[發(fā)明專利]多晶硅-金屬電介質(zhì)中的鑲嵌薄膜電阻器(TFR)及制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880050912.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111052425A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: Y·冷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微芯片技術(shù)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L49/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L49/02;H01L23/522
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陳斌

本發(fā)明公開(kāi)了一種鑲嵌薄膜電阻器(TFR)，例如使用單個(gè)添加的掩膜層在多晶硅?金屬電介質(zhì)(PMD)層內(nèi)形成的鑲嵌薄膜電阻器模塊，以及用于制造這種器件的方法。一種用于制造TFR結(jié)構(gòu)的方法可包括：形成一對(duì)間隔開(kāi)的TFR頭部，該對(duì)間隔開(kāi)的TFR頭部形成為自對(duì)準(zhǔn)硅化物多晶硅(自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物)結(jié)構(gòu)；將電介質(zhì)層沉積在自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物TFR頭部之上；圖案化并蝕刻溝槽，該溝槽在每個(gè)自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物TFR頭部的至少一部分之上側(cè)向延伸，以及暴露每個(gè)自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物TFR頭部的表面；以及將TFR材料沉積到溝槽中并沉積到暴露的TFR頭部表面上，從而形成橋接對(duì)間隔開(kāi)的TFR頭部的TFR層。

相關(guān)專利申請(qǐng)

本專利申請(qǐng)要求提交于2017年10月6日的共同擁有的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/569,261的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容據(jù)此以引用方式并入。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種鑲嵌薄膜電阻器(TFR)，具體地講，涉及使用單個(gè)添加的掩膜層在多晶硅-金屬電介質(zhì)(PMD)層內(nèi)形成的鑲嵌TFR模塊，以及用于制造這種器件的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(IC)通常包括金屬化層，該金屬化層用于連接IC的各種部件，稱為互連件，或線路(BEOL)元件的后端。銅通常優(yōu)于鋁，由于其較低的電阻率和高的電遷移電阻。然而，銅互連件通常難以通過(guò)用于鋁互連件的傳統(tǒng)光致抗蝕劑掩蔽和等離子體蝕刻來(lái)制造。

在IC上形成銅互連件的一種已知技術(shù)稱為增材圖案化，有時(shí)稱為鑲嵌工藝，其涉及傳統(tǒng)的金屬嵌補(bǔ)技術(shù)。所謂的鑲嵌工藝可包括圖案化電介質(zhì)材料，諸如二氧化硅，或氟代硅酸鹽玻璃(FSG)，或具有開(kāi)口溝槽的有機(jī)硅酸鹽玻璃(OSG)，其中銅或其他金屬導(dǎo)體應(yīng)該在其中。沉積銅擴(kuò)散阻擋層(通常為T(mén)a，TaN或兩者的雙層)，然后沉積銅晶種層，然后例如使用電化學(xué)鍍覆工藝進(jìn)行批量銅填充。然后可使用化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)工藝來(lái)去除任何過(guò)量的銅和阻擋層，并且因此可稱為銅CMP工藝。保留在溝槽中的銅用作導(dǎo)體。然后通常將電介質(zhì)阻擋層(例如SiN或SiC)沉積在晶片上，以防止銅腐蝕并改善器件可靠性。

隨著更多的特征部被封裝到單獨(dú)的半導(dǎo)體芯片中，越來(lái)越需要將無(wú)源部件諸如電阻器封裝到電路中。一些電阻器可通過(guò)離子注入和擴(kuò)散形成，諸如多晶硅電阻器。然而，此類(lèi)電阻器通常具有高電阻值變化，并且還可具有隨著溫度的函數(shù)顯著變化的電阻值。已在工業(yè)中引入了一種構(gòu)造集成電阻器(稱為薄膜電阻器(TFR))的新方法以改善集成電阻器性能。已知的TFR通常由例如SiCr(硅-鉻)，SiCCr(硅-碳化硅-鉻)，TaN(氮化鉭)，NiCr(鎳-鉻)，AlNiCr(鋁摻雜的鎳-鉻)或TiNiCr(鈦-鎳-鉻)形成。

圖1示出了使用常規(guī)方法實(shí)施的兩個(gè)示例性TFR 10A和10B器件的剖視圖。常規(guī)TFR10A和10B器件的制造通常需要三個(gè)添加的掩膜層。使用第一添加的掩膜層來(lái)形成TFR頭部12A和12B。使用第二添加的掩膜層來(lái)形成TFR 14A和14B。使用第三添加的掩膜層來(lái)形成TFR通孔16A和16B。如圖所示，TFR 12A和12B分別橫跨TFR頭部12A和12B的頂部和底部形成，但在每種情況下通常需要三個(gè)添加的掩膜層。

圖2示出了已知IC結(jié)構(gòu)的剖視圖，該已知IC結(jié)構(gòu)包括根據(jù)美國(guó)專利9,679,844的教導(dǎo)內(nèi)容形成的示例性TFR 30，其中TFR 30可使用單個(gè)添加的掩膜層和鑲嵌工藝來(lái)形成。可將TFR膜34(在該示例中為SiCCr膜)沉積到圖案化成先前處理的半導(dǎo)體基板的溝槽中。如圖所示，SiCCr膜34被構(gòu)造為導(dǎo)電(例如，銅)TFR頭部32之間的電阻器，具有包括電介質(zhì)層36(例如SiN或SiC)的上覆電介質(zhì)區(qū)域和形成在SiCCr膜34上的電介質(zhì)頂蓋區(qū)域38(例如，SiO₂)。可進(jìn)一步處理包括TFR 30的IC結(jié)構(gòu)以用于典型的Cu(銅)互連工藝(BEOL)，例如下一級(jí)通孔和溝槽。可使用連接到銅TFR頭部32的典型的銅通孔將TFR 30與電路的其他部件連接。