一种薄膜电阻的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜电阻的制备方法，包括如下步骤：S01：提供表面覆盖有绝缘层的衬底；S02：在衬底上沉积并图形化薄膜电阻材料层；S03：在衬底和薄膜电阻材料层上依次淀积金属电极材料层和硬掩膜层；S04：采用干法刻蚀图形化硬掩膜层并停止于所述金属电极材料层，完全去除所述金属电极材料层台阶处以及台阶之间的硬掩膜层；S05：采用还原性气体处理暴露出来的金属电极材料层表面；S06：采用各向同性刻蚀图形化金属电极材料，去除上述暴露出来的金属电极材料层，形成薄膜电阻。本发明专利技术提供的一种薄膜电阻的制备方法，可以避免薄膜电阻的过刻蚀和金属电极的刻蚀残留问题，提高薄膜电阻的精度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜电阻的制备方法
本专利技术涉及半导体加工制造领域，具体涉及一种薄膜电阻的制备方法。
技术介绍
随着现代电子设备性能要求越来越高，对芯片上元器件的性能要求也越来越苛刻。在现代大规模集成电路芯片、传感器芯片中，薄膜电阻是一种不可或缺的器件，包括芯片片上的分压电阻、热敏电阻、光敏电阻等，薄膜电阻的精度也直接影响先进芯片的精度和性能。如图1所示为现有技术中一种薄膜电阻的主要结构示意图，其制造方法主要包括：首先，提供一覆盖有绝缘层的硅片作为衬底101，在衬底上淀积薄膜电阻材料102并图形化，接着在衬底和薄膜电阻材料上继续淀积金属电极材料103，最后采用干法刻蚀图形化电极材料形成薄膜电阻。在该现有技术中，由于采用干法刻蚀工艺刻蚀电极材料，为了避免台阶处的金属电极残留需要增加额外的过刻蚀量，使得薄膜电阻材料102也会被同时过刻蚀，从而影响薄膜电阻的精度，降低薄膜电阻的可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题为提供一种薄膜电阻的制备方法，可以避免薄膜电阻的过刻蚀和金属电极的刻蚀残留问题，提高薄膜电阻的精度和可靠性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种薄膜电阻的制备方法，包括如下步骤：S01：提供表面覆盖有绝缘层的衬底；S02：在衬底上沉积并图形化薄膜电阻材料层；S03：在衬底和薄膜电阻材料层上依次淀积金属电极材料层和硬掩膜层；S04：采用干法刻蚀图形化硬掩膜层并停止于所述金属电极材料层，完全去除所述金属电极材料层台阶处以及台阶之间的硬掩膜层；其中，所述金属电极材料层台阶处指的是所述薄膜电阻材料层被图形化后所形成的台阶；S05：采用还原性气体处理暴露出来的金属电极材料层表面；S06：采用各向同性刻蚀图形化金属电极材料，去除上述暴露出来的金属电极材料层，形成薄膜电阻。进一步地，所述步骤S02中薄膜电阻材料层为掺杂的多晶硅或掺杂的非晶硅。进一步地，所述金属电极材料层为Ti、TiN、Ta、TaN、Al和Cu中的一种或几种。进一步地，所述金属电极材料层的厚度为100埃-1000埃。进一步地，所述硬掩膜层为SiN或SiO2或SiON。进一步地，所述硬掩膜层厚度为100埃-2000埃。进一步地，所述步骤S04中的干法刻蚀为各向同性刻蚀。进一步地，所述步骤S04中的干法刻蚀为各向异性刻蚀。进一步地，所述步骤S05中还原性气体为氢气、氨气。进一步地，所述步骤S06中的各向同性刻蚀为湿法刻蚀。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种薄膜电阻制备方法中，通过先采用干法刻蚀图形化硬掩膜，然后采用还原性气体处理暴露出来的薄膜电阻材料表面，最后通过各向同性的湿法刻蚀图形化薄膜电阻材料，形成薄膜电阻。与现有技术相比，可以避免薄膜电阻的过刻蚀和金属电极的刻蚀残留问题，提高薄膜电阻的精度和可靠性。附图说明图1为现有技术中薄膜电阻的结构示意图。图2为本专利技术提供的一种薄膜电阻的制作流程图。图3-图7为本专利技术提供的一种薄膜电阻的制作过程示意图。图中：301衬底，302薄膜电阻材料层，303金属电极材料层，304硬掩膜层。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。请参阅图2和图3，如图所示为本专利技术的一种薄膜电阻的制备方法的一个较佳实施例的流程示意图。在本实施例中，一种薄膜电阻的制备方法包括如下步骤：步骤S01：提供表面覆盖绝缘层的衬底。具体的，以硅片作为衬底，在衬底上淀积绝缘层。所述硅片衬底可以是已经完成CMOS处理电路芯片制造的硅片。作为一可选的实施方式，本实施例采用8英寸的晶圆硅片作为衬底，并采化学气相淀积工艺淀积3000埃的二氧化硅作为绝缘层，形成带绝缘层表面的衬底。步骤S02：在衬底上沉积并图形化薄膜电阻材料层。具体的，请参阅图3，先采用化学气相淀积、物理气相淀积等工艺在衬底301上淀积薄膜电阻材料层302，利用一光刻版，光刻刻蚀薄膜电阻材料，形成图形化的薄膜电阻材料，薄膜电阻材料为掺杂的多晶硅或掺杂的非晶硅。本实施例中，采用等离子体增强化学气相淀积工艺淀积2000埃掺杂的非晶硅薄膜电阻材料层，接着利用一光刻版，光刻并采用等离子体刻蚀薄膜电阻材料，形成图形化的薄膜电阻材料层302。步骤S03：在在衬底和薄膜电阻材料层上依次淀积金属电极材料层和硬掩膜层。具体的，请参阅图4，在衬底301和薄膜电阻材料层302上继续依次淀积金属电极材料层303和硬掩膜层304，金属电极材料层303可以为Ti、TiN、Ta、TaN、Al、Cu中的一种或几种，厚度为100埃-1000埃，硬掩膜层304为SiN、SiO2、SiON中的一种，厚度为100埃-2000埃。本实施例中，采用物理气相淀积工艺淀积100埃Ti和100埃TiN作为金属电极材料层303，然后再采用化学气相淀积工艺淀积500埃SiO2作为硬掩膜层304。步骤S04：采用干法刻蚀图形化硬掩膜层并停止于所述金属电极材料层，完全去除金属电极材料层台阶处以及台阶之间的硬掩膜层；其中，金属电极材料层台阶处指的是薄膜电阻材料层被图形化后所形成的台阶。具体的，请参阅图5，采用干法刻蚀图形化硬掩膜层，刻蚀后停止在下层的金属电极材料层表面，且金属电极材料层台阶处以及台阶之间的硬掩膜层被完全去除。本步骤可以采用各向同性进行干法刻蚀，也可以采用各向异性进行干法刻蚀。本步骤之所以需要完全去除金属电极材料层台阶处以及台阶之间的硬掩膜层，是因为在步骤S06中去除部分金属电极材料层时，金属电极材料层在去除部分与下层的薄膜电阻之间形成台阶，在本步骤中需要确保该台阶处的硬掩膜层被完全刻蚀，如图6所示，其中图6为图5旋转90度的剖面图。本实施例中，采用各向同性的干法刻蚀硬掩膜层304，停止在金属电极材料层303上，硬掩膜层与金属电极材料层的选择比大于5，金属电极材料层的过刻蚀量小于100埃。干法刻蚀后去除光刻胶并清洗。步骤S05：采用还原性气体处理暴露出来的金属电极材料层表面。具体的，在步骤S04后，由于在干法刻蚀、去除光刻胶并清洗的过程中，由于金属表面暴露在含氧的氛围中，表面会形成氧化层。接着采用还原性气体或者其等离子体将氧化层还原成金属，还原性气体为氢气、氨气。本实施例中，采用氢气等离子体处理暴露的表面2分钟，将表面的氧化层还原为金属Ti或者TiN。步骤S06：采用各向同性刻蚀图形化金属电极材料，去除上述暴露出来的金属电极材料层，形成薄膜电阻。具体的，请参阅图7，采用各向同性的湿法刻蚀继续刻蚀金属电极材料304，形成薄膜电阻，湿法刻蚀为各向同性刻蚀，其选择比很高，不会对其他膜层造成损伤。由于在步骤S04中完全去除金属电极材料层台阶处以及台阶之间的硬掩膜层，在本步骤中以剩余的硬掩膜层为掩膜去除金属电极材料层时，可以避免在台阶处残留金属电极材料层，从而完全去除需要除去的金属电极材料层。本实施例中，采用碱性的湿法药液刻蚀TiN和Ti，其对硬掩膜层SiO2304和薄膜电阻材料非晶硅302的选择比均大于100，避免对薄膜电阻材料造成过刻蚀。综上所述，在本专利技术提供的一种薄膜电阻制备方法中，通过先采用各向同性的干法刻蚀图形化硬掩膜，然后采用还原性气体将薄膜电阻材料表面的氧化层还原为金属，最后通过高选择比的各向同性的湿法刻蚀图形化薄膜电阻材料，形成薄膜电阻。与现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜电阻的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：提供表面覆盖有绝缘层的衬底；S02：在衬底上沉积并图形化薄膜电阻材料层；S03：在衬底和薄膜电阻材料层上依次淀积金属电极材料层和硬掩膜层；S04：采用干法刻蚀图形化硬掩膜层并停止于所述金属电极材料层，完全去除所述金属电极材料层台阶处以及台阶之间的硬掩膜层；其中，所述金属电极材料层台阶处指的是所述薄膜电阻材料层被图形化后所形成的台阶；S05：采用还原性气体处理暴露出来的金属电极材料层表面；S06：采用各向同性刻蚀图形化金属电极材料，去除上述暴露出来的金属电极材料层，形成薄膜电阻。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜电阻的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：提供表面覆盖有绝缘层的衬底；S02：在衬底上沉积并图形化薄膜电阻材料层；S03：在衬底和薄膜电阻材料层上依次淀积金属电极材料层和硬掩膜层；S04：采用干法刻蚀图形化硬掩膜层并停止于所述金属电极材料层，完全去除所述金属电极材料层台阶处以及台阶之间的硬掩膜层；其中，所述金属电极材料层台阶处指的是所述薄膜电阻材料层被图形化后所形成的台阶；S05：采用还原性气体处理暴露出来的金属电极材料层表面；S06：采用各向同性刻蚀图形化金属电极材料，去除上述暴露出来的金属电极材料层，形成薄膜电阻。2.根据权利要求1所述的一种薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述步骤S02中薄膜电阻材料层为掺杂的多晶硅或掺杂的非晶硅。3.根据权利要求1所述的一种薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述金属电极材料层为Ti、TiN...

【专利技术属性】
技术研发人员：左青云，康晓旭，李铭，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31