工艺不变电阻器和电容器对制造技术

工艺不变RC电路是通过使用相同的掩模图案将金属层图案化以形成金属层电阻器和金属层电容器而形成的。相同的掩模图案导致金属层电阻器和金属层电容器各自具有多个纵向延伸指，该多个纵向延伸指具有相同宽度和间隔。

Process invariant resistor and capacitor pair

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】工艺不变电阻器和电容器对相关申请的交叉引用本申请要求于2017年9月20日提交的美国专利申请No.15/710,737的优先权及其权益。
本申请涉及电阻器-电容器(RC)电路，并尤其是涉及工艺不变RC电路。
技术介绍
电阻器-电容器(RC)电路是基本的模拟设计部件。RC电路的电阻和电容的乘积定义时间常数τ，时间常数τ定义RC电路的行为。例如，用作低通滤波器或高通滤波器的RC电路的截止频率为1/2πτ。由于时间常数τ是在模拟滤波器或延迟线设计中的重要参数，因此重要的是，用于形成RC电路的电阻和电容具有适当的值。但这些电阻和电容值取决于用于形成对应的电阻器和电容器的工艺。用于RC电路的电阻器和电容器可以使用用于集成电路的一个或多个金属层形成。这些金属层通过绝缘介电层与在半导体裸片中的晶体管分隔。为了形成金属层电阻器，金属层被图案化以形成一个或多个导体。产生的电阻取决于形成电阻器的导体或引线的宽度和长度。金属层的深度或厚度由半导体制造工艺确定，因此设计者可以通过增加形成电阻器的引线的长度或宽度来调整电阻。增加引线的宽度会降低电阻，而增加引线长度会增加电阻。尽管此类设计技术是众所周知的，但是掩模和工艺步骤容易产生工艺变化，与期望的电阻相比，工艺变化在实际电阻中产生误差。类似的工艺变化适用于多晶硅电阻器。用于多晶硅电阻器的此类电阻变化的通用经验法则是，实际电阻将在期望电阻的+/-20％范围内。例如，如果掩模布局被设计为形成电阻为10KΩ的电阻器，则产生的电阻器的实际电阻将会在8KΩ到12KΩ范围之间。<br>类似的工艺变化影响金属层电容器的电容。与金属-绝缘体-金属(MIM)电容器(其中一个电极形成在第一金属层中，并且另一个电极形成在相邻的金属层中)相反，金属层电容器被形成在一个金属层中。在半导体
中已知，金属层电容器也可以命名为金属-氧化物-金属(MOM)电容器。金属层电容器的电容取决于在形成电容器电极的引线之间的间隔以及引线的长度。因此，设计者可以调整引线间距和引线长度，以达到期望的电容。但是，形成电容器电极的掩模和工艺步骤也受到工艺变化的影响。用于所得的电容工艺变化的通用经验法则是在±20％中。因此，由金属层电阻器和金属层电容器形成的RC电路将会具有相对较大的时间常数变化。针对金属层RC电路，电路性能受到来自所达到的时间常数范围的影响。因此，在该
中存在工艺不变金属层RC电路的需要。
技术实现思路
为了提供具有工艺不变时间常数的RC电路，使用相同的掩模图案(或图案)将与半导体裸片相邻的金属层图案化为金属层电容器和金属层电阻器。特别地，掩模图案将金属层形成为金属层电阻器，该金属层电阻器包括多个纵向延伸引线(也可以命名为指)，每个引线具有第一宽度并且以第一间隙彼此分离。相同的掩模图案同时将金属层形成为金属层电容器，使得金属层电阻器和金属层电容器经历相同的制造工艺和制造环境。如本文所使用的，也用于将金属层图案化为金属层电容器的“相同掩模图案”是产生具有相同宽度和相同间隔的多个纵向延伸指的图案。具体地，金属层电容器包括第一组纵向延伸指，该第一组纵向延伸指与第二组纵向延伸指叉指。一组形成金属层电容器的第一端子，而另一组形成金属层电容器的第二端子。在两组中的相对指之间的叉指间隙等于形成金属层电阻器的纵向延伸指或引线之间的间隔。由于相同的掩模图案同时将金属层形成为金属层电阻器和金属层电容器，因此用于金属层电容器和金属层电阻器二者的纵向延伸引线或指在其所得的宽度和间隔方面经历类似的工艺变化。由于所有指具有相同的宽度和间隔，因此影响指宽度的工艺变化在间隔上将具有相反的影响。例如，如果掩模图案工艺变化引起的金属层的过度蚀刻使得指宽度减小某个因数，则在相邻指之间的间隔将增加相同的因数。指宽度的减小引起金属层电阻器的电阻增大，但该电阻增大通过平衡在金属层电容器的电容中的减小而抵消。因此，RC时间常数基本保持不变。相似地，如果掩模图形工艺的变化导致金属层的缺量蚀刻，则指的宽度被增加，但在相邻指之间的间隙或间隔减小。然后，电阻下降，但下降的电阻通过在电容的增加来平衡，使得RC时间常数再次保持基本不变。通过以下具体描述，这些和其他有利特征可以被更好地理解。附图说明图1是根据本公开的一个方面的包括工艺不变金属层RC电路的示例集成电路中的半导体裸片和相邻金属层的横截面视图。图2是根据本公开的一个方面的用于工艺不变RC电路的示例金属层电阻器的平面视图。图3是根据本公开的一个方面的使用与用于形成图2的金属层电阻器相同的掩模图案和相同的金属层并与其同时形成的金属层电容器的平面视图。图4是使用图2的金属层电阻器和图3的金属层电容器形成的工艺不变RC电路的图。图5是根据本公开的一个方面的用于制造工艺不变RC电路的示例方法的流程图。通过参考以下的详细描述最好地理解本公开的实施例及其优点。应当理解的是，类似的附图标记用于标识在一个或多个附图中图示的类似元素。具体实施方式在金属层的图案化期间通过利用相同的掩模图案来提供工艺不变的金属层RC电路，该金属层将包括用于形成RC电路的电阻器和电容器。与电容器相反，形成电阻器的金属层引线在其接触之间是连续的。然而，金属层电容器的接触各自连接到分隔的金属层引线，以使一个金属层引线形成第一端子，而另一个金属层引线形成第二端子，在电容器接触之间不存在连续的传导路径。因此，金属层电容器不能具有与金属层电阻器相同的布局。因此，将被理解的是，如本文所使用的“相同掩模图案”被限定为产生具有相同宽度和彼此间隔的纵向延伸引线(也可以命名为指)的图案。给定在金属层电阻器和金属层电容器之间的这种相似性，将在本文示出的是，用于RC时间常数的工艺变化变得微不足道。如上文所述的，形成金属层电容器的引线也可以命名为指。一组指连接到第一电极或接触，而另一组指连接到剩余的第二电极或接触。根据将第一组指和第二组指中的相对的指分开的叉指间隙，第一组指与第二组指被叉指。每个指都具有某一宽度，该宽度与形成金属层电阻器的连续引线的宽度相同。由于金属层电阻器是连续的，因此该金属层电阻器不能就这种叉指间隙被叉指。相反，金属层电阻器被折叠到平行布置的纵向延伸引线中，使得在每个纵向延伸引线之间的间隔与在金属层电容器的相对叉指指之间的叉指间隙相同。在一些实施例中，用于金属层电容器的指长度与用于金属层电阻器的纵向延伸的指或引线长度相同。所获得的金属层电阻器和电容器的图案产生基本上工艺不变的RC时间常数。例如，假设金属层电阻器被设计为具有一定的引线宽度，以提供所期望的电阻量。在相同的金属层中，用于金属层电容器的每个指随后被图案化为具有相同的宽度。这将取决于所使用的特定处理节点，但无论其变化如何，因为金属层电容器和金属层电阻都是使用相同的掩模图案从相同的金属层形成的，它都将应用于金属层电容器。鉴于此，进一步假设工艺变化导致引线宽度对于金属层电阻器来说太细，以使其实际电阻高于期望值。由于相同的掩模步骤(或多个步骤)被使用以构建金属层电容器指，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻器-电容器RC电路，包括：/n金属层电阻器，所述金属层电阻器具有在与半导体裸片相邻的第一金属层中的多个纵向延伸引线，所述多个纵向延伸引线根据所述纵向延伸引线中的相邻纵向延伸引线之间的第一间隙平行布置并且彼此耦合，每个纵向延伸引线具有第一宽度；以及/n金属层电容器，所述金属层电容器具有在所述第一金属层中的第一组纵向延伸指，所述第一组纵向延伸指与在所述第一金属层中的第二组纵向延伸指根据叉指间隙叉指，其中所述叉指间隙等于所述第一间隙，并且其中每个纵向延伸指具有与所述第一宽度相等的指宽度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170920 US 15/710,7371.一种电阻器-电容器RC电路，包括：
金属层电阻器，所述金属层电阻器具有在与半导体裸片相邻的第一金属层中的多个纵向延伸引线，所述多个纵向延伸引线根据所述纵向延伸引线中的相邻纵向延伸引线之间的第一间隙平行布置并且彼此耦合，每个纵向延伸引线具有第一宽度；以及
金属层电容器，所述金属层电容器具有在所述第一金属层中的第一组纵向延伸指，所述第一组纵向延伸指与在所述第一金属层中的第二组纵向延伸指根据叉指间隙叉指，其中所述叉指间隙等于所述第一间隙，并且其中每个纵向延伸指具有与所述第一宽度相等的指宽度。


2.根据权利要求1所述的RC电路，其中所述金属层电阻器包括多个横向延伸连接器，所述多个横向延伸连接器被配置为将所述纵向延伸引线耦合在一起。


3.根据权利要求1所述的RC电路，其中所述金属层电阻器与所述金属层电容器串联连接。


4.根据权利要求1所述的RC电路，其中所述金属层电阻器与所述金属层电容器并联连接。


5.根据权利要求1所述的RC电路，其中所述金属层电阻器还包括多个纵向延伸引线，所述多个纵向延伸引线在与所述半导体裸片相邻的第二金属层中、根据所述第二金属层中的所述纵向延伸引线中的相邻纵向延伸引线之间的所述第一间隙平行布置。


6.根据权利要求1所述的RC电路，其中所述金属层电容器还包括在与所述半导体裸片相邻的所述第二金属层中的第一组纵向延伸指，其中在所述第二金属层中的所述第一组纵向延伸指根据所述叉指间隙与在所述第二金属层中的第二组纵向延伸指叉指。


7.根据权利要求1所述的RC电路，其中每个纵向延伸引线跨第一长度延伸，并且其中每个纵向延伸指跨所述第一长度延伸。


8.根据权利要求1所述的RC电路，其中所述第一金属层是铝金属层。


9.根据权利要求1所述的RC电路，其中所述第一金属层是铜金属层。


10.根据权利要求1所述的RC电路，其中所述半导体裸片包括有源电路系统，所述有源电路系统被配置为将输入信号通过第一过孔驱动到所述金属层电阻器的第一端中，并且通过在所述金属层电阻器的第二端处的第二过孔，在电路节点处接收输出信号。


11.根据权利要求10...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋超，黄旭浩，M·佩德拉利诺伊，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US