[发明专利]铝兼容薄膜电阻器(TFR)及其制造方法

说明书

本发明提供了一种用于在集成电路(IC)结构中制造薄膜电阻器(TFR)模块的方法，该方法可包括：在电介质区域中形成沟槽；在该沟槽中形成TFR元件，该TFR元件包括横向延伸的TFR区域和从横向延伸的TFR区域向上延伸的TFR脊；在所述TFR元件上方沉积至少一个金属层；以及图案化该至少一个金属层并且使用金属蚀刻来蚀刻该至少一个金属层以在该TFR元件上方限定一对金属TFR头部，其中该金属蚀刻还移除所述向上延伸的TFR脊的至少一部分。该方法也可包括形成至少一个导电TFR触点，该触点延伸穿过TFR元件并与相应TFR头部接触，从而增加相应TFR头部与TFR元件之间的导电路径。

相关专利申请

本申请要求2018年6月15日提交的共同拥有的美国临时专利申请号62/685,676的优先权，该申请的全部内容据此以引用方式并入以用于所有目的。

技术领域

本公开涉及薄膜电阻器(TFR)，具体地涉及与铝互连件(例如，铝TFR头部)兼容和/或具有增大的金属与TFR连接面积的TFR模块，以及用于制造此类TFR模块的方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)通常包括用于连接IC的各个部件(称为互连件)或后段制程(BEOL)元件的金属化层。这些金属层通常由铜或铝形成。

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。

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。

最典型的TFR构造方法利用两个或更多个附加的光掩膜，这增加了制造工艺的成本。此外，一些TFR与由特定金属形成的互连件不兼容。例如，一些TFR或TFR制造方法与铜互连件不兼容，而其他TFR或TFR制造方法与铝互连件不兼容。

图1示出了使用常规工艺实现的两个示例性TFR 10A和10B器件的剖视图，这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TFR 14A和14B。使用第三添加的掩膜层来形成TFR通孔16A和16B。如图所示，TFR 12A和12B分别横跨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。

图2示出了包括根据美国专利9,679,844的教导形成的示例性TFR 30的已知IC结构的剖视图，其中TFR 30可使用单个添加的掩膜层和镶嵌工艺来形成TFR 30。TFR膜34(在该示例中为SiCCr膜)可以沉积到图案化到先前处理的半导体衬底中的沟槽中。如图所示，SiCCr膜34被构造为导电(例如，铜)TFR头部32之间的电阻器，具有包括电介质层36(例如SiN或SiC)的上覆电介质区域和形成在SiCCr膜34上的电介质盖区域38(例如，SiO₂)。可以进一步处理包括TFR 30的IC结构，以用于典型的Cu(铜)互连工艺(BEOL)，例如下一水平的通孔和沟槽。可例如使用连接到铜TFR头部32的典型的铜通孔40将TFR 30与电路的其他部件连接。