使用氧化物盖层作为薄膜电阻器（TFR）蚀刻硬掩模在集成电路器件中形成TFR的制作方法

使用氧化物盖层作为薄膜电阻器（tfr）蚀刻硬掩模在集成电路器件中形成tfr
1.相关专利申请
2.本技术要求于2020年3月2日提交的共同拥有的美国临时专利申请号 62/983,821的优先权，该专利申请的全部内容以引用方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
3.本公开涉及形成薄膜电阻器，例如用于形成集成在半导体集成电路 (ic)器件中的薄膜电阻器的系统和方法。


背景技术：

4.许多集成电路(“ic”)器件包含薄膜电阻器(tfr)，该tfr提供了优于其他类型电阻器的各种优点。例如，tfr可以是高度准确的，并且可以微调以提供非常精确的电阻值。又如，tfr通常具有较小的寄生分量，这提供了有利的高频行为。此外，例如在将tcr“调整”至近零值的合适退火工艺之后，tfr通常具有低电阻温度系数(tcr)，这可在宽泛范围的操作温度内提供稳定操作。tfr退火可在高于500℃下(例如在 500℃至525℃的范围内)执行以优化tcr值。
5.tfr可包括在绝缘衬底上或绝缘衬底中形成的任何合适的电阻膜。一些常见的ic集成tfr电阻膜材料包括sicr、siccr、tan和tin，但也可使用任何其他合适的材料。制造集成tfr通常需要向后端ic集成流添加多个处理步骤，诸如若干昂贵的光掩模工艺。将有利的是，减少此类步骤的数目(特别是光掩模工艺的数目)，以降低集成tfr制造的成本。
6.由于铝的相对低的熔点，另一个问题涉及在使用铝互连层(例如，由铝、铝铜或铝硅铜形成的互连层)的ic器件中形成tfr并使tfr退火。常见铝互连层形成为层叠堆，例如，ti层，之后是tin层，之后是alsic 层(或者alcu或al层)，之后是第二ti层，并且最后是第二tin层。可涉及等于或高于500℃的温度的典型tfr退火可对这种铝互连件产生不利影响，该铝互连件具有约450℃的可接受退火温度限制。例如，在上述铝互连层叠堆中，当在形成铝互连件之后形成tfr并使tfr退火(例如，在等于或高于500℃的温度下)时，可在层叠堆内在晶界处形成tial3，这(例如，以50或更大的倍数)增加了互连件的薄层电阻，这可能导致ic结构中的电迁移问题。
7.某些tfr集成过程的又另一个问题涉及例如在形成tfr本身期间通过用于tfr蚀刻的聚合物光掩模形成重聚合物残余物。通常难以防止或完全去除此类聚合物残余物，因为用于去除此类聚合物残余物的化学清洁过程可能损坏区域中的敏感结构，诸如暴露于化学清洁剂的ic元件触点(例如，钨通孔)。


技术实现要素：

8.本发明的实施方案通过在形成ic元件(例如，存储器器件)和触点 (例如，钨通孔)之后但在形成第一金属/互连层(通常称为“金属1”层)之前形成薄膜电阻器(tfr)来解决常
规tfr集成的各种问题。通过在形成金属1层之前形成tfr，可能在将对金属1层的材料产生不利影响的温度下(例如在铝(或具有低熔融温度的其他金属)用于金属1层的情况下)执行tfr退火。因此，在形成金属1层(例如铝金属1层)之前形成tfr实现在最佳温度下的tfr退火(例如，以优化tfr膜的tcr 值)，例如在等于或高于500℃下(例如，在500℃至525℃的范围内)的退火。因此，本发明的实施方案允许在利用铝互连件的ic生产流中进行 tfr的形成和最佳退火。
9.如本文所用，“形成”任何特定材料层(或其他结构)可包括沉积相应材料层、生长相应材料层(例如，生长氧化物层)或以其他方式形成相应材料层，并且可包括本领域已知的相对于在ic结构中形成各种类型的层的各种过程步骤。
10.另外，如本文所用，“蚀刻过程”可包括单一蚀刻或可包括不同蚀刻化学反应或其他蚀刻参数的多种蚀刻。
11.在一些实施方案中，形成tfr的过程包括添加到背景ic生产流 (即，在不形成tfr的情况下的ic生产流)的仅两个光掩模。
12.另外，在一些实施方案中，tfr集成过程包括在tfr膜层之上形成氧化物盖，该氧化物盖充当tfr蚀刻的硬掩模，这可以减少或消除蚀刻期间聚合物的形成，从而消除对化学清洁的需要。氧化物盖的上角部可在tfr 蚀刻期间圆化，这可有助于防止沿着tfr元件以及在相邻金属层结构(例如，金属1层结构)之间发生电短路(“纵梁(stringer)”)。
13.在一些实施方案中，tfr集成流还包括在氧化物盖之上形成间隔氧化物层并蚀刻间隔氧化物层以限定覆盖tfr元件的侧向边缘的“tfr氧化物边缘间隔件”。这些tfr氧化物边缘间隔件可以封装tfr元件的侧向边缘或者使其绝缘，以帮助确保tfr元件仅通过形成在tfr元件上的tfr触点(例如，在金属1层中形成的铝触点)导电连接。每个tfr氧化物边缘间隔件可以具有圆化的和/或倾斜的(非垂直的)外侧壁表面，该外侧壁表面可以与氧化物盖的相应弯曲角部结合以限定覆盖tfr元件的侧向边缘的大体圆形和/或倾斜的(即，非垂直的)绝缘结构，该外侧壁表面可以进一步减少沿着tfr元件以及在相邻金属结构(例如，随后形成的金属1层结构)之间发生电短路(“纵梁”)。
14.在本发明的一个方面，提供了一种用于在半导体集成电路器件中形成集成薄膜电阻器(tfr)的方法。形成集成电路(ic)结构，该ic结构包括多个ic元件和多个导电ic元件触点。在ic结构之上形成tfr膜层，并且使该tfr膜层退火，例如以减小tfr膜层的电阻热系数(tcr)。在退火的tfr膜层之上形成tfr氧化物盖层。在该tfr氧化物盖层之上形成并图案化第一光掩模，执行氧化物盖蚀刻过程以去除该tfr氧化物盖层的选定部分从而限定tfr氧化物盖，该氧化物盖蚀刻过程在该退火的tfr膜层处停止。去除第一光掩模，并且使用tfr氧化物盖作为硬掩模来执行 tfr蚀刻过程，以去除该退火的tfr膜层的选定部分从而限定tfr元件。执行tfr触点开口蚀刻过程以在tfr氧化物盖中形成至少一个tfr触点开口，从而暴露tfr元件的至少一个表面区域。在该ic结构之上形成金属互连层，并且该金属互连层包括(a)耦接到该多个导电ic元件触点中的至少一个导电ic元件触点的至少一个金属互连元件和(b)延伸到该至少一个tfr 触点开口中以接触该下面的tfr元件的至少一个金属互连件。
15.tfr蚀刻期间将tfr氧化物盖用作硬掩模避免了使用光掩模进行tfr 蚀刻的需要，这可免于通过光掩模形成聚合物残余物，并因此消除与去除此类聚合物残余物相关联的典型问题。
16.在一些实施方案中，该方法还包括在形成tfr膜层之前在ic结构之上形成第一蚀刻停止层；以及在tfr蚀刻过程之后并且在tfr触点开口蚀刻过程之前，执行蚀刻停止层蚀刻过程以去除第一蚀刻停止层的选定部分。
17.在一些实施方案中，氧化物盖蚀刻过程圆化tfr氧化物盖的上角部。
18.在一些实施方案中，集成电路结构包括：存储器单元或晶体管结构，该存储器单元或该晶体管结构包括连接到该存储器单元或该晶体管结构的源极区、漏极区和栅极区中的至少一者的至少一个导电ic元件触点。
19.在一些实施方案中，该tfr膜层包括碳化硅铬(siccr)、硅铬(sicr)、氮化铬硅(crsin)、氮化钽(tan)、硅化钽(ta2si)或氮化钛(tin)。
20.在一些实施方案中，该金属互连层包含铝。
21.在一些实施方案中，在沉积金属互连层之前执行tfr退火。
22.在一些实施方案中，该tfr退火包括在至少500℃的温度下的退火。例如，该tfr退火可以包括在515℃
±
10℃的温度下持续15分钟至60分钟 (例如30分钟)的退火。
23.在一些实施方案中，该tfr触点蚀刻过程包括湿法蚀刻。
24.在一些实施方案中，形成该金属互连层包括形成特定金属互连元件，该特定金属互连元件限定该tfr元件和该多个导电ic元件触点中的至少一个导电ic元件触点之间的导电连接。
25.在本发明的另一个方面，提供了一种用于在半导体集成电路器件中形成集成薄膜电阻器(tfr)的方法。形成集成电路(ic)结构，该ic结构包括多个ic元件和多个导电ic元件触点。在ic结构之上形成tfr膜层，并且使该tfr膜层退火，例如以减小tfr膜层的电阻热系数(tcr)。在退火的tfr膜层之上形成tfr氧化物盖层。在tfr氧化物盖层之上形成并图案化第一光掩模。执行氧化物盖蚀刻过程以去除该tfr氧化物盖层的选定部分从而限定tfr氧化物盖，其中该第一蚀刻过程在退火的tfr膜层处停止，并且去除该第一光掩模。在去除第一光掩模之后，使用tfr氧化物盖作为硬掩模来执行tfr蚀刻过程，以去除该退火的tfr膜层的选定部分从而限定tfr元件。在tfr氧化物盖之上形成间隔层，并且执行间隔件过程以去除间隔层的第一部分但留下该间隔层的第二部分，该间隔层的第二部分限定在tfr元件的侧向边缘处的tfr边缘间隔件。执行tfr触点开口蚀刻过程以在tfr氧化物盖中形成至少一个tfr触点开口，从而暴露 tfr元件的至少一个表面区域。在该ic结构之上形成金属互连层，并且该金属互连层包括(a)耦接到该多个导电ic元件触点中的至少一个导电ic元件触点的至少一个金属互连元件和(b)延伸到该至少一个tfr触点开口中以接触该下面的tfr元件的至少一个金属互连件。
26.在一些实施方案中，间隔层包括氧化物间隔层。在一些实施方案中，间隔层包括氮化物间隔层。
27.在一些实施方案中，该方法还包括在形成tfr膜层之前在形成tfr膜层之前在ic结构之上形成第一蚀刻停止层，以及在间隔件蚀刻过程之后并且在tfr触点开口蚀刻过程之前，执行蚀刻停止层蚀刻过程以去除第一蚀刻停止层的选定部分。
28.在一些实施方案中，在形成tfr膜层之前在形成tfr膜层之前在ic 结构之上形成第一蚀刻停止层，以及在氧化物盖蚀刻过程之后并且在形成间隔层之前，执行蚀刻停止层蚀刻过程以去除第一蚀刻停止层的选定部分。
29.在一些实施方案中，氧化物盖蚀刻过程圆化tfr氧化物盖的上角部。
30.在一些实施方案中，每个tfr边缘氧化物间隔件具有圆化的、非垂直的外侧壁，该外侧壁降低了与tfr元件相关联的电短路的可能性。
31.在一些实施方案中，集成电路结构包括：存储器单元或晶体管结构，该存储器单元或该晶体管结构包括连接到该存储器单元或该晶体管结构的源极区、漏极区和栅极区中的至少一者的至少一个导电ic元件触点。
32.在一些实施方案中，该tfr膜层包括碳化硅铬(siccr)、硅铬 (sicr)、氮化铬硅(crsin)、氮化钽(tan)、硅化钽(ta2si)或氮化钛(tin)。
33.在一些实施方案中，该金属互连层包含铝。
34.在一些实施方案中，在沉积金属互连层之前执行tfr退火。
35.在一些实施方案中，该tfr退火包括在至少500℃的温度下的退火。例如，该tfr退火可以包括在515℃
±
10℃的温度下持续15分钟至60分钟 (例如30分钟)的退火。
36.在一些实施方案中，该tfr触点蚀刻过程包括湿法蚀刻。
37.在一些实施方案中，形成该金属互连层包括形成特定金属互连元件，该特定金属互连元件限定该tfr元件和该多个导电ic元件触点中的至少一个导电ic元件触点之间的导电连接。
38.在本发明的另一个方面，提供了一种用于在半导体集成电路器件中形成集成薄膜电阻器(tfr)的方法。提供了一种集成电路(ic)结构，该 ic结构可包括多个ic元件和连接到该多个ic元件的多个导电ic元件触点。在该ic结构之上形成第一蚀刻停止层(例如，第一sin层)。在第一蚀刻停止层之上形成tfr膜层，并且使该tfr膜层退火，例如以调整或优化tfr膜层的tcr。在该tfr膜层之上形成tfr氧化物盖层。在该tfr 氧化物盖层的一部分之上形成并图案化第一光掩模，并且执行第一蚀刻以去除该tfr氧化物盖层的暴露部分从而限定剩余的tfr氧化物盖，其中该第一蚀刻过程在该tfr膜层处停止，并且去除该第一光掩模的剩余部分。使用该tfr氧化物盖作为硬掩模来执行第二蚀刻，以去除该tfr膜层的暴露部分从而限定tfr元件，其中该第二蚀刻在该第一蚀刻停止层处停止。执行第三蚀刻以去除该第一蚀刻停止层的暴露部分。形成并图案化第二光掩模，使得至少一个第二掩模开口在该tfr元件之上对准。通过该至少一个第二掩模开口执行第四蚀刻，以在该tfr氧化物盖中形成至少一个tfr 触点开口，从而暴露该tfr元件的至少一个表面区域，并且去除该第二光掩模的剩余部分。金属互连层被沉积为在该多个导电ic元件触点之上并且在该tfr硬掩模盖之上延伸并且延伸到该tfr硬掩模盖中的该至少一个 tfr触点开口中。形成并图案化第三光掩模，并且执行第四蚀刻以去除该金属互连层的选定部分，从而限定多个金属互连元件。
39.在本发明的另一个方面，提供了另一种用于在半导体集成电路器件中形成集成薄膜电阻器(tfr)的方法。提供了一种集成电路(ic)结构，该ic结构可包括多个ic元件和连接到该多个ic元件的多个导电ic元件触点。在该ic结构之上形成第一蚀刻停止层(例如，第一sin层)。在第一蚀刻停止层之上形成tfr膜层，并且使该tfr膜层退火，例如以调整或优化tfr膜层的tcr。在该tfr膜层之上形成tfr氧化物盖层。在该tfr 氧化物盖层的一部分之上形成并图案化第一光掩模，执行第一蚀刻以去除该tfr氧化物盖层的暴露部分从而限定剩余的tfr氧化物盖，其中该第一蚀刻过程在该tfr膜层处停止，并且去除该第一光掩模的剩余部分。使用该tfr氧化物盖作为硬掩模来执行第二蚀刻，以去除该tfr膜层的暴露部分从
而限定tfr元件，其中该第二蚀刻在该第一蚀刻停止层处停止。在该 tfr氧化物盖之上形成间隔氧化物层。执行第三蚀刻以去除该间隔氧化物层的第一部分但留下该间隔氧化物层的第二部分，该间隔氧化物层的第二部分限定在tfr元件的侧向边缘处的tfr边缘间隔件。执行第四蚀刻以去除该第一蚀刻停止层的暴露部分。形成并图案化第二光掩模，使得至少一个第二掩模开口在该tfr元件之上对准。通过该至少一个第二掩模开口执行第五蚀刻，以在该tfr氧化物盖中形成至少一个tfr触点开口，从而暴露该tfr元件的至少一个表面区域，并且去除该第二光掩模的剩余部分。金属互连层被沉积为在该多个导电ic元件触点之上并且在该tfr硬掩模盖之上延伸并且延伸到该tfr硬掩模盖中的该至少一个tfr触点开口中。形成并图案化第三光掩模，并且执行第五蚀刻以去除该金属互连层的选定部分，从而限定多个金属互连元件。
40.在一个实施方案中，该第二蚀刻圆化该tfr氧化物盖的上角部。在一个实施方案中，该tfr边缘间隔件具有倾斜的外表面，该倾斜的外表面降低了与金属互连元件相关联的电短路的可能性。
41.在本发明的另一个方面，提供了另一种用于在半导体集成电路器件中形成集成薄膜电阻器(tfr)的方法。提供了一种集成电路(ic)结构，该ic结构可包括多个ic元件和连接到该多个ic元件的多个导电ic元件触点。在该ic结构之上形成第一蚀刻停止层(例如，第一sin层)。在第一蚀刻停止层之上形成tfr膜层，并且使该tfr膜层退火，例如以调整或优化tfr膜层的tcr。在该tfr膜层之上形成tfr氧化物盖层。在该tfr 氧化物盖层的一部分之上形成并图案化第一光掩模，执行第一蚀刻以去除该tfr氧化物盖层的暴露部分从而限定剩余的tfr氧化物盖，其中该第一蚀刻过程在该tfr膜层处停止，并且去除该第一光掩模的剩余部分。使用该tfr氧化物盖作为硬掩模来执行第二蚀刻，以去除该tfr膜层的暴露部分从而限定tfr元件。使用该tfr氧化物盖作为硬掩模来执行第三蚀刻，以去除该第一蚀刻停止层的暴露部分。在该tfr氧化物盖之上形成间隔氧化物层。执行第四蚀刻以去除该间隔氧化物层的第一部分但留下该间隔氧化物层的第二部分，该间隔氧化物层的第二部分限定在tfr元件的侧向边缘处的tfr边缘间隔件。形成并图案化第二光掩模，使得至少一个第二掩模开口在该tfr元件之上对准。通过该至少一个第二掩模开口执行第五蚀刻，以在该tfr氧化物盖中形成至少一个tfr触点开口，从而暴露该tfr 元件的至少一个表面区域，并且去除该第二光掩模的剩余部分。金属互连层被沉积为在该多个导电ic元件触点之上并且在该tfr硬掩模盖之上延伸并且延伸到该tfr硬掩模盖中的该至少一个tfr触点开口中。形成并图案化第三光掩模，并且执行第五蚀刻以去除该金属互连层的选定部分，从而限定多个金属互连元件。
42.在一个实施方案中，该第二蚀刻圆化该tfr氧化物盖的上角部。在一个实施方案中，该tfr边缘间隔件具有倾斜的外表面，该倾斜的外表面降低了与金属互连元件相关联的电短路的可能性。
43.在另一个方面，提供了半导体ic器件，这些半导体ic器件包括根据所公开过程中的任一种产生的薄膜电阻器(tfr)。
附图说明
44.下文结合附图描述了本公开的示例方面，其中：
45.图1a至图1k示出了根据本发明的第一示例性实施方案将薄膜电阻器 (tfr)集成在半导体集成电路(ic)器件中的第一示例性方法的步骤；
46.图2a至图2m示出了根据本发明的第二示例性实施方案将薄膜电阻器 (tfr)集成在半导体集成电路(ic)器件中的第二示例性方法的步骤；
47.图3a至图3m示出了根据本发明的第三示例性实施方案将薄膜电阻器 (tfr)集成在半导体集成电路(ic)器件中的第三示例性方法的步骤；并且
48.图4a至图4c和图5a至图5c示出了tfr氧化物盖的圆化的侧向边缘可如何防止或减少在集成tfr中发生电短路(通常称为“纵梁”)。更具体地，图4a至图4c示出了去除金属层的沉积在具有圆化的侧向边缘的tfr氧化物盖之上的选定部分，而图5a至图5c示出了去除金属层的沉积在具有竖直的(“方化的”)侧向边缘的tfr氧化物盖之上的选定部分。
具体实施方式
49.本发明的实施方案提供了用于例如通过允许结合铝互连件进行tfr集成将薄膜电阻器(tfr)集成在半导体集成电路(ic)器件中的改进技术，与常规技术相比，这可降低成本。在一些实施方案中，在形成ic元件和ic元件触点(例如钨通孔)之后，但在形成第一金属/互连层(“金属 1”层)之前，形成tfr。这可允许例如在500℃或更高的温度下(例如，在500℃至525℃的范围内)执行tfr退火(例如，以优化tfr膜的tcr 值)。因此，退火的tfr可集成到使用铝互连件的ic器件中，因为直到 tfr退火之后才形成铝互连件(其通常不耐受在典型tfr退火期间经历的高温)。
50.此外，在一些实施方案中，形成集成tfr的过程将仅两个附加光掩模添加到基线ic生产流。在一些实施方案中，tfr形成过程包括：在ic结构之上(以及tfr元件下方)形成tfr蚀刻停止层(例如，sin层)，该 tfr蚀刻停止层在各种过程步骤期间保护下面的ic元件(例如，存储器元件和钨触点)。
51.另外，在一些实施方案中，tfr集成过程包括在tfr膜层之上形成氧化物盖，该氧化物盖充当tfr蚀刻的硬掩模，这可以减少或消除蚀刻期间聚合物的形成，从而消除对化学清洁的需要。氧化物盖的上角部可在tfr 蚀刻期间圆化，这可有助于防止沿着tfr元件以及在相邻金属层结构(例如，金属1层结构)之间发生电短路(“纵梁”)。
52.在一些实施方案中，tfr集成流还包括在氧化物盖之上形成间隔氧化物层并蚀刻间隔氧化物层以限定覆盖tfr元件的侧向边缘的“tfr氧化物边缘间隔件”。这些tfr氧化物边缘间隔件可以封装tfr元件的侧向边缘或者使其绝缘，以帮助确保tfr元件仅通过形成在tfr元件上的tfr触点(例如，在金属1层中形成的铝触点)导电连接。每个tfr氧化物边缘间隔件可以具有圆化的和/或倾斜的(非垂直的)外侧壁表面，该外侧壁表面可以与氧化物盖的相应弯曲角部结合以限定覆盖tfr元件的侧向边缘的大体圆形和/或倾斜的(即，非垂直的)绝缘结构，该外侧壁表面可以进一步减少沿着tfr元件以及在相邻金属结构(例如，随后形成的金属1层结构)之间发生电短路(“纵梁”)。
53.图1a至图1m示出了根据第一示例性实施方案将薄膜电阻器(tfr) 集成在半导体集成电路(ic)器件中的第一示例性方法。
54.图1a示出了例如在ic器件的制造期间的示例性集成电路(ic)结构 100。在该示例中，ic结构100包括在衬底113之上形成的晶体管结构 112，其中多个导电触点114(例如，钨
通孔)延伸穿过在晶体管结构112 之上形成的整体绝缘区120。然而，ic结构100可包括任何其他ic器件或结构(例如，一个或多个完整或部分存储器单元或存储器单元结构)以及与此类结构相关联的导电触点。在该示例性实施方案中，整体绝缘区120 包括(a)高密度等离子体(hdp)金属前电介质(pmd)氧化物层120a、 (b)pmd氧化物膜120b(例如，pmd p teos(磷掺杂原硅酸四乙酯膜)) 和(c)pmd盖层120c。
55.图1a可表示在形成钨通孔114之后的ic制造过程和在结构100的顶部处的化学机械抛光(w cmp)过程期间的状态。
56.接下来，如图1b所示，在整体绝缘区120和导电触点114之上形成 tfr层叠堆130。首先，可形成电介质蚀刻停止层132(例如，sin层)，以例如保护钨通孔114免受下文在图1d处所示的后续tfr蚀刻的影响。然后可在电介质蚀刻停止层132上形成薄电阻膜层(tfr膜层)134。tfr 膜层134可包含siccr、sicr、tan、tin或任何其他合适的tfr材料。
57.在一些实施方案(例如，图1a至图1k所示的示例性实施方案)中，可在此时执行tfr退火，以例如调整或优化tfr膜层134的电阻温度系数 (tcr)。例如，可在≥500℃的温度下执行退火。在一些实施方案中， tfr退火可包括在515℃
±
10℃下持续15分钟至60分钟(例如，30分钟) 的退火。在其他实施方案中，tfr退火可在过程中在下文参考图1i讨论的沉积第一金属层/互连层160(例如，“金属1”层)之前的任何其他点处执行。例如，在一些实施方案中，可如下文讨论的在形成tfr氧化物盖层 136之后执行tfr退火。在其他实施方案中，可如下文相对于图1e讨论的在tfr蚀刻之后执行tfr退火。在其他实施方案中，可如下文相对于图 1g描述的在完成tfr触点蚀刻之后执行tfr退火。
58.在图1b所示的tfr退火之后，可在tfr膜层134上形成tfr氧化物盖层136。在一些实施方案中，tfr氧化物盖可包含与电介质蚀刻停止层132下方的pmd盖层120c相同的膜，但是可具有与pmd盖层120c相比减小的厚度。
59.如图1c所示，可(例如，使用已知的光刻技术)在tfr氧化物盖层 136上形成并图案化第一光掩模140，在该示例中，在侧向偏离下面的晶体管结构112的位置处，然后可以执行蚀刻(例如，干法蚀刻)以去除tfr 氧化物盖层136的暴露部分，并且停止在下面的tfr膜层134上，从而限定tfr氧化物盖136a。
60.如图1d所示，可例如使用灰分抗蚀剂去除光掩模140的剩余部分。
61.如图1e所示，可使用tfr氧化物盖136a作为硬掩模来执行tfr蚀刻(例如，干法蚀刻)，以去除tfr膜层134的暴露部分，从而限定tfr 元件134a。如图所示，tfr膜蚀刻可圆化tfr氧化物盖136a的暴露上角部137，并且可在电介质蚀刻停止层132上停止，以保护下面的结构(例如，钨触点114)。将tfr氧化物盖136a作为硬掩模用于tfr蚀刻避免了使用光掩模进行此蚀刻的需要，这可免于通过光掩模形成聚合物残余物，并因此消除与去除此类聚合物残余物相关联的典型问题。
62.如图1f所示，可以执行另外的蚀刻以去除电介质蚀刻停止层132的暴露部分。在电介质蚀刻停止层132包括sin层的实施方案中，图1f所示的蚀刻可包括对氧化物具有高选择性的温和sin透明酸蚀刻，以保护下面的钨触点114。
63.如图1g所示，沉积并图案化第二光掩模以限定在tfr元件之上对准的一对掩模开口。然后通过掩模开口152执行tfr触点蚀刻，以在tfr氧化物盖136a中限定tfr触点开口156，并且在tfr元件134a上停止。该 tfr触点蚀刻可以是湿法蚀刻或干法蚀刻。湿法蚀刻可
改进在后续金属沉积(例如，图1i所示的金属1层沉积)期间的金属流动，并且可减少沿着 tfr元件134a以及在相邻金属结构(例如，金属1层结构)之间的电短路 (通常称为“纵梁”)的发生。
64.如图1h所示，可例如通过抗蚀剂剥离液去除第二光掩模150的剩余部分。
65.如图1i所示，ic器件处理可通过形成第一金属层/互连层(称为“金属1”层160)来继续。在例示的实施方案中，金属1层160包含铝。在其他实施方案中，金属1层160可包含铜或其他金属。如图所示，金属1层160延伸到氧化物盖开口156中，从而在tfr元件134a的相反侧处接触 tfr元件134a。金属1层160也在钨触点114之上延伸并且与这些钨触点接触。
66.接下来，如图1j所示，可在金属1层之上形成并图案化第三光掩模 170。
67.最后，如图1k所示，可使用第三光掩模170蚀刻铝金属1层160以限定多个铝金属1元件(例如，金属互连元件)180a至180d，并且然后可去除剩余光致抗蚀剂材料170。例如，如图所示，可蚀刻金属1层以限定与钨通孔114接触的铝互连元件180a和180b以及与tfr元件134a的相反侧接触的铝互连元件180c和180d。在该示例性图示中，第一铝互连元件 180c将tfr元件134a的第一侧与耦接到晶体管112的源极或漏极区的钨通孔114a导电地连接，并且第二互连元件180d使tfr元件134a的第二侧与其他ic元件结构(未示出)导电地接触。tfr元件134a与第一互连元件180c和第二互连元件180d共同限定集成tfr(以190指示)。
68.如下文讨论的，例如，相对于图4a至图4c和图5a至图5c，tfr氧化物盖136a的圆化的上角部137可促进去除金属1层160与tfr元件 134a的选定侧向边缘相邻的选定部分，以例如进一步防止制成器件中的电短路(“纵梁”)。
69.图2a至图2m示出了根据一个示例性实施方案将薄膜电阻器(tfr) 集成在半导体集成电路(ic)器件中的示例性方法。
70.图2a示出了例如在ic器件的制造期间的示例性集成电路(ic)结构 200。在该示例中，ic结构200包括在衬底213之上形成的晶体管结构 212，其中多个导电触点214(例如，钨通孔)延伸穿过在晶体管结构212 之上形成的整体绝缘区220。然而，ic结构200可包括任何其他ic器件或结构(例如，一个或多个完整或部分存储器单元或存储器单元结构)以及与此类结构相关联的导电触点。在该示例性实施方案中，整体绝缘区220 包括(a)高密度等离子体(hdp)金属前电介质(pmd)氧化物层220a、 (b)pmd氧化物膜220b(例如，pmd p teos(磷掺杂原硅酸四乙酯膜)) 和(c)pmd盖层220c。
71.图2a可表示在形成钨通孔214之后的ic制造过程和在结构200的顶部处的化学机械抛光(w cmp)过程期间的状态。
72.接下来，如图2b所示，在整体绝缘区220和导电触点214之上形成 tfr层叠堆230。首先，可形成电介质蚀刻停止层232(例如，sin层)，以例如保护钨通孔214免受下文在图2e处所示的后续tfr蚀刻的影响。然后可在电介质蚀刻停止层232上形成薄电阻膜层(tfr膜层)234。tfr膜层234可包含siccr、sicr、tan、tin或任何其他合适的tfr材料。
73.在一些实施方案(例如，图2a至图2m所示的示例性实施方案)中，可在此时执行tfr退火，以例如调整或优化tfr膜层234的电阻温度系数 (tcr)。例如，可在≥500℃的温度下执行退火。在一些实施方案中， tfr退火可包括在515℃
±
10℃下持续15分钟至60分钟(例如，30分钟) 的退火。在其他实施方案中，tfr退火可在过程中在下文参考图2k讨论的沉积第一金属层/互连层260(例如，“金属1”层)之前的任何其他点处执行。例如，在一些实施方
案中，可如下文讨论的在形成tfr氧化物盖层 236之后执行tfr退火。在其他实施方案中，可如下文相对于图2e讨论的在tfr蚀刻之后执行tfr退火。在其他实施方案中，可如下文相对于图2i 描述的在完成tfr触点蚀刻之后执行tfr退火。
74.在图2b所示的tfr退火之后，可在tfr膜层234上形成tfr氧化物盖层236。在一些实施方案中，tfr氧化物盖层236可包含与电介质蚀刻停止层232下方的pmd盖层220c相同的膜，但是可具有与pmd盖层220c 相比减小的厚度。
75.如图2c所示，可(例如，使用已知的光刻技术)在tfr氧化物盖层 236上形成并图案化第一光掩模238，在该示例中，在侧向偏离下面的晶体管结构212的位置处，然后可以执行蚀刻(例如，干法蚀刻)以去除tfr 氧化物盖层236的暴露部分，并且停止在下面的tfr膜层234上，从而限定tfr氧化物盖236a。
76.如图2d所示，可例如使用灰分抗蚀剂去除光掩模238的剩余部分。
77.如图2e所示，可使用tfr氧化物盖236a作为硬掩模来执行tfr蚀刻(例如，干法蚀刻)，以去除tfr膜层234的暴露部分，从而限定tfr 元件234a。如图所示，tfr膜蚀刻可圆化tfr氧化物盖236a的暴露上角部237，并且可在电介质蚀刻停止层232上停止，以保护下面的结构(例如，钨触点214)。将tfr氧化物盖236a作为硬掩模用于tfr蚀刻避免了使用光掩模进行此蚀刻的需要，这可免于通过光掩模形成聚合物残余物，并因此消除与去除此类聚合物残余物相关联的典型问题。
78.如图2f所示，间隔氧化物层240沉积在该结构之上，例如以封装tfr 元件234a的侧向边缘234b或者使其绝缘。
79.如图2g所示，执行蚀刻以去除间隔氧化物层240的部分，但留下 tfr边缘氧化物间隔件242，该间隔件使tfr元件234a的侧向边缘234b 绝缘。如图所示，每个tfr边缘氧化物间隔件242可以覆盖相应的tfr侧向边缘234b和tfr氧化物盖236a的相应圆化的角部237的一部分。此外，每个tfr边缘氧化物间隔件242可以具有圆化的和/或倾斜的(非垂直的)外侧壁表面，该外侧壁表面可以与氧化物盖236a的相应弯曲上角部 237结合以(例如，如通常以244指示的)限定覆盖tfr元件234a的侧向边缘234b的大体圆形和/或倾斜的(即，非垂直的)绝缘结构，该外侧壁表面可以进一步减少沿着tfr元件234a以及在相邻金属结构(例如，如下文讨论的形成的金属1层结构)之间发生电短路(“纵梁”)。
80.如图2h所示，可以执行另外的蚀刻以去除电介质蚀刻停止层232的暴露部分。在电介质蚀刻停止层232包括sin层的实施方案中，图2h所示的蚀刻可包括温和sin透明酸蚀刻，以保护下面的钨触点214。
81.如图2i所示，沉积并图案化在该结构之上的第二光掩模以限定在tfr 元件之上对准的一对掩模开口。然后通过掩模开口252执行tfr触点蚀刻，以在tfr氧化物盖236a中限定tfr触点开口256，并且在tfr元件 234a上停止。该tfr触点蚀刻可以是湿法蚀刻或干法蚀刻。湿法蚀刻可改进在后续金属沉积(例如，图2k所示的金属1层沉积)期间的金属流动，并且可减少沿着tfr元件234a以及在相邻金属结构(例如，金属1层结构)之间的电短路(通常称为“纵梁”)的发生。
82.如图2j所示，可例如通过抗蚀剂剥离液去除第二光掩模250的剩余部分。
83.如图2k所示，ic器件处理可通过形成第一金属层/互连层(称为“金属1”层260)来继续。在例示的实施方案中，金属1层260包含铝。在其他实施方案中，金属1层260可包含铜
或其他金属。如图所示，金属1层 260延伸到氧化物盖开口256中，从而在tfr元件234a的相反侧处接触tfr元件234a。金属1层260也在钨触点214之上延伸并且与这些钨触点接触。
84.接下来，如图2l所示，可在金属1层之上形成并图案化第三光掩模 270。
85.最后，如图2m所示，可使用第三光掩模270蚀刻铝金属1层260以限定多个铝金属1元件(例如，金属互连元件)280a-280d，并且然后可去除剩余光致抗蚀剂材料270。例如，如图所示，可蚀刻金属1层以限定与钨通孔214接触的铝互连元件280a和280b以及与tfr元件234a的相反侧接触的铝互连元件280c和280d。在该示例性图示中，第一铝互连元件 280c将tfr元件234a的第一侧与耦接到晶体管212的源极或漏极区的钨通孔214a导电地连接，并且第二互连元件280d使tfr元件234a的第二侧与其他ic元件结构(未示出)导电地接触。tfr元件234a与第一互连元件280c和第二互连元件280d共同限定集成tfr(以290指示)。
86.如图2m所示，tfr边缘氧化物间隔件242保持在tfr元件234a的侧向边缘234b之上，从而使tfr元件侧向边缘234b绝缘，并且从而减少如上文讨论的电短路(“纵梁”)的发生。
87.如下文讨论的，例如，相对于图4a至图4c和图5a至图5c，覆盖 tfr元件234a的侧向边缘234b的圆化的和/或倾斜的绝缘结构244可促进去除金属1层260与tfr元件234a的选定侧向边缘234b相邻的选定部分，以例如进一步防止制成器件中的电短路(“纵梁”)。
88.图3a至图3k示出了根据一个示例性实施方案将薄膜电阻器(tfr) 集成在半导体集成电路(ic)器件中的示例性方法。
89.图3a示出了例如在ic器件的制造期间的示例性集成电路(ic)结构 300。在该示例中，ic结构300包括在衬底313之上形成的晶体管结构 312，其中多个导电触点314(例如，钨通孔)延伸穿过在晶体管结构312 之上形成的整体绝缘区320。然而，ic结构300可包括任何其他ic器件或结构(例如，一个或多个完整或部分存储器单元或存储器单元结构)以及与此类结构相关联的导电触点。在该示例性实施方案中，整体绝缘区320 包括(a)高密度等离子体(hdp)金属前电介质(pmd)氧化物层320a、 (b)pmd氧化物膜320b(例如，pmd p teos(磷掺杂原硅酸四乙酯膜)) 和(c)pmd盖层320c。
90.图3a可表示在形成钨通孔314之后的ic制造过程和在结构300的顶部处的化学机械抛光(w cmp)过程期间的状态。
91.接下来，如图3b所示，在整体绝缘区320和导电触点314之上形成 tfr层叠堆330。首先，可形成电介质蚀刻停止层332(例如，sin层)，以例如保护钨通孔314免受下文在图3e处所示的后续tfr蚀刻的影响。然后可在电介质蚀刻停止层332上形成薄电阻膜层(tfr膜层)334。tfr膜层334可包含siccr、sicr、tan、tin或任何其他合适的tfr材料。
92.在一些实施方案(例如，图3a至图3m所示的示例性实施方案)中，可在此时执行tfr退火，以例如调整或优化tfr膜层334的电阻温度系数 (tcr)。例如，可在≥500℃的温度下执行退火。在一些实施方案中， tfr退火可包括在515℃
±
10℃下持续15分钟至60分钟(例如，30分钟) 的退火。在其他实施方案中，tfr退火可在过程中在下文参考图3k讨论的沉积第一金属层/互连层360(例如，“金属1”层)之前的任何其他点处执行。例如，在一些实施方案中，可如下文讨论的在形成tfr氧化物盖层 336之后执行tfr退火。在其他实施方案中，可如下文相对于图3e讨论的在tfr蚀刻之后执行tfr退火。在其他实施方案中，可如下文相对于图3i 描述的在完成tfr触点蚀刻之后执行tfr退火。
93.在图3b所示的tfr退火之后，可在tfr膜层334上形成tfr氧化物盖层336。在一些实
施方案中，tfr氧化物盖可包含与电介质蚀刻停止层 332下方的pmd盖层320c相同的膜，但是可具有与pmd盖层320c相比减小的厚度。
94.如图3c所示，可(例如，使用已知的光刻技术)在tfr氧化物盖层 336上形成并图案化第一光掩模338，在该示例中，在侧向偏离下面的晶体管结构312的位置处，然后可以执行蚀刻(例如，干法蚀刻)以去除tfr 氧化物盖层336的暴露部分，并且停止在下面的tfr膜层334上，从而限定tfr氧化物盖336a。
95.如图3d所示，可例如使用灰分抗蚀剂去除光掩模338的剩余部分。
96.如图3e所示，可使用tfr氧化物盖336a作为硬掩模来执行tfr蚀刻(例如，干法蚀刻)，以去除tfr膜层334的暴露部分，从而限定tfr 元件334a。如图所示，tfr膜蚀刻可圆化tfr氧化物盖336a的暴露上角部337，并且可在电介质蚀刻停止层332上停止，以保护下面的结构(例如，钨触点314)。将tfr氧化物盖336a作为硬掩模用于tfr蚀刻避免了使用光掩模进行此蚀刻的需要，这可免于通过光掩模形成聚合物残余物，并因此消除与去除此类聚合物残余物相关联的典型问题。
97.如图3f所示，可以执行另外的蚀刻以去除电介质蚀刻停止层332的暴露部分。在电介质蚀刻停止层332包括sin层的实施方案中，图3f所示的蚀刻可包括对氧化物具有高选择性的温和sin透明酸蚀刻，以保护下面的钨触点314。
98.如图3g所示，在该结构上形成tfr间隔层340，用于使如下文讨论的tfr元件334a的侧向边缘绝缘。在一些实施方案中，tfr间隔层340 包括sin层或其他氮化物层。
99.如图3h所示，执行蚀刻以去除间隔层340的部分，但留下tfr边缘间隔件342，该间隔件使tfr元件334a的侧向边缘334b绝缘。如图所示，每个tfr边缘间隔件342可以覆盖相应的tfr侧向边缘334b和tfr 氧化物盖336a的相应圆化的角部337的一部分。此外，每个tfr边缘间隔件342可以具有圆化的和/或倾斜的(非垂直的)外侧壁表面，该外侧壁表面可以与氧化物盖336a的相应弯曲上角部337结合以(例如，如通常以 344指示的)限定覆盖tfr元件334a的侧向边缘334b的大体圆形和/或倾斜的(即，非垂直的)绝缘结构，该外侧壁表面可以进一步减少沿着tfr 元件334a以及在相邻金属结构(例如，如下文讨论的形成的金属1层结构)之间发生电短路(“纵梁”)。
100.如图3i所示，沉积并图案化在该结构之上的第二光掩模以限定在tfr 元件之上对准的一对掩模开口。然后通过掩模开口352执行tfr触点蚀刻，以在tfr氧化物盖336a中限定tfr触点开口356，并且在tfr元件 334a上停止。该tfr触点蚀刻可以是湿法蚀刻或干法蚀刻。湿法蚀刻可改进在后续金属沉积(例如，图3k所示的金属1层沉积)期间的金属流动，并且可减少沿着tfr元件334a以及在相邻金属结构(例如，金属1层结构)之间的电短路(通常称为“纵梁”)的发生。
101.如图3j所示，可例如通过抗蚀剂剥离液去除第二光掩模350的剩余部分。
102.如图3k所示，ic器件处理可通过形成第一金属层/互连层(称为“金属1”层360)来继续。在例示的实施方案中，金属1层360包含铝。在其他实施方案中，金属1层360可包含铜或其他金属。如图所示，金属1层 360延伸到氧化物盖开口356中，从而在tfr元件334a的相反侧处接触 tfr元件334a。金属1层360也在钨触点314之上延伸并且与这些钨触点接触。
103.接下来，如图3l所示，可在金属1层之上形成并图案化第三光掩模 370。
104.最后，如图3m所示，可使用第三光掩模370蚀刻铝金属1层360以限定多个铝金属1
元件(例如，金属互连元件)380a至380d，并且然后可去除剩余光致抗蚀剂材料370。例如，如图所示，可蚀刻金属1层以限定与钨通孔314接触的铝互连元件380a和380b以及与tfr元件334a的相反侧接触的铝互连元件380c和380d。在该示例性图示中，第一铝互连元件380c将tfr元件334a的第一侧与耦接到晶体管312的源极或漏极区的钨通孔314a导电地连接，并且第二互连元件380d使tfr元件334a的第二侧与其他ic元件结构(未示出)导电地接触。tfr元件334a与第一互连元件380c和第二互连元件380d共同限定集成tfr(以390指示)。
105.如图3m所示，tfr边缘间隔件342(例如，sin间隔件)保持在tfr 元件334a的侧向边缘334b之上，从而使tfr元件侧向边缘334b绝缘，并且从而减少如上文讨论的电短路(“纵梁”)的发生。
106.如下文讨论的，例如，相对于图4a至图4c和图5a至图5c，覆盖 tfr元件334a的侧向边缘334b的圆化的和/或倾斜的绝缘结构344可促进去除金属1层360与tfr元件334a的选定侧向边缘334b相邻的选定部分，以例如进一步防止制成器件中的电短路(“纵梁”)。
107.图4a至图4c和图5a至图5c提供了示例性图示，示出了与具有垂直 (“方化的”)侧向边缘的tfr盖的类似结构相比，在tfr元件之上形成的盖的圆化的和/或倾斜的侧向边缘(例如，图1a至图1k的实施方案中的 tfr氧化物盖136a的圆化的上角部137；图2a至图2m的实施方案中的 tfr绝缘结构244的圆化的和/或倾斜的边缘；或者图3a至图3m的实施方案中的tfr绝缘结构344的圆化的和/或倾斜的边缘)可如何促进去除相关金属层(金属1层160、260或360)的选定部分，以物理地使互连元件 (例如，元件180c和180d、元件280c和280d或元件380c和380d)彼此分离。图4a至图4c是在垂直于图1a至图1k、图2a至图2m和图3a 至图3m所示的横截面的方向上穿过tfr元件34截取的示例性ic结构10 的选定部分的横截面视图。如图所示，具有圆化的上角部44的tfr盖36a 形成在tfr元件之上。相比之下，图5a至图5c是ic结构10'的选定部分的横截面视图，该ic结构10'类似于ic结构10，但具有带有竖直的(“方化的”)侧向边缘的tfr盖，这与图4a至图4c所示的tfr盖36a的圆化的上角部44不同。
108.图4a和图5a示出了(a)在将金属层60沉积在具有圆化的/倾斜的上角部44(图4a)的tfr盖36a之上之后的ic结构10的选定部分以及在将金属层60'沉积在具有竖直侧向边缘44'的tfr盖36a'之上之后的ic结构 10'的选定部分。针对金属层60和金属层60'沉积了相同的金属厚度(指示为t
金属
)。
109.图4a与ic结构在于金属层60上方形成并图案化光掩模之后并且在进行金属蚀刻以限定金属元件(例如，图1k所示的元件180a至180d、图 2m所示的元件280a至280d或图3m所示的元件380a至380d)之前的状态相对应。在该示例中，所例示的横截面中的金属60应当通过金属蚀刻完全去除，以便去除由金属60在剩余金属互连元件(即相应tfr元件34a 的相反侧上的金属触点(例如，图1k所示的互连元件180c和18d、图 2m所示的互连元件280c和280d或图3m所示的互连元件380c和 380d))之间提供的任何导电连接，从而防止跨tfr元件34a的电短路 (“纵梁”)。如图4a和图5a所示，金属层60和60'的最厚部分与tfr 元件34a和34a'的侧向边缘48和48'相邻地(指示为大致在位置64和64' 处)定位，并且因此金属蚀刻应当足以去除这些位置中的完整金属厚度。如在下文中说明，tfr盖36a的圆化的/倾斜的上角部44减小了这些位置中的金属厚度，从而减小了所需的金属蚀刻参数(例如，蚀刻时间或蚀刻强度)。
110.图4a和图5a所示的金属层60和60'可各自包括作为溅射膜施加的铝层，例如al、
alcu和alsicu。如本领域已知的，诸如al、alcu和alsicu 的物理溅射膜通常不是完全共形的。“面包式切片(bread-loafing)”发生在物理结构的上角部之上(例如，如图4a所示，在66处，以及如图5a所示，在66'处)。如图所示，与图5a所示的竖直tfr盖边缘44'相比，图 4a所示的圆化的/倾斜的tfr盖角部44降低了上角部处的“面包式切片”的程度。这种减小的“面包式切片”效果以及金属层60在圆化的/倾斜的 tfr盖角部44之上的圆化的轮廓导致与tfr元件34a的侧向边缘48相邻 (即，在图4所示的位置64处)的竖直金属厚度t
金属_圆化/倾斜_盖
，该竖直金属厚度小于与ic结构10'的tfr元件34a'的侧向边缘48'相邻(即，在图5所示的位置64'处)的竖直金属厚度t
金属_方化_盖
。因此，相比于较小t
金属_方化_盖
来查看t
金属_圆化/倾斜_盖
，可以看出，与竖直tfr盖边缘44'相比，由于圆化的/ 倾斜的tfr盖角部44，减小了要在金属蚀刻期间去除(以防止跨tfr元件34a或34a'的电短路)的金属的最大竖直厚度。
111.图4b和图5b示出了在去除每个金属层60和60'的金属蚀刻期间的ic 结构10和ic结构10'的选定部分。特别地，图4b和图5b示出了在蚀刻期间的状态，其中每个金属层60和60'的各自具有厚度t
金属
的水平区已被移除，而金属层60和60'在每个tfr元件34a、34a'的侧向边缘48、48'处的区仍然保持。如图所示，具有圆化的/倾斜的tfr盖角部44(图4b)的结构中的最大剩余金属厚度t
金属_圆化/倾斜_盖
小于具有方化的tfr盖边缘44'(图 5b)的结构中的最大剩余金属厚度t
金属_方化_盖
，并且因此需要更短的蚀刻时间(或更小的蚀刻强度)来完全去除。
112.图4c和图5c示出了在另外的蚀刻时间(过蚀刻)之后(特别是在金属层60(在t
金属_圆化/倾斜_盖
处)的最厚区已完全去除时)的ic结构10和ic 结构10'的选定部分。如图所示，在具有方化的tfr盖边缘44'(图5c)的结构中，金属60'的厚度(以t
金属_方化_盖
指示)在ic结构10中的金属层60 (图4c)已完全去除时仍然保持。因此，在ic结构10中形成的圆化的/倾斜的tfr盖角部44可减少完全去除金属60以防止跨tfr元件34a的电短路所需的蚀刻时间(或降低所需的蚀刻强度)。例如与使用方化的tfr盖边缘44'(图5a至图5c)的ic结构相比，减少的蚀刻时间(或降低的蚀刻强度)实现较薄的光致抗蚀剂，这实现ic结构10中的更紧密的金属线间距。金属线间距的这种缩小可实现ic结构10的大小的整体缩小，这可实现每晶圆的更多ic器件，这可降低每器件的成本。
113.尽管在本公开中详细描述了所公开的实施方案，但应当理解，在不脱离本实施方案的实质和范围的情况下，可对本实施方案做出各种改变、替换和更改。