本公开提供一种形成在集成电路器件中的薄膜电阻器(TFR)模块。该TFR模块包括连接在第一竖直延伸的TFR侧面触点与第二竖直延伸的TFR侧面触点之间的TFR元件。该TFR元件包括在该TFR侧面触点之间横向延伸的基部部分，以及从该基部部分的相对端部竖直突出的第一TFR元件端部凸缘和第二TFR元件端部凸缘。该第一TFR元件端部凸缘形成在该第一TFR侧面触点的侧壁上，并且该第二TFR元件端部凸缘形成在该第二TFR侧面触点的侧壁上。第一TFR头部接触该第一TFR侧面触点以及该第一TFR元件端部凸缘的顶部，并且第二TFR头部接触该第二TFR侧面触点以及该第二TFR元件端部凸缘的顶部，因此限定该TFR元件与每个TFR头部之间的两个并联导电路径。径。径。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的触点的薄膜电阻器(TFR)
[0001]相关专利申请
[0002]本申请要求2020年12月31日提交的共同拥有的美国临时专利申请第63/133,008号的优先权，该美国临时专利申请的全部内容据此出于所有目的以引用方式并入。
[0003]本公开涉及薄膜电阻器(TFR)，特别地涉及形成在集成电路(IC)器件的互连件层中的TFR模块以及用于制造此类TFR模块的方法。
技术介绍
[0004]半导体集成电路(IC)通常包括用于连接IC的各种组件(称为互连件)或线路后端(BEOL)元件的金属化层。铜由于较低电阻率和较高抗电迁移性而通常比铝更优选。为方便起见，抗电阻性电阻(Electrical resistance)在本文中一般地称为“电阻(resistance)”。然而，铜互连件通常难以通过用于铝互连件的传统光致抗蚀剂掩蔽和等离子体蚀刻来制造。
[0005]在IC上形成铜互连件的一种已知技术称为增材图案化，有时称为镶嵌工艺，其涉及传统的金属嵌补技术。所谓的镶嵌工艺可包括图案化电介质材料，诸如二氧化硅，或氟代硅酸盐玻璃(FSG)，或具有开口沟槽的有机硅酸盐玻璃(OSG)，其中铜或其他金属导体应该在其中。沉积铜扩散阻挡层(通常为Ta，TaN或两者的双层)，然后沉积铜晶种层，然后例如使用电化学镀覆工艺进行批量铜填充。然后可使用化学机械平面化(CMP)工艺来去除任何过量的铜和阻挡层，并且因此可称为铜CMP工艺。保留在沟槽中的铜用作导体。然后通常将电介质阻挡层(例如SiN或SiC)沉积在晶片上，以防止铜腐蚀并改善器件可靠性。类似的镶嵌工艺可用于形成集成TFR模块。
[0006]随着更多的特征被封装到单独的半导体芯片中，越来越需要将无源组件(诸如电阻器)封装到电路中。可以通过离子注入和扩散来创建一些电阻器，诸如多晶硅电阻器。然而，此类电阻器通常在电阻值上具有高的变化，并且还可以具有随温度急剧变化的电阻值。已在工业中引入了一种构造集成电阻器(称为薄膜电阻器(TFR))的新方法以改善集成电阻器性能。已知的TFR通常由例如SiCr(硅
‑
铬)、SiCCr(硅
‑
碳化硅
‑
铬)、TaN(氮化钽)、NiCr(镍
‑
铬)、AlNiCr(铝掺杂的镍
‑
铬)或TiNiCr(钛
‑
镍
‑
铬)形成。
[0007]图1A和图1B示出了分别使用常规工艺实施的两个示例性TFR器件10A和10B的剖视图。常规TFR器件10A和10B的制造通常需要三个添加的掩膜层。使用第一添加的掩膜层来形成TFR头部12A和12B。使用第二添加的掩膜层来形成与TFR头部12A和12B相应接触的TFR元件14A和14B。使用第三添加的掩膜层来形成与TFR头部12A和12B接触的TFR通孔16A和16B。如图所示，TFR元件14A和14B分别跨TFR头部12A和12B的顶部和底部形成，但在每种情况下通常需要三个添加的掩膜层。
[0008]图1A和图1B还指示了TFR元件14A和14B与相应TFR头部12A和12B接触的区域。如图所示，TFR元件14A接触TFR头部12A和12B的顶部表面，而TFR元件14B接触TFR头部12A和12B
的底部表面。在这些TFR接触区域处的抗电阻性(在本文中称为“接触电阻”)提供了整个TFR器件电阻的组件。在TFR设计中通常期望低接触电阻，使得整个TFR器件电阻由TFR元件的形状支配。然而，常规TFR器件10A和10B中的TFR接触区域往往提供相对高的和/或不可靠的接触电阻。例如，与每个TFR头部12A和12B的TFR接触区域可以为相对小的。此外，尤其是对于非常薄的TFR元件，接触电阻可根据工艺变化而显著变化。例如，TFR元件可包括具有小于的厚度的、用于约1KΩ/平方(1KΩ/
□
)的薄层电阻的SiCr、SiCCr、NiCr或TaN膜。TFR接触可靠性以及其对TFR电阻的影响是TFR设计中普遍关注的问题。
[0009]图2示出了示例性TFR器件200的表示以说明各种电阻计算。图2中所示的示例性TFR器件200的视图可表示图1A中所示的TFR器件10A的俯视图或图1B中所示的TFR器件10B的仰视图。如图所示，TFR器件200包括TFR元件202(例如，TFR膜)，该TFR元件从在第一TFR接触区域220处与第一TFR头部210接触的第一端部204和在第二TFR接触区域222处与第二TFR头部212接触的第二端部206延伸。TFR元件202的第一端部和第二端部204和206可分别与TFR头部210和212的顶部表面或底部表面接触，这取决于TFR器件200是与图1A中所示的TFR器件10A的构造相对应还是与图1B中所示的TFR器件10B的构造相对应。
[0010]TFR元件202具有在TFR头部210与212之间延伸的长度L以及宽度W。长度L被示出为由若干分区组成，其中每个分区具有与W相等的长度，因此形成若干WxW正方形。TFR元件202的电阻R
TFR_元件
可由公式(1)表示：
[0011]R
TFR_元件
＝R
s
*L/W
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0012]其中Rs是TFR元件202的薄层电阻，其由TFR元件202的电阻率(ρ)(取决于针对TFR元件202选择的材料的材料特性)以及TFR元件202在进入页面的方向上的厚度(t)来限定(Rs＝ρ/t)。
[0013]参考图2和公式(1)，TFR元件电阻R
TFR_元件
与沿着TFR元件202的长度L的WxW正方形的数量成比例。
[0014]TFR器件200的总电阻R
TFR_器件
包括与在每个TFR接触区域220、222处的接触电阻串联的TFR元件电阻R
TFR_元件
。因此，总TFR器件电阻R
TFR_器件
可由公式(2)表示：
[0015]R
TFR_器件
＝R
TFR_元件
+R
TFR_接触_区域_220
+R
TFR_接触_区域_222
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0016]TFR接触电阻，诸如在每个TFR接触区域220、222处的电阻(R
TFR_接触_区域_220
和R
TFR_接触_区域_222
)，可根据制造工艺变化而显著变化，提供不可预测的电阻。此外，在每个TFR接触区域220、222处的电阻温度系数(TCR)通常是不可控的。因此，从设计角度来看，通常期望最小化或减小TFR接触电阻，使得TFR器件性能(电阻和TCR)由TFR元件本身的具有显著特征的特性支配。
[0017]因此，需要改善的集成TFR器件(在本文中也称为“TFR模块”)以及构造的方法。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在集成电路(IC)结构中形成薄膜电阻器(TFR)模块的方法，所述方法包括：形成彼此间隔开的第一竖直延伸的TFR侧面触点和第二竖直延伸的TFR侧面触点；在所述第一竖直延伸的TFR侧面触点与所述第二竖直延伸的TFR侧面触点之间形成TFR元件，所述TFR元件包括：横向延伸的TFR元件基部，所述横向延伸的TFR元件基部从所述第一竖直延伸的TFR侧面触点近侧的第一端部延伸到所述第二竖直延伸的TFR侧面触点近侧的第二端部；和从所述TFR元件基部的所述第一端部竖直突出的第一TFR元件端部凸缘，所述第一TFR元件端部凸缘平行于所述第一竖直延伸的TFR侧面触点延伸并且与之接触；和从所述TFR元件基部的所述第二端部竖直突出的第二TFR元件端部凸缘，所述第二TFR元件端部凸缘平行于所述第二竖直延伸的TFR侧面触点延伸并且与之接触；以及形成与所述第一竖直延伸的TFR侧面触点接触的第一TFR头部和与所述第二竖直延伸的TFR侧面触点接触的第二TFR头部。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述TFR元件包含SiCr、SiCCr、NiCr或TaN。3.根据权利要求1所述的方法，其中：所述第一TFR头部形成为使得所述第一TFR头部的底部表面与所述第一TFR元件端部凸缘接触；并且所述第二TFR头部形成为使得所述第二TFR头部的底部表面与所述第二TFR元件端部凸缘接触。4.根据权利要求1所述的方法，其中：所述第一TFR头部形成为使得所述第一TFR头部的底部表面与以下两者接触：(a)所述第一竖直延伸的TFR侧面触点和(b)所述第一TFR元件端部凸缘；并且所述第二TFR头部形成为使得所述第二TFR头部的底部表面与以下两者接触：(a)所述第二竖直延伸的TFR侧面触点和(b)所述竖直延伸的第二TFR元件端部凸缘。5.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述TFR元件还包括：形成TFR元件侧面凸缘，所述TFR元件侧面凸缘从所述TFR元件基部竖直突出并且在所述第一TFR元件端部凸缘与所述第二TFR元件端部凸缘之间延伸；以及去除所述TFR元件侧面凸缘的至少部分高度。6.根据权利要求5所述的方法，还包括进行金属蚀刻以实现以下两者：(a)限定所述第一TFR头部和所述第二TFR头部以及(b)去除所述TFR元件侧面凸缘的所述至少部分高度。7.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：冷耀俭，J，
申请(专利权)人：微芯片技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。