参数的未阳极氧化的金属(202’)围绕。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的集成装置，其中，所述金属阳极氧化屏障层被图案化为至少两个分开的金属阳极氧化屏障部分(201ap，201bp)，所述结构还包括将所述至少两个金属阳极氧化屏障部分分开的绝缘区域(204p)，
16.根据权利要求12至15中任一项所述的集成装置，包括阳极氧化掩模，所述阳极氧化掩模具有限定所述多孔区域的开口。
17.根据权利要求16所述的集成装置，其中，所述阳极多孔氧化物区域与所述阳极氧化掩模的顶表面齐平。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的集成装置，包括：在所述阳极多孔氧化物区域的一组孔内部的堆叠的电容结构，所述堆叠的电容结构包括顶部电极层、与所述金属阳极氧化屏障层接触的底部电极层、以及布置在所述底部电极层与所述顶部电极层之间的电介质层。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的集成装置，其中，所述基板包括在其顶表面上的绝缘区域，其在所述金属阳极氧化屏障层下方并且与所述金属阳极氧化屏障层接触。
