DE112021007309T5 - METAL INSULATOR-METAL (MIM) CAPACITOR AND THIN FILM RESISTOR (TFR) IN AN INTEGRATED CIRCUIT STRUCTURE - Google Patents
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Abstract
Eine integrierte Schaltungsstruktur weist einen Metall-Isolator-Metall- (MIM-) Kondensator und einen Dünnschichtwiderstand (TFR) auf, die unter Verwendung von Komponenten aus gemeinsamen Materialschichten gleichzeitig ausgebildet werden. Eine erste Metallschicht kann strukturiert werden, um untere Komponenten einer Zwischenverbindungsstruktur, eines MIM-Kondensators und eines TFR auszubilden, und eine zweite Metallschicht kann strukturiert werden, um obere Komponenten der Zwischenverbindungsstruktur, des MIM-Kondensators und des TFR auszubilden. Eine Durchgangsschicht kann aufgebracht werden, um Verbindungsdurchgänge, eine becherförmige Bodenelektrodenkomponente des MIM-Kondensators und ein Paar von TFR Kontaktdurchgängen für den TFR auszubilden. Eine Isolatorschicht kann strukturiert werden, um sowohl einen Isolator für den MIM-Kondensator als auch eine Isolatorkappe über dem TFR-Element auszubilden.An integrated circuit structure includes a metal-insulator-metal (MIM) capacitor and a thin film resistor (TFR) that are formed simultaneously using components made of common material layers. A first metal layer may be patterned to form lower components of an interconnect structure, an MIM capacitor, and a TFR, and a second metal layer may be patterned to form upper components of the interconnect structure, the MIM capacitor, and the TFR. A via layer may be deposited to form interconnect vias, a cup-shaped bottom electrode component of the MIM capacitor, and a pair of TFR contact vias for the TFR. An insulator layer can be patterned to form both an insulator for the MIM capacitor and an insulator cap over the TFR element.
Description
ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGRELATED APPLICATION
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität vor der im gemeinsamen Besitz befindlichen vorläufigen
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf analoge Komponenten in integrierten Schaltungsbauelementen, insbesondere Metall-Isolator-Metall- (MIM-) Kondensatoren und Dünnschichtwiderstände (TFRs), die gleichzeitig in einer integrierten Schaltungsstruktur ausgebildet werden.The present disclosure relates to analog components in integrated circuit devices, particularly metal-insulator-metal (MIM) capacitors and thin film resistors (TFRs), which are simultaneously formed in an integrated circuit structure.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Kondensatoren und Widerstände, die monolithisch in integrierten Schaltungen aufgebaut sind, werden als integrierte Kondensatoren und Widerstände bezeichnet. Integrierte Kondensatoren und Widerstände sind üblicherweise Elemente in vielen integrierten Schaltungen. Beispielsweise werden in verschiedenen analogen, Mixed-Signal- und Radio-Frequency Complimentary Metal Oxide-Semiconductor (RF-CMOS) integrierten Schaltkreisen diese beiden Elemente, d.h. integrierte Kondensatoren und Widerstände, getrennt oder in Kombination miteinander verwendet. Integrierte Kondensatoren und Widerstände können verschiedene Vorteile gegenüber diskreten Gegenstücken (d. h. außerhalb des Chips befindlichen Kondensatoren und Widerständen) bereitstellen. Zum Beispiel, im Vergleich zu typischen diskreten (außerhalb des Chips befindlichen) Kondensatoren und Widerständen können integrierte Kondensatoren und Widerstände oft kostengünstiger hergestellt werden, System-on-Chip-Bauteile mit integrierten Kondensatoren und Widerständen können eine geringere Anzahl von Anschlüssen aufweisen (was die Benutzerfreundlichkeit und den Formfaktor verbessern kann) und eine geringere parasitäre Kapazität aufweisen.Capacitors and resistors that are monolithically constructed in integrated circuits are called integrated capacitors and resistors. Integrated capacitors and resistors are commonly elements in many integrated circuits. For example, in various analog, mixed-signal and radio-frequency complementary metal oxide-semiconductor (RF-CMOS) integrated circuits, these two elements, i.e. integrated capacitors and resistors, are used separately or in combination with each other. Integrated capacitors and resistors can provide several advantages over discrete counterparts (i.e., off-chip capacitors and resistors). For example, compared to typical discrete (off-chip) capacitors and resistors, integrated capacitors and resistors can often be manufactured more cost-effectively, system-on-chip devices with integrated capacitors and resistors can have a smaller number of connections (improving ease of use and can improve the form factor) and have a lower parasitic capacitance.
Eine Art integrierter Kondensator ist der Metall-Isolator-Metall (MIM-) Kondensator, der aus einer oberen Metallplatte, einer unteren Metallplatte und einem Isolator (dielektrisches Material) ausgebildet ist, der zwischen der oberen und unteren Metallplatte liegt. MIM-Kondensatoren weisen in der Regel eine bessere Leistung als Alternativen wie POP-Kondensatoren (Polysilizium-Oxid-Polysilizium-Kondensatoren) und MOM Kondensatoren (Metall-Oxid-Metall-Kondensatoren) auf, und zwar aufgrund eines geringeren Widerstands, einer besseren Anpassung für analoge Schaltungen (z. B. Anpassung von Bauelementeigenschaften wie Widerstand und Kapazität) und/oder einem besseren Signal-/Rauschverhältnis.One type of integrated capacitor is the metal-insulator-metal (MIM) capacitor, which is formed from an upper metal plate, a lower metal plate, and an insulator (dielectric material) lying between the upper and lower metal plates. MIM capacitors typically perform better than alternatives such as POP capacitors (polysilicon oxide polysilicon capacitors) and MOM capacitors (metal-oxide-metal capacitors) due to lower resistance, better matching for analog circuits (e.g. adjustment of component properties such as resistance and capacitance) and/or a better signal-to-noise ratio.
Eine Art von integriertem Widerstand ist der Dünnschichtwiderstand (TFR), der ein Paar TFR-Köpfe aufweist, die durch ein TFR-Element oder eine TFR-Folie verbunden sind. Das TFR-Element wird zum Beispiel oft aus SiCr (Siliziumchrom), SiCCr (Siliziumkarbidchrom), TaN (Tantalnitrid), NiCr (Nickelchrom), AlNiCr (aluminiumdotiertes Nickelchrom) oder TiNiCr (Titan-Nickel Chrom) ausgebildet. TFRs weisen in der Regel eine bessere Leistung als Poly Widerstände auf, z. B. eine bessere Kontrolle des Widerstandswerts und einen besseren (näher an Null liegende) Temperaturwiderstandskoeffizienten (TCR) als Polysilizium-Widerstände (Poly).One type of integrated resistor is the thin film resistor (TFR), which has a pair of TFR heads connected by a TFR element or film. For example, the TFR element is often formed from SiCr (silicon chromium), SiCCr (silicon carbide chromium), TaN (tantalum nitride), NiCr (nickel chromium), AlNiCr (aluminum-doped nickel chromium) or TiNiCr (titanium-nickel chromium). TFRs typically perform better than poly resistors, e.g. B. better control of the resistance value and a better (closer to zero) temperature resistance coefficient (TCR) than polysilicon (Poly) resistors.
MIM-Kondensatoren und TFRs sind in der Regel teurer in der Herstellung als andere integrierte Kondensatoren und Widerstände. So weist das Verfahren zur Herstellung eines MIM-Kondensators oder TFR in der Regel mindestens eine zusätzliche Maskenschicht auf im Vergleich zu anderen Arten von integrierten Kondensatoren und Widerständen. Darüber hinaus werden MIM-Kondensatoren und TFRs in der Regel unabhängig voneinander hergestellt, wodurch sich die Anzahl der zusätzlichen Maskenschichten im Herstellungsprozess weiter erhöht.MIM capacitors and TFRs are typically more expensive to manufacture than other integrated capacitors and resistors. For example, the process for manufacturing a MIM capacitor or TFR typically includes at least one additional mask layer compared to other types of integrated capacitors and resistors. Additionally, MIM capacitors and TFRs are typically manufactured independently, further increasing the number of additional mask layers in the manufacturing process.
Es besteht die Notwendigkeit, integrierte Kondensatoren und Widerstände herzustellen, insbesondere MIM-Kondensatoren und TFRs gemeinsam (gleichzeitig), effizient und kostengünstig zu konstruieren.There is a need to manufacture integrated capacitors and resistors, especially to design MIM capacitors and TFRs together (simultaneously), efficiently and cost-effectively.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine integrierte Schaltungsstruktur bereit, die einen dreidimensionalen (3D) MIM-Kondensator und einen Dünnschichtwiderstand (TFR) aufweist, die gleichzeitig ausgebildet werden, sowie Verfahren zur Ausbildung einer solchen integrierten Schaltungsstruktur. In einigen Ausführungsformen können der MIM-Kondensator und der TFR mit nur einer einzigen hinzugefügten Maskenschicht ausgebildet werden, verglichen mit einem Hintergrund-Herstellungsprozess für integrierte Schaltungen.Embodiments of the present disclosure provide an integrated circuit structure having a three-dimensional (3D) MIM capacitor and a thin film resistor (TFR) formed simultaneously, and methods for forming such an integrated circuit structure. In some embodiments, the MIM capacitor and TFR may be formed with only a single mask layer added, compared to a background integrated circuit fabrication process.
In einigen Ausführungsformen können der MIM-Kondensator und der TFR gleichzeitig mit einer Verbindungsstruktur ausgebildet werden, z. B. unter Verwendung von Komponenten aus gemeinsamen Materialschichten. Zum Beispiel kann (a) eine erste gemeinsame Metallschicht strukturiert werden, um einen unteren Verbindungsdraht, eine Bodenelektrodenplatte des MIM-Kondensators und ein Paar TFR-Köpfe auszubilden, (b) eine gemeinsame Durchgangsschicht kann abgeschieden werden, um Verbindungsdurchgänge, eine becherförmige Bodenelektrodenkomponente des MIM-Kondensators und ein Paar TFR Köpfe auszubilden, und ein Paar von TFR-Kontaktdurchgängen, auf denen ein TFR-Element ausgebildet ist, (c) eine gemeinsame Isolatorschicht kann strukturiert werden, um einen Isolator für den MIM-Kondensator und eine Isolatorkappe (Schutzschicht) über dem TFR-Element auszubilden, und (d) eine zweite gemeinsame Metallschicht kann strukturiert werden, um einen oberen Verbindungsdraht, eine obere Elektrode des MIM-Kondensators und eine TFR-Metallkappe auszubilden.In some embodiments, the MIM capacitor and the TFR may be formed simultaneously with an interconnection structure, e.g. B. using components made from common material layers. For example, (a) a first common metal layer may be patterned to form a bottom bonding wire, a bottom electrode plate of the MIM capacitor, and a pair of TFR heads, (b) a common Via layer can be deposited to form connection vias, a cup-shaped bottom electrode component of the MIM capacitor and a pair of TFR heads, and a pair of TFR contact vias on which a TFR element is formed, (c) a common insulator layer can be patterned to an insulator for the MIM capacitor and an insulator cap (protective layer) over the TFR element, and (d) a second common metal layer may be patterned to form an upper bonding wire, an upper electrode of the MIM capacitor and a TFR metal cap .
Ein Aspekt stellt eine integrierte Schaltungsstruktur mit einem MIM-Kondensator und einem TFR-Widerstand bereit. Der MIM-Kondensator weist eine MIM-Bodenelektrode, eine obere MIM-Elektrode und einen MIM-Isolator auf. Die MIM-Bodenelektrode weist eine Bodenelektrodenplatte auf, die in einer ersten Metallschicht ausgebildet ist, und einen Bodenelektrodenbecher mit einer sich lateral erstreckenden Bodenelektrodenbecherbasis und einer Vielzahl von sich vertikal erstreckenden Bodenelektrodenbecherseitenwänden, die sich von der Bodenelektrodenbecherbasis nach oben erstrecken. Die obere MIM-Elektrode ist in einer zweiten Metallschicht oberhalb der ersten Metallschicht ausgebildet. Der MIM-Isolator weist eine Isolatorbasis auf, die zwischen der oberen MIM-Elektrode und der Basis des Bodenelektrodenbechers angeordnet ist, und eine Vielzahl von vertikal verlaufenden Isolatorseitenwänden, die jeweils zwischen der oberen MIM-Elektrode und einer entsprechenden Seitenwand des Bodenelektrodenbechers angeordnet sind. Der TFR weist ein Paar TFR-Köpfe auf, die in der ersten Metallschicht ausgebildet werden, und ein TFR-Element, das mit jedem TFR-Kopf durch ein TFR-Kontakt-Durchgänge verbunden ist.One aspect provides an integrated circuit structure with a MIM capacitor and a TFR resistor. The MIM capacitor has a MIM bottom electrode, a MIM top electrode and a MIM insulator. The MIM bottom electrode includes a bottom electrode plate formed in a first metal layer, and a bottom electrode cup having a laterally extending bottom electrode cup base and a plurality of vertically extending bottom electrode cup sidewalls extending upward from the bottom electrode cup base. The upper MIM electrode is formed in a second metal layer above the first metal layer. The MIM insulator includes an insulator base disposed between the MIM top electrode and the base of the bottom electrode cup, and a plurality of vertically extending insulator sidewalls each disposed between the MIM top electrode and a corresponding sidewall of the bottom electrode cup. The TFR includes a pair of TFR heads formed in the first metal layer and a TFR element connected to each TFR head through TFR contact vias.
In einer Ausführungsform ist der MIM-Isolator becherförmig.In one embodiment, the MIM insulator is cup-shaped.
In einer Ausführungsform sind die TFR-Kontaktdurchgänge und die sich vertikal erstreckenden Bodenelektrodenbecherseitenwände in einem dielektrischen Bereich zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht ausgebildet.In one embodiment, the TFR contact vias and the vertically extending bottom electrode cup sidewalls are formed in a dielectric region between the first and second metal layers.
In einer Ausführungsform weist der TFR eine TFR-Isolatorkappe (Schutzschicht) auf, die auf dem TFR-Element ausgebildet ist, und die TFR-Isolatorkappe und der MIM-Isolator sind in einer Isolatorschicht ausgebildet.In one embodiment, the TFR includes a TFR insulator cap (protective layer) formed on the TFR element, and the TFR insulator cap and the MIM insulator are formed in an insulator layer.
In einer Ausführungsform weist die integrierte Schaltungsstruktur außerdem eine Verbindungsstruktur mit einem unteren Verbindungsdraht auf, der in der ersten Metallschicht ausgebildet ist, und einem oberen Verbindungsdraht, der in der zweiten Metallschicht ausgebildet und mit dem unteren Verbindungsdraht durch mindestens einen Verbindungsdurchgang verbunden ist.In one embodiment, the integrated circuit structure further includes a connection structure having a lower connection wire formed in the first metal layer and an upper connection wire formed in the second metal layer and connected to the lower connection wire through at least one connection via.
In einer Ausführungsform weist der MIM-Kondensator außerdem ein unteres Elektrodenanschlusspad auf, das durch mindestens einen Durchgang mit der Bodenelektrodenplatte verbunden ist, und das Bodenelektrodenanschlusspad ist in der zweiten Metallschicht über der ersten Metallschicht ausgebildet.In one embodiment, the MIM capacitor further includes a bottom electrode pad connected to the bottom electrode plate by at least one via, and the bottom electrode pad is formed in the second metal layer over the first metal layer.
In einer Ausführungsform weist der TFR-Kontakt, der die TFR-Folie mit jedem TFR-Kopf verbindet, eine Breite in einer ersten lateralen Richtung und eine Länge in einer zweiten lateralen Richtung auf, die mindestens das Fünffache der Breite in der ersten lateralen Richtung beträgt.In one embodiment, the TFR contact connecting the TFR foil to each TFR head has a width in a first lateral direction and a length in a second lateral direction that is at least five times the width in the first lateral direction .
In einigen Ausführungsformen ist die erste Metallschicht eine Verbindungsschicht aus Kupfer oder Aluminium, und die zweite Metallschicht besteht aus Aluminium. In anderen Ausführungsformen ist die erste Metallschicht eine silizidierte Polysiliziumschicht mit einem Metallsilizidbereich, der auf jedem einer Vielzahl von Polysiliziumbereichen ausgebildet ist.In some embodiments, the first metal layer is an interconnect layer made of copper or aluminum, and the second metal layer is made of aluminum. In other embodiments, the first metal layer is a silicided polysilicon layer having a metal silicide region formed on each of a plurality of polysilicon regions.
Ein weiterer Aspekt ist eine integrierte Schaltungsstruktur mit (a) einer Zwischenverbindungsstruktur, (b) einem MIM-Kondensator und (c) einem TFR. Die Verbindungsstruktur weist einen unteren Verbindungsdraht und einen oberen Verbindungsdraht auf, der mit dem unteren Verbindungsdraht verbunden ist. Der MIM-Kondensator weist eine Bodenelektrodenplatte, eine obere MIM-Elektrode und einen MIM-Isolator auf, der zwischen der oberen MIM-Elektrode und der MIM-Bodenelektrodenplatte angeordnet ist. Der TFR weist ein Paar von TFR-Köpfen und ein TFR-Element auf, das mit dem Paar von TFR-Köpfen verbunden ist. Der untere Verbindungsdraht, die Bodenelektrodenplatte und das Paar TFR-Köpfe bestehen aus einer ersten Metallschicht, und der obere Verbindungsdraht und die obere MIM-Elektrode sind in einer zweiten Metallschicht über der ersten Metallschicht ausgebildet.Another aspect is an integrated circuit structure having (a) an interconnection structure, (b) a MIM capacitor, and (c) a TFR. The connection structure includes a lower connection wire and an upper connection wire connected to the lower connection wire. The MIM capacitor includes a bottom electrode plate, a MIM top electrode, and a MIM insulator disposed between the MIM top electrode and the MIM bottom electrode plate. The TFR includes a pair of TFR heads and a TFR element connected to the pair of TFR heads. The bottom bonding wire, the bottom electrode plate, and the pair of TFR heads are composed of a first metal layer, and the top bonding wire and the top MIM electrode are formed in a second metal layer over the first metal layer.
In einer Ausführungsform weist der MIM-Kondensator außerdem ein Anschlusspad für die Bodenelektrode auf, das in der zweiten Metallschicht ausgebildet und mit der Bodenelektrodenplatte durch einen Durchgang verbunden ist.In one embodiment, the MIM capacitor further includes a bottom electrode connection pad formed in the second metal layer and connected to the bottom electrode plate through a via.
In einer Ausführungsform weist der MIM-Kondensator einen Bodenelektrodenbecher auf, der auf der Bodenelektrodenplatte ausgebildet ist, wobei der Bodenelektrodenbecher eine sich lateral erstreckende Bodenelektrodenbecherbasis, die auf der Bodenelektrodenplatte ausgebildet ist, und eine Vielzahl von sich vertikal erstreckenden Bodenelektrodenbecherseitenwänden aufweist. Der MIM-Isolator und die obere MIM-Elektrode sind zumindest teilweise in einem Innenvolumen des Bodenelektrodenbechers angeordnet.In one embodiment, the MIM capacitor includes a bottom electrode cup formed on the bottom electrode plate, the bottom electrode cup having a laterally extending bottom electrode cup base formed on the bottom electrode plate, and a plurality number of vertically extending bottom electrode cup side walls. The MIM insulator and the upper MIM electrode are at least partially arranged in an internal volume of the bottom electrode cup.
Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltungsstruktur, das ein MIM-Kondensator und einen TFR aufweist. Eine integrierte Schaltungsstruktur mit einem MIM-Kondensator und einem TFR. Eine Vielzahl von ersten leitenden Elementen, einschließlich einer MIM-Bodenelektrodenplatte und ersten und zweiten TFR-Köpfen, sind in einer ersten Metallschicht ausgebildet. Ein TFR-Element ist sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten TFR-Kopf leitend verbunden. Über der ersten Metallschicht wird eine Isolatorschicht ausgebildet, um einen MIM-Isolator und eine TFR-Isolatorkappe über dem TFR-Element zu definieren. Eine Vielzahl von zweiten leitenden Elementen ist in einer zweiten Metallschicht über der ersten Metallschicht ausgebildet, wobei die Vielzahl von zweiten leitenden Elementen eine obere MIM-Elektrode aufweisen. Der MIM-Isolator ist zwischen der MIM-Bodenelektrodenplatte und der oberen MIM-Elektrode ausgebildet.Another aspect is a method of manufacturing an integrated circuit structure that includes a MIM capacitor and a TFR. An integrated circuit structure with a MIM capacitor and a TFR. A plurality of first conductive elements, including a MIM bottom electrode plate and first and second TFR heads, are formed in a first metal layer. A TFR element is conductively connected to both the first and second TFR heads. An insulator layer is formed over the first metal layer to define a MIM insulator and a TFR insulator cap over the TFR element. A plurality of second conductive elements are formed in a second metal layer over the first metal layer, the plurality of second conductive elements including a MIM top electrode. The MIM insulator is formed between the MIM bottom electrode plate and the MIM top electrode.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren außerdem die Ausbildung einer Vielzahl vertikal verlaufender MIM-Bodenelektrodenbecher-Seitenwände oberhalb der MIM-Bodenelektrodenplatte auf, wobei der MIM-Isolator vielfache sich vertikal erstreckende Isolatorseitenwände aufweist, die jeweils neben einer entsprechenden sich vertikal erstreckenden MIM-Bodenelektrodenbecher-Seitenwand ausgebildet werden.In one embodiment, the method further includes forming a plurality of vertically extending MIM bottom electrode cup sidewalls above the MIM bottom electrode plate, wherein the MIM insulator has multiple vertically extending insulator sidewalls, each adjacent a corresponding vertically extending MIM bottom electrode cup sidewall be formed.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin nach dem Ausbilden der Vielzahl von leitenden Elementen in der ersten Metallschicht und vor dem Ausbilden des TFR-Elements das gleichzeitige Ausbilden auf von: (a) sich vertikal erstreckenden MIM-Bodenelektrodenbecher-Seitenwänden über der MIM-Bodenelektrodenplatte, und (b) einem ersten TFR-Kontaktdurchgang, der leitend mit dem ersten TFR-Kopf verbunden ist, und einem zweiten TFR Kontaktdurchgang, der leitend mit dem zweiten TFR-Kopf verbunden ist. Das TFR-Element ist über den ersten TFR-Kontaktdurchgang mit dem ersten TFR-Kopf und über den zweiten TFR-Kontaktdurchgang mit dem zweiten TFR-Kopf leitend verbunden. In one embodiment, the method further comprises, after forming the plurality of conductive elements in the first metal layer and before forming the TFR element, simultaneously forming: (a) vertically extending MIM bottom electrode cup sidewalls over the MIM bottom electrode plate, and (b) a first TFR contact via conductively connected to the first TFR head and a second TFR contact via conductively connected to the second TFR head. The TFR element is conductively connected to the first TFR head via the first TFR contact passage and to the second TFR head via the second TFR contact passage.
In einer Ausführungsform weist die Vielzahl der zweiten leitenden Elemente außerdem ein MIM-Bodenelektroden-Anschlusspad auf, das mit der MIM-Bodenelektrodenplatte verbunden ist durch mindestens ein MIM-Anschlusspad für die Bodenelektrode.In one embodiment, the plurality of second conductive elements further includes a MIM bottom electrode connection pad connected to the MIM bottom electrode plate through at least one MIM bottom electrode connection pad.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin nach dem Ausbilden der Vielzahl von leitenden Elementen in der ersten Metallschicht und vor dem Ausbilden des TFR Elements das gleichzeitige Ausbilden auf von: (a) sich vertikal erstreckenden MIM-Bodenelektrodenbecher-Seitenwänden oberhalb der MIM-Bodenelektrodenplatte und (b) einem ersten TFR-Kontaktdurchgang, der leitend mit dem ersten TFR-Kopf verbunden ist und einem zweiten TFR-Kontaktdurchgang, der leitend mit dem zweiten TFR-Kopf verbunden ist, und (c) dem mindestens einen MIM-Bodenelektrodenanschlusspaddurchgang.In one embodiment, the method further comprises, after forming the plurality of conductive elements in the first metal layer and before forming the TFR element, simultaneously forming: (a) vertically extending MIM bottom electrode cup sidewalls above the MIM bottom electrode plate, and (a) b) a first TFR contact via conductively connected to the first TFR head and a second TFR contact via conductively connected to the second TFR head, and (c) the at least one MIM bottom electrode pad via.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin das Ausbilden eines MIM-Bodenelektrodenbechers auf der MIM-Bodenelektrodenplatte auf, einschließlich einer sich lateral erstreckenden Bodenelektrodenbecherbasis, die auf der MIM-Bodenelektrodenplatte ausgebildet ist, und mehrerer sich vertikal erstreckender MIM-BodenelektrodenbecherSeitenwänden. Der MIM-Isolator und die obere MIM-Elektrode sind zumindest teilweise in einem Innenraum des MIM-Bodenelektrodenbechers ausgebildet.In one embodiment, the method further includes forming a MIM bottom electrode cup on the MIM bottom electrode plate, including a laterally extending bottom electrode cup base formed on the MIM bottom electrode plate and a plurality of vertically extending MIM bottom electrode cup sidewalls. The MIM insulator and the MIM upper electrode are at least partially formed in an interior of the MIM bottom electrode cup.
In einer Ausführungsform weist die Vielzahl der ersten leitenden Elemente weiterhin einen unteren Verbindungsdraht auf, und die Vielzahl der zweiten leitenden Elemente weist weiterhin einen oberen Verbindungsdraht auf, der mit dem unteren Verbindungsdraht durch mindestens einen Verbindungsdurchgang verbunden ist.In one embodiment, the plurality of first conductive elements further includes a lower connection wire, and the plurality of second conductive elements further includes an upper connection wire connected to the lower connection wire through at least one connection via.
In einer Ausführungsform weist die Ausbildung des TFR-Elements die Abscheidung und Strukturierung einer TFR-Schicht auf, um (a) das TFR-Element und (b) einen TFR-Schichtbereich oberhalb der MIM-Bodenelektrodenplatte auszubilden. Der MIM-Isolator wird dann auf dem über der MIM-Bodenelektrodenplatte ausgebildeten TFR-Schichtbereich ausgebildet.In one embodiment, forming the TFR element includes deposition and patterning of a TFR layer to form (a) the TFR element and (b) a TFR layer region above the MIM bottom electrode plate. The MIM insulator is then formed on the TFR layer region formed over the MIM bottom electrode plate.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Beispielhafte Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschrieben, in denen:
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1 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften integrierten Schaltungsstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform mit einer Verbindungsstruktur, einem MIM-Kondensator und einem TFR zeigt, die gleichzeitig unter Verwendung gemeinsamer Materialschichten ausgebildet werden; -
2 bis9 ein Beispielverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zur Herstellung der in1 gezeigten Beispielstruktur einer integrierten Schaltung zeigen; und -
10 eine laterale Querschnittsansicht einer beispielhaften integrierten Schaltungsstruktur zeigt, die der in1 gezeigten Struktur ähnlich ist, wobei ausgewählte untere Elemente der Verbindungsstruktur, des MIM-Kondensators und des TFR gemäß einer beispielhaften Ausführungsform als silizidierte Polysiliziumelemente ausgebildet werden.
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1 shows a cross-sectional view of an exemplary integrated circuit structure according to an exemplary embodiment with an interconnection structure, a MIM capacitor, and a TFR formed simultaneously using common material layers; -
2 until9 an example method according to an exemplary embodiment for producing the in1 shown example structure of an integrated circuit; and -
10 shows a lateral cross-sectional view of an exemplary integrated circuit structure, which is the in1 structure shown, wherein selected lower elements of the interconnect structure, the MIM capacitor and the TFR are formed as silicided polysilicon elements according to an exemplary embodiment.
Es ist davon auszugehen, dass die Referenznummer für ein abgebildetes Element, das in mehreren verschiedenen Figuren erscheint, in allen Figuren die gleiche Bedeutung aufweist, und dass die Erwähnung oder Erörterung eines abgebildeten Elements im Zusammenhang mit einer bestimmten Figur auch für jede andere Figur gilt, in der dieses Element abgebildet ist.It is to be assumed that the reference number for a depicted element that appears in several different figures has the same meaning in all figures, and that mention or discussion of a depicted element in connection with a particular figure also applies to any other figure, in which this element is depicted.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Ausführungen der vorliegenden Offenbarung stellen eine integrierte Schaltungsstruktur (IC) bereit, die einen dreidimensionalen (3D) MIM-Kondensator und einen Dünnschichtwiderstand (TFR) aufweist, die gleichzeitig ausgebildet werden, sowie Verfahren zur Ausbildung einer solchen integrierten Schaltungsstruktur. In einigen Ausführungsformen werden der MIM-Kondensator und der TFR gleichzeitig mit einer Verbindungsstruktur ausgebildet, z. B. unter Verwendung von Komponenten aus gemeinsamen Materialschichten. Zum Beispiel kann eine erste gemeinsame Metallschicht strukturiert werden, um ausgewählte untere Komponenten der Verbindungsstruktur, des MIM-Kondensators und des TFR auszubilden, und eine zweite gemeinsame Metallschicht kann strukturiert werden, um ausgewählte obere Komponenten der Verbindungsstruktur, des MIM-Kondensators und des TFR auszubilden. Eine gemeinsame Durchgangsschicht kann abgeschieden werden, um Verbindungsdurchgänge, eine becherförmige Komponente der Bodenelektrode des MIM-Kondensators und ein Paar von TFR-Kontaktdurchgängen für den TFR auszubilden, und eine gemeinsame Isolatorschicht kann strukturiert werden, um sowohl einen Isolator für den MIM-Kondensator als auch eine Isolierkappe über dem TFR Element auszubilden.Embodiments of the present disclosure provide an integrated circuit (IC) structure having a three-dimensional (3D) MIM capacitor and a thin film resistor (TFR) formed simultaneously, and methods for forming such an integrated circuit structure. In some embodiments, the MIM capacitor and the TFR are formed simultaneously with an interconnection structure, e.g. B. using components made from common material layers. For example, a first common metal layer may be patterned to form selected lower components of the interconnect structure, the MIM capacitor, and the TFR, and a second common metal layer may be patterned to form selected upper components of the interconnect structure, the MIM capacitor, and the TFR . A common via layer may be deposited to form interconnect vias, a cup-shaped component of the bottom electrode of the MIM capacitor, and a pair of TFR contact vias for the TFR, and a common insulator layer may be patterned to form both an insulator for the MIM capacitor to form an insulating cap over the TFR element.
Die Verbindungsstruktur 102 kann einen unteren Verbindungsdraht 110 aufweisen, der in einem einer ersten Metallschicht Mx und einem oberen Verbindungsdraht 112, z.B. ein Interconnect-Bondpad, das in einer zweiten Metallschicht Mx+1 ausgebildet ist und mit dem unteren Verbindungsdraht 110 durch mindestens einen in einer Durchgangsschicht Vx ausgebildeten Zwischenverbindungsdurchgang 114 verbunden ist. Die zweite Metallschicht Mx+1 ist über der ersten Metallschicht Mx ausgebildet.The
Der MIM-Kondensator 104 weist eine MIM-Bodenelektrode 120, eine obere MIM-Elektrode 122, und einen MIM-Isolator 124 auf, der zwischen der MIM-Bodenelektrode 120 und der oberen MIM-Elektrode 122 liegt. Die MIM-Bodenelektrode 120 weist auf: (a) eine Bodenelektrodenplatte 126, die in der ersten Metallschicht Mx ausgebildet ist, und (b) einen Bodenelektrodenbecher 128, die auf der Bodenelektrodenplatte 126 ausgebildet ist. Der Bodenelektrodenbecher 128 weist einen sich lateral erstreckenden Bodenelektrodenbecherboden 130 und mehrere sich vertikal erstreckende Bodenelektrodenbecherseitenwände 132 auf, die sich von dem sich lateral erstreckenden Bodenelektrodenbecherboden 130 nach oben erstrecken. Der Bodenelektrodenbecherboden 130 kann einen rechteckigen Umfang aufweisen (z. B. mit einer quadratischen oder nichtquadratischen rechteckige Form), die in der Draufsicht vier laterale Seiten definiert, mit vier sich vertikal erstreckenden Bodenelektrodenbecherseitenwänden 132, die sich von den vier lateralen Seiten des rechteckigen Umfangs nach oben erstrecken, wie in den unten beschriebenen
Der sich lateral erstreckende Boden 130 und die sich vertikal erstreckenden Seitenwände 132 des Bodenelektrodenbechers können ein Innenvolumen 136 des Bodenelektrodenbechers 128 definieren. Wie dargestellt, kann der MIM-Isolator 124 über dem Bodenelektrodenbecher 128 ausgebildet werden und sich in das Innenvolumen 136 des Bodenelektrodenbechers 128 erstrecken, so dass der MIM-Isolator 124 ebenfalls becherförmig ist. Der becherförmige MIM-Isolator 124 weist eine sich lateral erstreckende Isolatorbecherbasis 140 auf, die über der Bodenelektrodenbecherbasis 130 ausgebildet ist, und mehrere sich vertikal erstreckende Isolatorseitenwände 142, die sich von der sich lateral erstreckenden Isolatorbecherbodenbasis 140 nach oben erstrecken, wobei jede sich vertikal erstreckende Isolatorseitenwand 142 über (z. B. lateral angrenzend) einer entsprechenden Bodenelektrodenbecherseitenwand 132 ausgebildet ist. Wie dargestellt, kann der becherförmige MIM-Isolator 124 auch einen oberen Isolatorflansch 144 aufweisen, der sich lateral von jeder sich vertikal erstreckenden Isolatorseitenwand 142 und über ein oberes (distales) Ende 146 einer entsprechenden sich vertikal erstreckenden Bodenelektrodenbecherseitenwand 132 erstreckt.The laterally extending
Die obere MIM-Elektrode 122 kann in der zweiten Metallschicht Mx+1 über dem becherförmigen MIM-Isolator 124 ausgebildet werden und sich nach unten in das Innenvolumen 136 des Bodenelektrodenbechers 128 erstrecken, so dass die obere MIM-Elektrode 122 den Isolatorbecherboden 140, die mehreren vertikal verlaufenden Isolatorseitenwände 142 und die oberen Isolatorflansche 144 des becherförmigen MIM-Isolators 124 bedeckt.The
Wie dargestellt, kann ein TFR-Schichtbereich 148 zwischen dem Bodenelektrodenbecher 128 und dem becherförmigen MIM-Isolator 124 ausgebildet werden. Der TFR-Schichtbereich 148 kann aus einer gemeinsamen Materialschicht als TFR-Element 172 des TFR 106 ausgebildet werden, z. B. durch Abscheidung und Strukturierung einer TFR-Schicht 171 zur gleichzeitigen Definition des TFR-Schichtbereichs 148 und des TFR-Elements 172, wie nachstehend unter Bezugnahme auf die
Der MIM-Kondensator 104 weist auch ein unteres Elektrodenanschlusspad 160 auf, das in der zweiten Metallschicht Mx+1 ausgebildet ist und mit der Bodenelektrodenplatte 126 durch mindestens einen unteren Plattenkontaktdurchgang 162 verbunden ist.The
Die obere MIM-Elektrode 122 ist kapazitiv sowohl mit der Bodenelektrodenbecherbasis 130 und den Bodenelektrodenbecherseitenwänden 132 des Bodenelektrodenbechers 128 gekoppelt (wobei der Bodenelektrodenbecher 128 leitend mit der Bodenelektrodenplatte 126 gekoppelt ist), wodurch ein wesentlich größerer Bereich der kapazitiven Kopplung zwischen der oberen MIM-Elektrode 122 und der MIM-Bodenelektrode 120 im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen festgelegt wird. Insbesondere definiert der MIM-Kondensator 104 die folgenden kapazitiven Kopplungen zwischen der oberen MIM-Elektrode 122 und der MIM-Bodenelektrode 120:
- (a) Kapazitätskopplung zwischen der oberen MIM-
Elektrode 122 und der MIM-Bodenelektrode 120 durch einen Verschiebungsstrompfad durchden Isolatorbecherboden 140 und durchden Bodenelektrodenbecherboden 130,wie durch Pfeil 150 angezeigt; - (b) Kapazitätskopplung zwischen der oberen MIM-
Elektrode 122 und der MIM-Bodenelektrode Elektrode 120 durch einen Verschiebungsstrompfad durch jede sich vertikal erstreckende Isolatorseitenwand 142 und durch die entsprechende sich vertikal erstreckende Bodenelektrodenbecherseitenwand 132,wie durch Pfeil 152 angezeigt; und - (c) Kapazitätskopplung zwischen der oberen MIM-
Elektrode 122 und der MIM-Bodenelektrode 120 durch einen Verschiebungsstrompfad durch jeden oberen Isolatorflansch
- (a) Capacitance coupling between the
MIM top electrode 122 and theMIM bottom electrode 120 through a displacement current path through theinsulator cup bottom 140 and through the bottomelectrode cup bottom 130, as indicated byarrow 150; - (b) capacitance coupling between the
MIM top electrode 122 and theMIM bottom electrode 120 through a displacement current path through each vertically extendinginsulator sidewall 142 and through the corresponding vertically extending bottomelectrode cup sidewall 132, as indicated byarrow 152; and - (c) Capacitance coupling between the
MIM top electrode 122 and theMIM bottom electrode 120 through a displacement current path through each top insulator flange
Der sich lateral erstreckende Isolatorbecherboden 140 definiert effektiv einen Plattenkondensator, wobei sich die obere und die untere Platte horizontal (x-y-Ebene) erstrecken, und jede sich vertikal erstreckende Isolatorseitenwand 142 definiert effektiv einen zusätzlichen Plattenkondensator, wobei sich die oberen und unteren Platten vertikal erstrecken (x-z-Ebene oder y-z-Ebene). Daher kann der MIM-Kondensator 104 als „dreidimensionaler“ oder „3D“-MIM-Kondensator bezeichnet werden. Der MIM-Kondensator 104 definiert eine wesentlich größere Fläche der kapazitiven Kopplung zwischen der oberen MIM-Elektrode 122 und der MIM-Bodenelektrode 120, z. B. im Vergleich zu herkömmlichen MIM-Kondensatoren.The laterally extending
Der TFR 106 weist ein Paar TFR-Köpfe 170 auf, die in der ersten Metallschicht Mx ausgebildet werden, und ein TFR-Element 172, das mit jedem TFR-Kopf 170 durch einen TFR Kontaktdurchgang 174 (oder alternativ durch mehrere TFR-Kontaktdurchgänge 174) verbunden ist. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf die
Eine TFR-Isolatorkappe 176 kann über dem TFR-Element 172 ausgebildet werden, um das TFR-Element vor Beschädigungen während der TFR-Ausbildung zu schützen. Die TFR Isolatorkappe 176 kann aus einer gemeinsamen Materialschicht wie der MIM-Isolator 124 ausgebildet werden, z. B. durch Abscheiden, Strukturieren und Ätzen einer Isolatorschicht 123, um gleichzeitig den MIM-Isolator 124 und die TFR-Isolatorkappe 176 zu definieren, wie nachstehend unter Bezugnahme auf die
Wie gezeigt, können der untere Verbindungsdraht 110, die Bodenelektrodenplatte 126 und das Paar TFR-Köpfe 170 jeweils ein leitendes Element 180 aufweisen, das gleichzeitig in der ersten Metallschicht Mx, z. B. einer Metallverbindungsschicht, ausgebildet ist. Eine Sperrschicht 183, z. B. SiN, SiC oder ein dielektrisches Material mit niedrigem K-Wert, kann über der ersten Metallschicht Mx ausgebildet werden, z. B. zum Schutz gegen Korrosion und Diffusion von leitenden Elementen 180. Bei den leitenden Elementen 180 kann es sich um Metallelemente aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen Metall handeln. Beispielsweise können die leitenden Elemente 180 aus Kupferdamast-Elementen bestehen, die jeweils über einer Sperrschicht 182 (z. B. Tantal/Tantalnitrid (Ta/TaN)- Doppelschicht) in einem entsprechenden Graben ausgebildet werden. Ein weiteres Beispiel können die leitenden Elemente 180 durch Abscheiden, Strukturieren und Ätzen einer Metallschicht ausgebildet werden (z. B. Kupfer oder Aluminium). Als weiteres Beispiel kann die erste Metallschicht Mx, wie nachstehend unter Bezugnahme auf
Darüber hinaus sind der obere Verbindungsdraht 112, können die obere MIM-Elektrode 122, das Bodenelektrodenanschlusspad 160 und die TFR-Metallkappe 178 jeweils ein leitfähiges Element 184 aufweisen, das gleichzeitig in der zweiten Metallschicht Mx+1 ausgebildet ist. Die leitfähigen Elemente 184 können aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen leitfähigen Metall bestehen. Zum Beispiel können die leitenden Elemente 184 aus Aluminiumelementen bestehen, die in einer Aluminium-Bondpad-Schicht ausgebildet werden. Als weiteres Beispiel können die leitenden Elemente 184 aus Kupfer- oder Aluminiumelementen bestehen, die in einer Verbindungsschicht in beliebiger Tiefe in der integrierten Schaltungsstruktur 100 ausgebildet werden. Eine Passivierungsschicht 186, die z. B. die Abscheidung von 1µm dickem Siliziumoxid aufweist, das durch ein hochdichtes Plasma (HDP)-Verfahren zur chemischen Abscheidung aus der Dampfphase, gefolgt von der Abscheidung einer 1µm dicken Schicht aus Siliziumoxynitrid (SiON), die durch ein plasmaunterstütztes Verfahren zur chemischen Abscheidung aus der Dampfphase (PECVD) ausgebildet wird, kann über den leitenden Elementen 184 ausgebildet und geätzt werden, um den oberen Verbindungsdraht 112 freizulegen, z. B. wenn der obere Verbindungsdraht 112 als Bondpad ausgebildet ist.In addition, the
Außerdem können Verbindungsdurchgänge 114, Bodenelektrodenbecher 128 und Kontaktdurchgang 162 in der Bodenplatte, und TFR-Kontaktdurchgänge 174 gleichzeitig in einem intermetallischen dielektrischen (IMD) Bereich 190 ausgebildet werden, der z. B. Siliziumdioxid SiO2 oder ein dielektrisches Material mit niedrigem K-Wert aufweist, z. B. mit einer Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,6. Beispielsweise können die Verbindungsdurchgänge 114, der Bodenelektrodenbecher 128, die Kontaktdurchgänge 162 der unteren Platte und die TFR Kontaktdurchgänge 174 durch Abscheiden einer gemeinsamen Durchgangsschicht in verschiedenen Öffnungen ausgebildet werden, die im IMD-Bereich 190 ausgebildet werden, wie mit Bezug auf
Die
Zuerst können, wie in
Jedes leitende Element 180 kann über einer Barriereschicht 182 (z. B. einer Ta/TaN-Doppelschicht) ausgebildet werden, die in einer entsprechenden Grabenöffnung abgeschieden wird. Beispielsweise können die leitenden Elemente 180 Grabenelemente sein, die durch ein Cu-Damaszener-Verfahren ausgebildet werden, bei dem die Sperrschicht 182, gefolgt von Cu, über dem dielektrischen Bereich 181 abgeschieden werden und sich nach unten in die im dielektrischen Bereich 181 ausgebildeten Grabenöffnungen erstrecken, gefolgt von einem chemisch-mechanischen Planarisierungsprozess (CMP), um unerwünschtes Cu an der Oberseite der Struktur zu entfernen. Der dielektrische Bereich 181 kann ein oder mehrere dielektrische Materialien aufweisen, z. B. mindestens eines von Siliziumoxid, Fluorsilikatglas (FSG), Organosilikatglas (OSG), poröses OSG oder ein anderes dielektrisches Material mit niedrigem k-Wert, z. B. mit einer Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,6.Each
Eine dielektrische Sperrschicht 183, z. B. aus SiN oder SiC, kann nach dem CMP Verfahren aufgebracht werden, um z. B. die freiliegenden Oberflächen der Metallstrukturen 180 vor Oxidation oder Korrosion zu schützen.A
Als Nächstes kann, wie in
Wie in der Draufsicht von
Wie in
In Bezug auf die Verbindungsstruktur 102 können die Verbindungsdurchgangsöffnungen 206a Durchgangsöffnungen mit einer Breite (oder einem Durchmesser) WVia im Bereich von z. B. 0,1-0,5 µm sein. Die Verbindungsbreite WVia kann die Leistung des entstehenden IC-Bauteils erheblich beeinträchtigen.With respect to the
In Bezug auf den MIM-Kondensator 104 kann die MIM-Kontaktdurchgangsöffnung 206c als Durchgangsöffnung mit einer Breite WMIM_contact ausgebildet werden. In einigen Ausführungsformen ist die MIM-Kontaktdurchgangsöffnung 206c genauso geformt wie eine Verbindungsdurchgangsöffnung 206a, so dass sie die gleiche Breite WVia aufweist. Im Gegensatz dazu kann die MIM-Wannenöffnung 206b eine wesentlich größere Breite (in x Richtung) und/oder Länge (y-Richtung) aufweisen als die Verbindungsdurchgangsöffnungen 206a und die MIM-Kontaktdurchgangsöffnung 206c. Die Form und die Abmessungen der MIM-Wannenöffnung 206b können auf der Grundlage verschiedener Parameter ausgewählt werden, z. B. für eine effektive Herstellung des MIM-Kondensators 104 (z. B. eine effektive Ablagerung des Materials der oberen Platte (z. B. Aluminium) in der MIM-Wannenöffnung 206b) und/oder für die gewünschten Leistungsmerkmale des resultierenden MIM-Kondensators 104. Wie in
Wie bereits erwähnt, kann eine Breite in x-Richtung WMIM_tub und/oder eine Länge in y-Richtung LMIM_tub der MIM-Wannenöffnung 206b wesentlich größer sein als die Breite WVia der Durchgangsöffnungen 206a. In einigen Ausführungsformen ist beispielsweise die Breite WMIM_tub und/oder die Länge LMIM_tub der MIM-Wannenöffnung 206b mindestens doppelt so groß wie die Breite WVia der Durchgangsöffnungen 206a. In bestimmten Ausführungsformen ist die Breite WMIM_tub und/oder die Länge LMIM_tub der MIM-Wannenöffnung 206b mindestens fünfmal so groß wie die Breite WVia der Durchgangsöffnungen 206a. In einigen Ausführungsformen ist die Breite HMIM_tub und die Länge LMIM_tub der MIM-Wannenöffnung 206b liegen jeweils im Bereich von 1-10 µm.As already mentioned, a width in the x direction W MIM_tub and/or a length in the y direction L MIM_tub of the
Darüber hinaus kann die MIM-Wannenöffnung 206b mit einem Höhe-Breite-Seitenverhältnis (HMIM_tub / WMIM_tub) von weniger als oder gleich 2,0 und/oder einem Höhe-Länge-Seitenverhältnis (HMIM_tub / LMIM_tub) von weniger als oder gleich 2 ausgebildet werden, um z. B. ein effektives Füllen der MIM-Wannenöffnung 206b mit konformen Materialien zu ermöglichen. Die MIM-Wannenöffnung 206b kann zum Beispiel wie folgt geformt sein mit Seitenverhältnissen HMIM_tub / WMIM_tub und HMIM_tub / LMIM_tub jeweils im Bereich von 0,1 bis 2,0, z. B. im Bereich von 0,5 bis 2,0. In einigen Ausführungsformen sind die Seitenverhältnisse HMIM_tub / WMIM_tub und HMIM_tub / LMIM_tub jeweils kleiner oder gleich 1,5, z. B. zum effektiven Füllen der MIM-Wannenöffnung 206b durch konforme Werkstoffe, z. B. Aluminium. Die MIM-Wannenöffnung 206b kann beispielsweise mit einem Seitenverhältnis HMIM_tub / WMIM_tub und HMIM_tub / LMIM_tub im Bereich von 0,5 - 1,5 µm, insbesondere im Bereich von 0,8 - 1,2 µm, ausgebildet werden.Additionally, the
In Bezug auf den TFR 106 können die TFR-Kontaktöffnungen 206d als längliche Öffnungen oder „geschlitzte“ Durchgangsöffnungen ausgebildet werden, die in y-Richtung lateral verlängert sein können, so dass die Länge des LTFR_contact in y-Richtung jeder TFR-Kontaktdurchgangsöffnung 206d mindestens das 2-fache, mindestens das 5-fache, mindestens das 10-fache, mindestens das 20- fache, mindestens das 50-fache oder mindestens das 100-fache der Breite WTFR_contact in x Richtung beträgt. In einigen Ausführungsformen ist die TFR-Kontaktdurchgangsöffnung 206d als eine verlängerte Version einer Verbindungsdurchgangsöffnung 206a ausgebildet, wobei die Breite WTFR_contact gleich der Breite des Verbindungsdurchgangs WVia ist und eine Länge LTFR_contact von mindestens dem 2-, mindestens dem 5-, mindestens dem 10-, mindestens dem 20-, mindestens dem 50- oder mindestens dem 100-fachen der Verbindungsdurchgangsbreite WVia. Beispielsweise kann jede TFR-Kontaktdurchgangsöffnung 206d eine Breite WTFR_contact im Bereich von 0,1-0,5 µm und eine Länge LTFR_contact im Bereich von 1-100 µm aufweisen.With respect to the
Als Nächstes wird, wie in
Wie gezeigt, füllt die abgeschiedene Durchgangsschicht 210 (a) die Öffnungen 206a für die Verbindungsdurchgänge, um die Verbindungsdurchgänge 114 auszubilden, (b) bedeckt die Innenflächen der MIM-Wannenöffnungen 206b, um den Bodenelektrodenbecher 128 auszubilden, der ein Innenvolumen 136 definiert, (c) füllt die Öffnungen 206c für die MIM-Kontaktdurchgänge, um die Kontaktdurchgänge 162 der unteren Platte auszubilden, und (d) füllt die TFR-Kontaktdurchgangsöffnungen 206d, um die TFR-Kontaktdurchgänge 174 auszubilden. Wie bereits erwähnt, weist der Bodenelektrodenbecher 128 vier sich vertikal erstreckende Bodenelektrodenbecherseitenwände 132 auf, die sich von der lateral verlaufenden Bodenelektrodenbecherbasis 130 nach oben erstrecken.As shown, the deposited via layer 210 (a) fills the interconnection via
Als Nächstes kann, wie in
Die TFR-Schicht 171 kann einen dünnen Film aufweisen, z.B. mit einer Dicke im Bereich von 50 Å bis 200 Å, der z.B. SiCCr, SiCr, TaN, NiCr, AlNiCr oder TiNiCr aufweist. Die Isolierschicht 123 kann SiN mit einer Dicke im Bereich von 200 Å -1000 Å oder etwa 500 Å aufweisen, das als MIM-Isolator für den MIM-Kondensator 104 und auch als TFR-Schutzkappe für den TFR 106 fungiert, wie unten in Bezug auf die
Als Nächstes wird, wie in
Nun können , wie in
Um leitende Elemente 184 auszubilden, wird Metallschicht Mx+1, z. B. aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen Metall, auf die Struktur 100 aufgebracht, die sich bis in das Innenvolumen 136 des Bodenelektrodenbechers 128 erstreckt. Die Metallschicht Mx+1 kann dann gemustert (z. B. mit einem Photoresist) und geätzt werden, um leitende Elemente 184 zu definieren, einschließlich des oberen Verbindungsdrahtes 112, der oberen MIM-Elektrode 122, des Bodenelektrodenanschlusspads 160 und TFR-Metallkappe 178. In anderen Ausführungsformen kann die Metallschicht Mx+1 eine Verbindungsschicht (z. B. eine Kupfer- oder Aluminiumverbindung) sein, die in beliebiger Tiefe in der integrierten Schaltungsstruktur 100 ausgebildet ist.To form
Als Nächstes kann, wie in
Wie bereits erwähnt, kann die IC-Struktur 100 zwischen zwei beliebigen Metallschichten Mx und Mx+1 (die jeweils Kupfer, Aluminium oder ein anderes Metall aufweisen) ausgebildet werden, wobei erste leitende Elemente 180, die erste Komponenten der Verbindungsstruktur 102, des MIM-Kondensators 104 und des TFR 106 definieren, in der Metallschicht Mx ausgebildet werden, und zweite leitende Elemente 184, die zweite Komponenten der Verbindungsstruktur 102, des MIM-Kondensators 104 und des TFR 106 definieren, in der Metallschicht Mx+1 ausgebildet werden. In dem in den
Obwohl die Metallsilizidbereiche 252a-252c im Vergleich zu den darunter liegenden Polysiliziumelementen 250a-250c sehr dünn sein können, definiert die silizidierte Polysiliziumschicht (einschließlich des unteren Verbindungsdrahtes 110', der Bodenelektrodenplatte 126' und der TFR-Köpfe 170') für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung eine untere Metallschicht Mx. In diesem Ausführungsbeispiel kann die silizidierte Polysiliziumschicht Mx eine Schicht M0 (mit x=0) unter einer ersten Metallverbindungsschicht M1 (mit Mx+1 = Mi) ausbilden, die oft als Metall-1-Schicht bezeichnet wird.Although the
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