低噪声精密匹配低温系数金属薄膜电阻器及其集成方法技术

本发明专利技术公开低噪声精密匹配低温系数金属薄膜电阻器及其集成方法，方法包括：1)在衬底表面形成阱，并在阱表面形成有源区域，在有源区以外的区域形成隔离氧化层；2)选定需要低温度系数的金属薄膜电阻区域、高压器件有源区域、中压器件有源区域和低压器件有源区域等步骤。金属薄膜电阻器包括衬底、阱、场氧化层、介质层、厚栅氧化层、薄栅氧化层、多晶硅栅和金属薄膜层；本发明专利技术解决了金属薄膜电阻制作下表面平整度问题，金属薄膜电阻控制功耗增加散热问题，金属薄膜电阻端头区不同密集度通孔阻值一致性问题，通孔刻蚀时金属薄膜电阻容易不完全刻蚀等问题，降低了金属薄膜电阻的应力和热噪声，提高了金属薄膜电阻器的匹配性和稳定性。提高了金属薄膜电阻器的匹配性和稳定性。提高了金属薄膜电阻器的匹配性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
低噪声精密匹配低温系数金属薄膜电阻器及其集成方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路领域，具体是低噪声精密匹配低温系数金属薄膜电阻器及其集成方法。

技术介绍

[0002]在半导体器件制造领域中,噪声、功耗、速度、集成度等正成为制约高端混合/模拟集成电路设计发展的主要因素。金属薄膜电阻采用专用的材料制作，具有理想的温度系数和寄生电容特性，通过激光修调校正的电阻容差可以控制在
±
0.1％以内，因此将几乎具有理想线性的金属薄膜电阻直接集成到电路内部是制作高性能模拟电路理想元件的重要工作。
[0003]金属薄膜电阻，比如TaN和SiCr薄膜电阻，与多晶电阻器1/f低频噪声指标比较具有低4～6个数量级的优势，已经降低到了热噪声量级，因此寄生电容的串扰噪声(Cross talk)和热噪声成为影响金属薄膜电阻器噪声的主要来源。
[0004]另一方面，金属薄膜电阻的控制功耗能力较差，其阻值会由于电路工作过程中过热导致永久性改变，极端情况下甚至还会烧毁引起电路断路失效。因此在这样严苛的工艺制作要求下，如何不增加工艺复杂程度和成本的前提下成功将金属薄膜电阻模块与已有工艺平台整合集成，一直是科学技术工作者关注的热点问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供低噪声精密匹配低温系数金属薄膜电阻器的集成方法，包括以下步骤：
[0006]1)在衬底表面形成阱，并在阱表面形成有源区域，在有源区以外的区域形成隔离氧化层；
[0007]2)选定需要低温度系数的金属薄膜电阻区域、高压器件有源区域、中压器件有源区域和低压器件有源区域；
[0008]3)分别在高压器件有源区域和中压器件有源区域形成厚栅氧化层；在低压器件有源区域形成薄栅氧化层；
[0009]4)形成高、低压器件需要的厚、薄多栅介质膜层后，在t时间内完成栅多晶硅层沉积，然后完成栅多晶结构的刻蚀，得到MOS管的多晶硅栅，并选定MOS管的掺杂源漏区；
[0010]5)在MOS管的掺杂源漏区完成多栅氧高低压CMOS源极和漏极的光刻注入，并激活掺杂的杂质；
[0011]6)淀积氮化硅层和BPSG低介电系数填充膜层；
[0012]7)完成膜层平坦化加工和器件接触孔加工；
[0013]8)完成器件接触孔钨塞填充加工；溅射铝硅铜膜层，记为第一层金属，并完成第一层金属连线刻蚀加工；
[0014]9)根据电路设计需要，重复USG低介电系数填充膜层淀积、金属间介质层CMP平坦
化、通孔刻蚀、钨塞化学机械平坦化、互连铝硅铜金属溅射刻蚀等金属互连工艺步骤，直到溅射次顶层金属，记为第(n
‑
1)层金属，并完成第(n
‑
1)层金属连线刻蚀加工；
[0015]10)淀积低介电系数填充膜层USG，完成金属间介质膜层平坦化加工，在第(n
‑
1)层上形成m1埃米USG介质层；
[0016]11)在USG介质层表面刻蚀形成深金属薄膜电阻模块对位标识槽；
[0017]12)完成s1埃米金属薄膜电阻第一膜层和s2埃米金属薄膜电阻第二膜层溅射；完成金属薄膜电阻第一膜层
‑
金属薄膜电阻第二膜层复合金属薄膜刻蚀，形成低温度系数为T、金属方块值为R的金属薄膜电阻条；
[0018]13)淀积m2埃米USG介电膜层；完成金属薄膜电阻上通孔VC和第(n
‑
1)层金属通孔VA刻蚀；
[0019]14)完成通孔钨复合金属系统填充和钨塞结构加工；
[0020]15)溅射顶层金属，记为第n层金属，并完成第n层金属连线刻蚀加工，形成MOS器件和金属薄膜电阻外接金属连接互连块；
[0021]16)淀积钝化复合介质层，并完成钝化保护层刻蚀加工；
[0022]进一步的，淀积氮化硅层的方法包括低压化学汽相沉积法；
[0023]完成膜层平坦化加工的方法包括介质化学机械抛光工艺；
[0024]完成器件接触孔加工的方法包括干法刻蚀工艺；
[0025]完成器件接触孔钨塞填充加工的方法包括钨溅射工艺和钨化学机械平坦化工艺；
[0026]完成s1埃米金属薄膜电阻第一膜层和s2埃米金属薄膜电阻第二膜层溅射的方法包括金属溅射工艺；
[0027]完成通孔钨复合金属系统填充的方法包括钨溅射工艺。
[0028]进一步的，所述MOS管的多晶硅栅包括栅氧化层和所述栅氧化层表面的多晶硅。
[0029]进一步的，n≥2；R＝[450ohm/sqr，4500ohm/sqr]；T≤50ppm/℃。
[0030]进一步的，所述杂质为P型杂质或N型杂质。
[0031]进一步的，所述杂质通过快速退火工艺激活。
[0032]进一步的，步骤9)中，金属间介质层CMP平坦化，是指：采用化学机械平坦化工艺对(n
‑
1)层金属间介质层平坦化处理，形成全局平坦化介质层和钨塞结构。
[0033]进一步的，淀积BPSG低介电系数填充膜层、USG低介电系数填充膜层、m2埃米USG介电膜层、钝化复合介质层的方法包括等离子增强化学气相沉积法。
[0034]进一步的，完成钨塞结构加工的方法包括高选择比钨
‑
二氧化硅化学机械平坦化工艺。
[0035]利用所述方法制备得到的低噪声精密匹配低温系数金属薄膜电阻器，包括衬底、阱、场氧化层、介质层、厚栅氧化层、薄栅氧化层、多晶硅栅和金属薄膜层；
[0036]所述衬底位于底部；阱形成于衬底表面；
[0037]场氧化层形成于有源区外；
[0038]有源区包括高压器件区域、中压器件区域和低压器件区域；
[0039]高压器件区域和中压器件区域中具有厚栅氧化层；
[0040]低压器件区域中具有薄栅氧化层；
[0041]金属薄膜电阻层形成于第(n
‑
1)层金属
‑
第n层金属间的介质层中间；
[0042]MOS管的多晶硅栅构筑在厚栅氧化层和薄栅氧化层上。
[0043]本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术解决了金属薄膜电阻制作下表面平整度问题，金属薄膜电阻控制功耗增加散热问题，金属薄膜电阻端头区不同密集度通孔阻值一致性问题，通孔刻蚀时金属薄膜电阻容易不完全刻蚀等问题。
[0044]本专利技术通过在双栅氧高低压兼容CMOS工艺的无源器件区域外隔离氧化层上生成金属薄膜电阻，减低了金属薄膜电阻寄生电容串扰噪声，同时解决了金属薄膜电阻激光修调影响其他无源器件性能的问题。
[0045]本专利技术通过化学机械平坦化金属薄膜电阻下表面区域，解决了精确控制金属薄膜电阻非平面性问题，降低了金属薄膜电阻下方的应力，提高了金属薄膜电阻的匹配性稳定性。
[0046]本专利技术通过降低金属薄膜电阻上方介质层厚度，既提高了金属薄膜电阻增加散热控制功耗性，又保障了对金属薄膜电阻介质隔离保护，降低了热噪声同时具有精密匹配的优势。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低噪声精密匹配低温系数金属薄膜电阻器的集成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在所述衬底表面形成阱，并在阱表面形成有源区域，在有源区以外的区域形成隔离氧化层。2)选定需要低温度系数的金属薄膜电阻区域、高压器件有源区域、中压器件有源区域和低压器件有源区域；3)分别在高压器件有源区域和中压器件有源区域形成厚栅氧化层；在低压器件有源区域形成薄栅氧化层；4)形成高、低压器件需要的厚、薄多栅介质膜层后，在t时间内完成栅多晶硅层沉积，并对多晶硅层开展掺杂工艺，然后完成栅多晶结构的刻蚀，得到MOS管的多晶硅栅，并选定MOS管的掺杂源漏区；5)在MOS管的掺杂源漏区完成双栅氧高低压CMOS源极和漏极的光刻注入，并激活掺杂的杂质；6)淀积氮化硅层和BPSG低介电系数填充膜层；7)完成膜层平坦化加工和器件接触孔加工；8)完成器件接触孔钨塞填充加工；溅射铝硅铜膜层，记为第一层金属，并完成第一层金属连线刻蚀加工；9)根据电路设计需要，重复USG低介电系数填充膜层淀积、金属间介质层CMP平坦化、通孔刻蚀、钨塞化学机械平坦化、互连铝硅铜金属溅射刻蚀等金属互连工艺步骤，直到溅射次顶层金属，记为第(n
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1)层金属，并完成第(n
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1)层金属连线刻蚀加工；10)淀积低介电系数填充膜层USG，完成金属间介质膜层平坦化加工，在第(n
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1)层上形成m1埃米USG介质层；11)在USG介质层表面刻蚀形成深金属薄膜电阻模块对位标识槽；12)完成s1埃米金属薄膜电阻第一膜层和s2埃米金属薄膜电阻第二膜层溅射；完成金属薄膜电阻第一膜层
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金属薄膜电阻第二膜层复合金属薄膜刻蚀，形成低温度系数为T、金属方块值为R的金属薄膜电阻条；13)淀积m2埃米USG介电膜层；完成金属薄膜电阻上通孔VC和第(n
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1)层金属通孔VA刻蚀；14)完成通孔钨复合金属系统填充和钨塞结构加工；15)溅射顶层金属，记为第n层金属，并完成第n层金属连线刻蚀加工，形成MOS器件和金属薄膜电阻外接金属连接互连块；16)淀积钝化复合介质层，并完成钝化保护层刻蚀加工。2.根据权利要求1所述低噪声精密匹配低温系数金属薄膜电阻器的集成方法，其特征在于：淀积氮化硅层的方法包括低压化学汽相沉积法；完成膜层平坦化加工的方法包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷万军，杨永晖，刘玉奎，刘建，欧宏旗，林涛，曹依琳，李孝红，张培健，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：