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Integration eines TiN Liners in ein AlCu BEOL als Widerstandsebene

IP.com Disclosure Number: IPCOM000019036D
Original Publication Date: 2003-Sep-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Sep-25
Document File: 5 page(s) / 100K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Fuer die Realisierung integrierter analoger Schaltungen benoetigt man hochwertige integrierte passive Bauelemente u. a. hochpraezise Widerstaende. Wichtige Parameter eines solchen Bauelementes sind die Streuung der Widerstandswerte auf verschiedenen Wafern und das Matching. Bislang werden Widerstaende aus polykristallinem Silizium (Polywiderstaende) hergestellt. Der Widerstand kann hierbei durch geeignete Dotierungen eingestellt werden. Die Entkopplung vom Substrat wird durch eine Abscheidung auf STI (shallow trench isolation) bzw. Feldoxidgebieten erreicht. Die Nachteile des polykristallinen Siliziums sind eine nicht so gute Reproduzierbarkeit und ein relativ hoher Mismatch.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: ifx_2003J51448.doc page: 1

Integration eines TiN Liners in ein AlCu BEOL als Widerstandsebene

Idea: Klaus Goller, DE-Dresden; Knut Stahrenberg, DE-Dresden; Jakob Kriz, DE-Dresden; Jens Hahn, DE-Dresden; Jens Bachmann, DE-Dresden

Fuer die Realisierung integrierter analoger Schaltungen benoetigt man hochwertige integrierte passive Bauelemente u. a. hochpraezise Widerstaende. Wichtige Parameter eines solchen Bauelementes sind die Streuung der Widerstandswerte auf verschiedenen Wafern und das Matching.

Bislang werden Widerstaende aus polykristallinem Silizium (Polywiderstaende) hergestellt. Der Widerstand kann hierbei durch geeignete Dotierungen eingestellt werden. Die Entkopplung vom Substrat wird durch eine Abscheidung auf STI (shallow trench isolation) bzw. Feldoxidgebieten erreicht. Die Nachteile des polykristallinen Siliziums sind eine nicht so gute Reproduzierbarkeit und ein relativ hoher Mismatch.

Um diese Nachteile zu umgehen, wird die Nutzung von Legierungen aus Titan und Stickstoff (TiN) als Widerstandsmaterial vorgeschlagen. Mit der Variation des Stickstoffgehaltes und Dicke der Liner ist es moeglich, unterschiedliche Widerstaende zur Verfuegung zu stellen. Pro Widerstandswert wird eine zusaetzliche Maske benoetigt. Die Kontaktierung erfolgt mit Standardkontakten von der ueberliegenden Metallebenen. Erfindungsgemaess wird die Standardprozessfuehrung erweitert: Es werden eine neue Lithografieebene und Aetzung zur Integration eines Widerstand-Liners im BEOL (Back End of the Line) einer Aluminium-Metallisierung sowie ein weiterer Liner zur Isolierung bzw. als Stoppschicht eingefuehrt. Von Vorteil ist dabei, dass TiN-Legierungen bereits als Linersystem fuer Metallbahnen im BEOL verwendet werden.

Im Folgenden wird ein Ausfuehrungsbeispiel der veraenderten Prozessfuehrung beschrieben. Die Widerstaende werden auf dem Me1-Stack (erste Metallebene) integriert. Nach Bereitstellung der Kontaktloecher der unter Me1 liegenden Ebenen folgt die Abscheidung der Stackfolge aus Me1 und allen weiteren Linern fuer den TiN-Komplex (Abbildung 1-4). Der Stopp-Liner (Abbildung 5) kann gegebenenfalls ersetzt werden durch eine hoch selektive Oxidaetzung beim Via1-Strukturieren. In einer ersten Lackmaske (Abbildung 6) werden Stopp-Liner und der TiN-Liner strukturiert mit einer deutlichen Ueberaetzung ins Isolationsoxid (Abbildung 7+8). Die folgenden Schritte entsprechen der Standardprozessfuehrung mittels einer Maske fuer Me1 (Litho ME1). Es folgt die Aetzung des Isolationsliners (Abbildung 11) und des Metall-Stacks (Abbildung 12). Durch die Standardprozessierung wird das Inter-Layer-Dielektrikum (ILD1) auf Me1 abgeschieden, planarisiert und die Maske (Litho Via1) fuer die Kontaktloecher auf Me1 bzw. dem TiN-Liner aufgebracht (Abbildung 14). Die Oxidaetzung ist selektiv auf TiN und stoppt sowohl auf dem Top-Liner von Me1 (=TiN, siehe Details Folie 15) als auch auf dem Stopp-Liner der Widerstandsstruktur. Anschliessend wird m...