DE19953299A1

DE19953299A1 - Thin film resistor for an integrated circuit has a resistive layer containing silicon or germanium, carbon and chromium or nickel or containing silicon, germanium and chromium or nickel

Info

Publication number: DE19953299A1
Application number: DE1999153299
Authority: DE
Inventors: Mark Redford; Yakub Aliyu; Rikki Boyle; Chic Mcgregor; Gregory Haydn
Original assignee: National Semiconductor Corp
Current assignee: National Semiconductor Corp
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2000-05-18

Abstract

A thin film resistor comprising a resistive layer (226) containing silicon or germanium, carbon and chromium or nickel or containing silicon, germanium and chromium or nickel is new. A thin film resistor comprises a resistive layer (226) on an insulating region (212) of a semiconductor material (210), the layer containing silicon or germanium, carbon and chromium or nickel or containing silicon, germanium and chromium or nickel. An Independent claim is also included for production of the above thin film resistor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dünnfilmwiderstand in einer Halbleitervorrich tung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Her stellung.The invention relates to a thin film resistor in a semiconductor device device according to the preamble of claim 1 and a method for its manufacture position.

Ein Dünnfilmwiderstand ist eine Widerstandsart, die bei integrierten Schaltungen verwendet wird und, wie der Name sagt, aus einer dünnen Schicht aus widerstandsbehaftetem Material ausgebildet ist. Zum Ausbilden von Dünnfilmwiderständen wurden zahlreiche widerstandsbehaftete Materialien ein schließlich schwach bis stark dotiertem Polysilicium, Silicium-Chrom (SiCr), Nichrom (NiCr), Tantal und Cermet (CrSiO) verwendet.A thin film resistor is a type of resistor that is used in integrated Circuits are used and, as the name suggests, from a thin layer is made of resistive material. To train Thin film resistors have been used in numerous resistive materials finally weak to heavily doped polysilicon, silicon chromium (SiCr), Nichrome (NiCr), tantalum and cermet (CrSiO) are used.

Das Verhalten von Dünnfilmwiderständen ist durch eine Anzahl von Pa rametern definiert, die den Widerstandswert (den Widerstand, den der Widerstand besitzen soll), die Widerstandstoleranz (das Ausmaß, bis zu dem der Widerstand von dem Widerstandswert abweichen kann) und den Temperaturkoeffizienten des Widerstands (TCR) (das Ausmaß der Widerstandsänderungen bei Temperaturänderungen) umfassen.The behavior of thin film resistors is determined by a number of Pa defined the resistance value (the resistance, the resistance resistance tolerance (the extent to which resistance can deviate from the resistance value) and the temperature coefficient of the Resistance (TCR) (the extent of the change in resistance at Temperature changes).

Außerdem ist es wichtig, daß ähnlich ausgebildete Widerstände ähnliche Widerstandswerte (was als Wertanpassung bekannt ist) und ähnliche Wider standsänderungen bei Temperaturänderungen besitzen (was als Toleranznach führung bekannt ist). Ein weiterer, als Endeffekt bekannter Parameter ist ein Maß für eine von Metallisierungsspitzen in dem Dünnfilmwiderstand herrührende Län genänderung des Dünnfilmwiderstands.It is also important that similarly designed resistors are similar Resistance values (what is known as value adjustment) and similar contradictions have changes in level with changes in temperature (which is a tolerance leadership is known). Another parameter known as the bottom line is a measure for a region resulting from metallization peaks in the thin film resistor gene change in thin film resistance.

Ein Prozeß zum Ausbilden eines Dünnfilmwiderstands geht von einem Wafer aus, der ein Halbleitermaterial wie etwa eine Epitaxieschicht oder ein Substrat und eine auf der Oberfläche des Halbleitermaterials ausgebildete etwa 5500 Å dicke Oxidschicht enthält. Außerdem enthält der Wafer ein Oberflächen kontaktgebiet.A process for forming a thin film resistor is one Wafer made of a semiconductor material such as an epitaxial layer or a And a substrate formed on the surface of the semiconductor material, for example Contains 5500 Å thick oxide layer. The wafer also contains a surface contact area.

Von diesem Punkt an wird im Kontaktgebiet über der Oxidschicht und über dem Halbleitermaterial eine Aluminium-Schicht kalt abgeschieden. Hierauf wird eine erste Maske ausgebildet und auf der Oberfläche der Aluminium-Schicht strukturiert, um auf der Oberfläche der Oxidschicht ein Widerstandsgebiet zu de finieren.From this point on, the contact area is above and above the oxide layer an aluminum layer is cold deposited on the semiconductor material. This will a first mask is formed and on the surface of the aluminum layer structured to de a resistance area on the surface of the oxide layer finish.

Nachdem die Maske strukturiert wurde, werden die nichtmaskierten Gebiete der Aluminium-Schicht geätzt, bis die Aluminium-Schicht von dem Wider standsgebiet auf der Oberfläche der Oxidschicht entfernt ist. Hierauf wird die Maske entfernt.After the mask has been patterned, the unmasked areas the aluminum layer is etched until the aluminum layer from the counter area on the surface of the oxide layer is removed. Then the Mask removed.

Hierauf wird über der Aluminium-Schicht und über dem Widerstandsgebiet auf der Oberfläche der Oxidschicht eine Silicium-Chrom-Dünnfilmschicht ab geschieden. Die Zusammensetzung des Silicium-Chrom-Films beträgt etwa 72% Silicium und 28% Chrom.This is followed by the aluminum layer and the resistance area a silicon-chromium thin film layer on the surface of the oxide layer divorced. The composition of the silicon-chromium film is about 72% Silicon and 28% chromium.

Hierauf wird über der Dünnfilm-Widerstandsschicht eine zweite Maske ausgebildet und strukturiert, um mehrere Widerstände zu definieren. Nachdem die zweite Maske strukturiert wurde, werden die nichtmaskierten Gebiete der Dünnfilm-Widerstandsschicht geätzt, bis die nichtmaskierten Gebiete der Dünn film-Widerstandsschicht entfernt sind.A second mask is then placed over the thin film resistance layer trained and structured to define multiple resistors. after the second mask has been structured, the unmasked areas of the Thin film resistive layer etched until the unmasked areas of the thin film resistance layer are removed.

Hierauf werden die Aluminium-Schicht und die zweite Maske entfernt. An schließend wird über der Widerstandsschicht, über den Widerständen und über dem Material eine zweite Aluminium-Schicht kalt abgeschieden, um eine Verdrah tung auszubilden. Hierauf wird auf der Verdrahtungsschicht eine dritte Maske ausgebildet und strukturiert, um Metallverdrahtungsspuren zu definieren.The aluminum layer and the second mask are then removed. On is closing over the resistance layer, over the resistors and over A second layer of aluminum is cold deposited onto the material to form a wire training. A third mask is then placed on the wiring layer trained and structured to define traces of metal wiring.

Nachdem die dritte Maske strukturiert wurde, werden die nichtmaskierten Gebiete der Verdrahtungsschicht solange geätzt, bis sie entfernt sind. Hierauf wird diese dritte Maske entfernt.After the third mask has been structured, the unmasked Areas of the wiring layer are etched until they are removed. This will removed that third mask.

Obgleich der obenbeschriebene Prozeß Dünnfilmwiderstände erzeugt, die für den Bedarf der gegenwärtigen Erzeugnisgeneration ausreichend sind, wird erwartet, daß zukünftige Erzeugnisse Dünnfilmwiderstände erfordern, die eine größere Präzision als die momentan hergestellten besitzen.Although the process described above produces thin film resistors, the are sufficient for the needs of the current generation of products expects future products to require thin film resistors that have a have greater precision than those currently manufactured.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dünnfilmwiderstand auf einer Halblei tervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der sich mit größerer Präzision herstellen läßt.The object of the invention is a thin film resistor on a half lead tervvorrichtung to create according to the preamble of claim 1 can produce greater precision.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 gelöst.This task is performed according to the characteristic part of the To spell 1 solved.

Der Dünnfilmwiderstand kann aus Silicium, Kohlenstoff und Chrom aus gebildet werden. Der spezifische Widerstand des Dünnfilmwiderstands und somit der Widerstand und der Temperaturkoeffizient (TCR) des Widerstands können durch Ändern der Elementzusammensetzung des zum Ausbilden des Widerstands verwendeten Siliciums, Kohlenstoffs und Chroms so angepaßt werden, daß sie spezifische Werte besitzen. The thin film resistor can consist of silicon, carbon and chromium be formed. The resistivity of the thin film resistor and thus the resistance and the temperature coefficient (TCR) of the resistor can by changing the element composition to form the resistor Silicon, carbon and chromium used are adjusted so that they have specific values.

Der Dünnfilmwiderstand enthält eine Schicht aus einem widerstandsbe hafteten Material mit einem Gewichtsprozentsatz Silicium, einem Gewichtspro zentsatz Kohlenstoff und einem Gewichtsprozentsatz Chrom.The thin film resistor contains a layer of a resistor adhered material with a weight percentage of silicon, a weight pro percentage of carbon and a percentage by weight of chromium.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Be schreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are the following Be the spelling and the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbil dungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to the attached Fig illustrated embodiments explained in more detail.

Die Fig. 1A-1H sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Ausbil den eines Dünnfilmwiderstands und zum Verbinden des Widerstands mit einem Kontaktgebiet zeigen.The Fig. 1A-1H are cross sectional views showing the Ausbil showing a method for a thin film resistor and the connecting the resistor with a contact area.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Dünnfilmwiderstand vor einem Temperschritt am Ende der Fertigung zeigt. Fig. 2 is a cross-sectional view showing a thin film resistor before an annealing step at the end of manufacturing.

Die Fig. 3A-3C sind Querschnittsansichten, die einen alternativen Prozeß zeigen. FIGS. 3A-3C are cross-sectional views showing an alternative process.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen mit dem alternativen Prozeß ausgebildeten Dünnfilmwiderstand zeigt. Fig. 4 is a cross sectional view showing a thin film resistor formed with the alternative process.

Wie in Fig. 1A gezeigt ist, geht das Verfahren von einem Wafer 200 aus, der ein Halbleitermaterial 210 wie etwa eine Epitaxieschicht oder ein Substrat und eine auf der Oberfläche des Materials 210 ausgebildete etwa 5500 Å dicke Schicht eines Oxids 212 enthält. Außerdem enthält der Wafer 200 ein Oberflä chenkontaktgebiet 214. Obgleich dies nicht erforderlich ist, kann auf einem Teil des Materials 210 in dem Oberflächenkontaktgebiet 214 eine Platin-Silicid-Schicht 216 ausgebildet sein.As shown in FIG. 1A, the method starts from a wafer 200 that includes a semiconductor material 210 such as an epitaxial layer or a substrate and an approximately 5500 Å thick layer of an oxide 212 formed on the surface of the material 210 . The wafer 200 also includes a surface contact area 214 . Although not required, a platinum silicide layer 216 may be formed on a portion of the material 210 in the surface contact area 214 .

Falls eine Platin-Silicid-Schicht vorhanden ist, wird der Wafer 200 fünf Minuten lang bei 18 ± 2°C in einer Lösung von NH₄F vorgereinigt, um das Oxid von der Oberfläche der Platin-Silicid-Schicht 216 zu entfernen. Um die Schicht 216 vor einem nachfolgenden Ätzen zum Entfernen des Platins, das nicht reagiert hat, zu schützen, wird das Oxid auf der Oberfläche der Platin-Silicid-Schicht 216 typischerweise während des letzten Abschnitts des Temperschritts gezüchtet, in dem die Schicht 216 ausgebildet wird. If a platinum-silicide layer is present, the wafer 200 is pre-cleaned at 18 ± 2 ° C in a solution of NH ₄ F for five minutes to remove the oxide from the surface of the platinum-silicide layer 216 . To protect layer 216 from subsequent etching to remove the unreacted platinum, the oxide on the surface of platinum silicide layer 216 is typically grown during the final portion of the annealing step in which layer 216 is formed .

Wie in Fig. 1B gezeigt ist, wird hierauf auf der Oxidschicht 212 und auf der Platin-Silicid-Schicht 216 eine Opfermaterialschicht 220 ausgebildet. In dem vorliegenden Verfahren wird die Opferschicht 220 durch Ausbilden einer Titan- Wolfram-Schicht 220A auf der Oxidschicht 212 und auf der Platin-Silicid-Schicht 216 sowie einer Aluminium-Kupfer-Schicht 220B auf der Schicht 220A ausgebil det. (Alternativ können auch andere Materialien wie etwa eine Schicht aus dotier tem Polysilicium als Opfermaterial verwendet werden.)As shown in FIG. 1B, a sacrificial material layer 220 is then formed on the oxide layer 212 and on the platinum silicide layer 216 . In the present method, the sacrificial layer 220 is formed by forming a titanium-tungsten layer 220 A on the oxide layer 212 and on the platinum-silicide layer 216 and an aluminum-copper layer 220 B on the layer 220 A. (Alternatively, other materials such as a layer of doped polysilicon can be used as the sacrificial material.)

Die etwa 1500 Å dicke Titan-Wolfram-Schicht 220A besteht aus etwa 15% Titan und aus etwa 85% Wolfram. Außerdem wird die unter Verwendung eines Zerstäubungssystems Varian 3290 bei 250°C abgeschiedene relativ dicke Titan- Wolfram-Schicht 220A als eine Diffusionssperre verwendet, um zu verhindern, daß die Aluminium-Kupfer-Schicht 220B mit der Platin-Silicid-Schicht 216 reagiert. Wenn das Aluminium mit der Silicid-Schicht 216 reagiert, können sich Siliciumlöcher und Aluminiumspitzen bilden, die die flachen Übergänge kurz schließen. (Andere Materialien wie etwa Nitride, Karbide und Silicide können ebenfalls als eine Diffusionssperre verwendet werden (CoSO₂ reagiert bei 400°C).)The approximately 1500 Å thick titanium-tungsten layer 220 A consists of approximately 15% titanium and approximately 85% tungsten. In addition, the relatively thick titanium-tungsten layer 220 A deposited using a Varian 3290 sputtering system at 250 ° C. is used as a diffusion barrier to prevent the aluminum-copper layer 220 B from reacting with the platinum-silicide layer 216 . When the aluminum reacts with the silicide layer 216 , silicon holes and aluminum tips can form that short the flat junctions. (Other materials such as nitrides, carbides and silicides can also be used as a diffusion barrier (CoSO ₂ reacts at 400 ° C).)

Die Dicke der Titan-Wolfram-Schicht 220A wird unter Verwendung des Flächenwiderstands überwacht. Wenn der Flächenwiderstand gleich 4,67 µΩ/cm² (±1,27 µΩ/cm²) ist, ist die Titan-Wolfram-Schicht 220A etwa 1500 Å dick. (Vor der Verwendung von Produktionswafern wird der Flächenwiderstand an Testwafern überprüft.)The thickness of the titanium-tungsten layer 220 A is monitored using the sheet resistance. When the sheet resistance is 4.67 µΩ / cm ² (± 1.27 µΩ / cm ² ), the titanium-tungsten layer 220 A is about 1500 Å thick. (Before using production wafers, the sheet resistance on test wafers is checked.)

Nach dem Abscheiden der Titan-Wolfram-Schicht 220A wird auf ihr bei 40°C die Aluminium-Kupfer-Schicht 220B abgeschieden. Die aus etwa 99,5% Aluminium und aus 0,5% Kupfer bestehende Aluminium-Kupfer-Schicht 220B wird in einer Dicke von etwa 8000 Å ausgebildet, da dies die Maximaldicke ist, die abgeschieden werden kann, ohne daß dies zu einer Verschlechterung der Steue rung der kritischen Dimensionen führt.After the titanium-tungsten layer 220 A has been deposited, the aluminum-copper layer 220 B is deposited on it at 40 ° C. The aluminum-copper layer 220B, consisting of approximately 99.5% aluminum and 0.5% copper, is formed to a thickness of approximately 8000 Å, since this is the maximum thickness that can be deposited without causing deterioration control of the critical dimensions.

Wie oben wird die Dicke der Aluminium-Kupfer-Schicht 220B unter Ver wendung des Flächenwiderstands (nur Testwafer) überwacht. Wenn der Flä chenwiderstand 0,038 Ω beträgt, ist die Aluminium-Kupfer-Schicht 220B somit etwa 8000 Å dick.As above, the thickness of the aluminum-copper layer 220 B is monitored using the sheet resistance (test wafer only). Thus, when the sheet resistance is 0.038 Ω, the aluminum-copper layer 220 B is about 8000 Å thick.

Nach dem Ausbilden der Opferschicht 220 wird über ihr eine erste Maske 222 ausgebildet, die auf der Oberfläche der Oxidschicht 212 ein Widerstandsge biet 224 definiert. Bei kritischen Widerstandsabmessungen müssen zwischen dem Widerstand und einer aktiven Fläche wenigstens 20 µm aufrechterhalten werden. Bei nichtkritischen Widerständen kann dieser Abstand jedoch auf 10 µm verringert werden.After the formation of the sacrificial layer 220 , a first mask 222 is formed over it, which defines a resistance region 224 on the surface of the oxide layer 212 . For critical resistor dimensions, at least 20 µm must be maintained between the resistor and an active area. With non-critical resistors, however, this distance can be reduced to 10 µm.

Die Maske 222 wird dadurch ausgebildet, daß zuerst eine von East Kilbride Chemicals (EKC) Ltd. hergestellte Verdampfungsgrundierung (Hexamethyldisilan) aufgebracht wird, die der Verbesserung der Widerstandshaftung dient. Hierauf wird ein positiver Schutzlack wie etwa der von OCG Ltd. hergestellte HPRP504 in einer Dicke von 1,25 µm (±0,05 µm) aufgeschleudert und hierauf etwa 50 Sekunden lang bei 100°C ±2°C getrocknet.Mask 222 is formed by first using one from East Kilbride Chemicals (EKC) Ltd. produced evaporation primer (hexamethyldisilane) is applied, which serves to improve the resistance. A positive protective varnish such as that from OCG Ltd. is then applied. produced HPRP504 spun to a thickness of 1.25 µm (± 0.05 µm) and then dried at 100 ° C ± 2 ° C for about 50 seconds.

Hierauf werden die Masken ausgerichtet und der Schutzlack auf der Op ferschicht 222 mit 80 mJ bei der Blendengröße eins belichtet, um eine Struktur zu erzeugen. Die Belichtungsenergie von 80 mJ wird verwendet, da sie bei der End kontrolle zu einer optimalen Gleichförmigkeit der kritischen Dimensionen führt.The masks are then aligned and the protective lacquer on the sacrificial layer 222 is exposed to 80 mJ at the aperture size one in order to produce a structure. The exposure energy of 80 mJ is used because it leads to an optimal uniformity of the critical dimensions during the final inspection.

Die Belichtungsenergie bestimmt die Menge des belichteten Schutzlacks und somit die Qualität des Seitenwandwinkels und die Charakteristik der erhalte nen kritischen Abmessung. Eine Verringerung der Belichtungsenergie führt zu einer Zunahme der kritischen Dimensionen und verringert somit den beabsichtig ten Widerstandswert.The exposure energy determines the amount of the exposed resist and thus the quality of the sidewall angle and the characteristics of the received critical dimension. A decrease in exposure energy leads to an increase in the critical dimensions and thus reduces the intended resistance value.

Nachdem der Schutzlack belichtet wurde, wird die Struktur auf dem Schutzlack entwickelt. Hierauf wird der Wafer 200 etwa 50 Sekunden lang bei 115°C (±2°C) getrocknet. Das Trocknen härtet den Schutzlack und fördert die Haftfähigkeit und die Stabilität des Schutzlacks, was den Schutzlack seinerseits besser befähigt, während des folgenden Ätzprozesses der Einwirkung der Chemi kalien standzuhalten. After the protective lacquer has been exposed, the structure on the protective lacquer is developed. The wafer 200 is then dried at 115 ° C (± 2 ° C) for about 50 seconds. Drying hardens the protective lacquer and promotes the adhesion and stability of the protective lacquer, which in turn enables the protective lacquer to withstand the action of the chemicals during the subsequent etching process.

Dieser und jeder nachfolgende Maskierungsschritt kann auf einem Schritt- Photolithographie-Werkzeug oder auf einem Projektionsausrichtungs-Werkzeug ausgeführt werden. Das Schritt-Photolithographie-Werkzeug schafft jedoch sowohl über den Wafer als auch über den Chip eine höhere Genauigkeit in bezug auf die Strichdefinition. Dies führt seinerseits zu einer besseren Widerstandsanpassung. (Eine Projektionsausrichtungsmaske ist eine Einfachmaske, d. h. das, was auf die Platte gedruckt ist, wird auch auf den Wafer 200 gedruckt. Dagegen schafft die bei dem Schrittwerkzeug verwendete Zwischenmaske eine höhere Genauigkeit, da die Zwischenmaske fünfmal so groß wie der Wafer ist).This and each subsequent masking step can be performed on a step photolithography tool or on a projection alignment tool. The step photolithography tool, however, provides greater accuracy in terms of line definition across both the wafer and the chip. This in turn leads to better resistance adjustment. (A projection alignment mask is a simple mask, ie what is printed on the plate is also printed on the wafer 200. On the other hand, the intermediate mask used in the step tool provides higher accuracy because the intermediate mask is five times the size of the wafer).

Wie in Fig. 1 C gezeigt ist, werden die belichteten Gebiete des Schutzlacks und der darunterliegenden Opferschicht 220 (die Schichten 220B und 220A) hierauf geätzt, bis die Schicht 220A von dem Widerstandsgebiet 224 auf der Oberfläche der Oxidschicht 212 entfernt ist.As shown in Fig. 1 C, the exposed areas of the resist and the underlying sacrificial layer 220 (the layers 220 B and 220 A) etched thereon until the layer 220 A of the resistance region 224 on the surface of the oxide layer 212 is removed.

Genauer wird die Aluminium-Kupfer-Schicht 220B 130 Sekunden lang mit einem sechsminütigen Überätzen mit Phosphorsäure/Essigsäure/Salpetersäure mit einer Konzentration von 40/4/1 bei 46°C (±2°C) naßgeätzt und hierauf gewa schen. Die Titan-Wolfram-Schicht 220A wird 6,8 Minuten lang bei 65°C (±2°C) in einer 30%igen Lösung aus H₂O₂ naßgeätzt und hierauf gewaschen.More specifically, the aluminum-copper layer 220 B is wet-etched for 130 seconds with a six-minute overetch with phosphoric acid / acetic acid / nitric acid with a concentration of 40/4/1 at 46 ° C (± 2 ° C) and then washed. The titanium-tungsten layer 220 A is wet-etched in a 30% solution of H ₂ O ₂ at 65 ° C. (± 2 ° C.) for 6.8 minutes and then washed.

Nach dem Ätzen der Titan-Wolfram-Schicht 220A wird die nicht belichtete Schutzlackschicht 7,5 Minuten lang mit PosiStrip 830, einem von EKC Ltd. her gestellten Schutzlackentferner, bei 85°C (±5°C) entfernt und hierauf gewaschen. Der Prozeß wird hierauf 7,5 Minuten lang wiederholt.After etching the titanium-tungsten layer 220 A, the non-exposed protective lacquer layer is coated for 7.5 minutes with PosiStrip 830, one from EKC Ltd. Manufactured protective lacquer remover, removed at 85 ° C (± 5 ° C) and then washed. The process is then repeated for 7.5 minutes.

Nunmehr übergehend zu Fig. 1D wird nach dem Entfernen der Maske 222 auf der Oxidschicht 212 und auf der Opferschicht 220 mit einem Varian-Zerstäu bungssystem bei 40°C, einem Druck von 3 mT (der zur Normung aller Abschei dungsvorschriften verwendet wird) und bei einer Leistung von etwa 100 W eine etwa 50 Å bis 100 Å dicke Silicium-Karbid-Chrom-Schicht (SiCCr-Schicht) 226 abgeschieden. (Bei höheren Leistungen besteht ein Risiko, daß das Target bricht.)Proceeding now to FIG. 1D, after the mask 222 has been removed, the oxide layer 212 and the sacrificial layer 220 are used with a Varian atomization system at 40 ° C., a pressure of 3 mT (which is used to standardize all deposition regulations) and at a silicon carbide-chromium layer (SiCCr layer) 226 approximately 50 Å to 100 Å thick. (At higher powers there is a risk that the target will break.)

Die Abscheidungstemperatur wird auf 40°C eingestellt, da sich heraus gestellt hat, daß bei dieser Temperatur sowie im Temperaturbereich von 15°C bis 65°C abgeschiedene Filme höhere Leistungseigenschaften (eine bessere Gleich förmigkeit und einen besseren Widerstandstemperaturkoeffizienten (TCR)) als die bei höheren Temperaturen abgeschiedenen Filme besitzen. Wie oben wird die Dicke unter Verwendung des Flächenwiderstands (nur Testwafer) überwacht, wo bei der Zielwert 1000 Ω/cm² beträgt. Flächenwiderstände von 800-1200 Ω/cm² entsprechen SiCCr-Dicken von etwa 65-100 Å.The deposition temperature is set to 40 ° C because it has been found that films deposited at this temperature and in the temperature range from 15 ° C to 65 ° C have higher performance properties (better uniformity and a better resistance temperature coefficient (TCR)) than those at films deposited at higher temperatures. As above, the thickness is monitored using the sheet resistance (test wafer only) where the target is 1000 Ω / cm ² . Sheet resistances of 800-1200 Ω / cm ² correspond to SiCCr thicknesses of approximately 65-100 Å.

Um das Einführen von Verunreinigungen und das Oxidwachstum auf dem Target zu vermeiden, die Auswirkungen auf die Widerstandsparameter haben könnten, wird auf einem hierfür vorgesehenen Zerstäubungswerkzeug Silicium- Karbid-Chrom abgeschieden.In order to introduce impurities and oxide growth on the Avoid target that will affect the resistance parameters silicon is placed on a dedicated sputtering tool. Carbide chrome deposited.

Um die Herstellung zu erleichtern, kann außerdem die Atomzusammen setzung des Kohlenstoffs und des Siliciums in Form von SiC zusammengefaßt werden. Das SiCCr-Target ist sehr spröde und schwer herzustellen.In order to facilitate the production, the atom can also be combined Settlement of carbon and silicon summarized in the form of SiC become. The SiCCr target is very brittle and difficult to manufacture.

Nach dem Abscheiden der Silicium-Karbid-Chrom-Schicht (SiCCr-Schicht) 226 wird über der SiCCr-Schicht 226 eine zweite Maske 230 dadurch ausgebildet, daß zuerst ein positiver Schutzlack wie etwa HPRP504 mit einer Dicke von 1,25 µm (±0,05 µm) aufgeschleudert wird. Die Masken werden ausgerichtet und der Schutzlack wird mit 80 mJ bei einer Blendengröße eins belichtet, um auf der Schicht 226 eine Struktur zu erzeugen. Nach dem Belichten des Schutzlacks wird die Struktur auf dem Schutzlack entwickelt. Hierauf wird der Wafer etwa 50 Se kunden lang bei 115°C (±2°C) getrocknet.After the silicon carbide-chrome layer (SiCCr layer) 226 has been deposited, a second mask 230 is formed over the SiCCr layer 226 by firstly coating a positive protective lacquer such as HPRP504 with a thickness of 1.25 μm (± 0 , 05 µm) is spun on. The masks are aligned and the protective lacquer is exposed to 80 mJ at an aperture size of one in order to produce a structure on the layer 226 . After the protective lacquer has been exposed, the structure on the protective lacquer is developed. The wafer is then dried for about 50 seconds at 115 ° C (± 2 ° C).

Hierauf werden die belichteten Gebiete des Schutzlacks und der in Fig. 1E gezeigten darunterliegenden Silicium-Karbid-Chrom-Schicht 226 zwei Minuten lang bei einem Druck von 150 mT mit 94 W in einem Ätzer Electrotech Omega 2 RIE unter Verwendung einer Chlor-Chemikalie (SiCl₄/Ar/Cl₂ - 63/30/24 sccm) weggeätzt.Then the exposed areas of the protective lacquer and the underlying silicon carbide-chromium layer 226 shown in FIG. 1E are exposed for two minutes at a pressure of 150 mT at 94 W in an etcher Electrotech Omega 2 RIE using a chlorine chemical (SiCl ₄ / Ar / Cl ₂ - 63/30/24 sccm) etched away.

Eine Chlor-Chemikalie wird deshalb verwendet, weil Silicium, Kohlenstoff und Chrom unter der Einwirkung dieses Gases sämtlich flüchtige Verbindungen bilden. Bei einem niedrigen Dampfdruck kann das entfernte Material leicht aus der Ätzkammer abgesaugt werden. A chlorine chemical is used because silicon, carbon and chromium all volatile compounds under the influence of this gas form. At a low vapor pressure, the removed material can easily be removed from the Etching chamber are suctioned off.

Die Ätzzeit wurde dadurch bestimmt, daß die zum Ätzen des Films erfor derliche Zeitdauer berechnet wurde, wobei diese in der Weise erhöht wurde, daß zum Sicherstellen eines zuverlässigen Prozesses ein Überätzen hinzugefügt wurde. Eine Obergrenze für die Ätzzeit hängt von der Menge des während des Ätzens des Silicium-Karbid-Chrom-Films entfernten Schutzlacks ab. Zum Beispiel entfernt der Zweiminuten-Ätzschritt etwa 2400 Å Schutzlack.The etching time was determined by using the etching time for the film time was calculated, which was increased in such a way that Overetching added to ensure a reliable process has been. An upper limit for the etching time depends on the amount of during the Etching the silicon carbide chrome film removed protective varnish. For example the two minute etch step removes approximately 2400 Å of resist.

Nach dem Ätzen befindet sich auf den Wafern Rest-Chlor, das mit Luft verunreinigungen reagiert, um Salzsäure zu bilden. Um das Auftreten von Korro sion zu vermeiden, wird der Wafer 200 sofort nach dem Ätzen in entionisiertem Wasser gewaschen und hierauf in warmem Stickstoffgas getrocknet. Außer dem Waschen der Wafer muß ebenfalls das Halbzeug gewaschen werden, um ir gendwelches Restchlor zu entfernen und somit eine Querverunreinigung während nachfolgender Verarbeitungsschritte zu vermeiden.After the etching, there is residual chlorine on the wafers, which reacts with air contaminants to form hydrochloric acid. To avoid the occurrence of corrosion, the wafer 200 is washed in deionized water immediately after etching and then dried in warm nitrogen gas. In addition to washing the wafers, the semi-finished product must also be washed in order to remove any residual chlorine and thus to avoid cross-contamination during subsequent processing steps.

Nach dem Ätzen der SiCCr-Schicht 226 wird die Opferschicht 220, wie in Fig. 1F gezeigt ist, entfernt. Genauer wird die Aluminium-Kupfer-Schicht 220B zum Entfernen der Schicht 220B 130 Sekunden lang mit einem sechssekündigen Überätzen bei 46°C (±2°C) mit Phosphorsäure/Essigsäure/Salpetersäure in einer Konzentration von 40/4/1 naßgeätzt. Nach dem Ätzen wird der Wafer 200 gewaschen.After etching the SiCCr layer 226 , the sacrificial layer 220 is removed, as shown in FIG. 1F. More specifically, the aluminum-copper layer 220 to remove the B layer 220 B 130 seconds wet-etched with a six-second etching at 46 ° C (± 2 ° C) with phosphoric acid / acetic acid / nitric acid in a concentration of 40/4/1 long. After the etching, the wafer 200 is washed.

Hierauf wird 7,5 Minuten lang bei 85°C (±5°C) mit PosiStrip 830 die Maske 230 entfernt. Der Prozeß wird 7,5 Minuten lang wiederholt, worauf das Waschen des Wafers 200 folgt. Nach dem Entfernen des Schutzlacks wird die Titan- Wolfram-Schicht 220A 6,8 Minuten lang in einer 30%igen Lösung von H₂O₂ bei 65°C (±2°C) naßgeätzt, um die Schicht 220A zu entfernen. Hierauf wird der Wafer 200 gewaschen.The mask 230 is then removed with PosiStrip 830 for 7.5 minutes at 85 ° C (± 5 ° C). The process is repeated for 7.5 minutes, followed by washing the wafer 200 . After removing the protective lacquer, the titanium-tungsten layer 220 A is wet-etched in a 30% solution of H ₂ O ₂ at 65 ° C. (± 2 ° C.) for 6.8 minutes in order to remove the layer 220 A. The wafer 200 is then washed.

Hierauf wird eine Schicht aus dem Verdrahtungsmaterial 232 ausgebildet.A layer of the wiring material 232 is formed thereon.

Wie in Fig. 1G gezeigt ist, wird die Verdrahtungsschicht 232 aus einer Titan-Wolf ram-Schicht 232A ausgebildet, während über der Schicht 232A eine Aluminium- Kupfer-Silicium-Schicht 232B ausgebildet wird. As shown in Fig. 1G, the wiring layer 232 is formed of a titanium-Wolf ram layer 232 A, 232 A while an aluminum-copper-silicon layer 232 formed on the B layer.

Die Titan-Wolfram-Schicht 232A wird unter Verwendung des Zerstäu bungssystems Varian 3290 bei 250°C auf der Platin-Silicid-Schicht 216, auf der Oxidschicht 212 und auf der Silicium-Karbid-Chrom-Schicht 226 abgeschieden. (Um das Risiko einer Beschädigung des dünnen SiCCr-Films zu minimieren, wird der Vorreinigungsschritt, der dem Abscheiden der ersten Titan-Wolfram-Schicht 220A vorausgegangen war, zu diesem Zeitpunkt bevorzugt weggelassen.)The titanium-tungsten layer 232 A is deposited using the Varian 3290 atomization system at 250 ° C. on the platinum-silicide layer 216 , on the oxide layer 212 and on the silicon-carbide-chromium layer 226 . (In order to minimize the risk of damage to the thin SiCCr film, the pre-cleaning step that preceded the deposition of the first titanium-tungsten layer 220 A is preferably omitted at this time.)

Wie die Titan-Wolfram-Schicht 220A enthält auch die Titan-Wolfram-Schicht 232A etwa 15% Titan und 85% Wolfram und wird auch sie auf der Grundlage eines Flächenwiderstands von 4,67 µΩ/cm² (±1,27 µΩ/cm²) in einer Dicke von etwa 1500 Å ausgebildet. Außerdem verhindert die Dicke der Titan-Wolfram- Schicht 232A, daß die Aluminium-Kupfer-Silicium-Schicht 232B mit der Platin- Silicid-Schicht 116 reagiert.Like the titanium-tungsten layer 220 A, the titanium-tungsten layer 232 A also contains approximately 15% titanium and 85% tungsten and is also based on a surface resistance of 4.67 μΩ / cm ² (± 1.27 μΩ / cm ² ) in a thickness of about 1500 Å. In addition, the thickness of the titanium-tungsten layer 232 A prevents the aluminum-copper-silicon layer 232 B from reacting with the platinum-silicide layer 116 .

Nach dem Abscheiden der Titan-Wolfram-Schicht 232A wird unter Ver wendung des Zerstäubungssystems Varian 3290 auf der Titan-Wolfram-Schicht 232A bei 355°C eine aus etwa 97% Aluminium, 2% Kupfer und 1% Silicium bestehende Aluminium-Kupfer-Silicium-Schicht 232B abgeschieden.After the titanium-tungsten layer 232 A has been deposited, an aluminum-copper consisting of approximately 97% aluminum, 2% copper and 1% silicon is used on the titanium-tungsten layer 232 A at 355 ° C. using the atomization system Varian 3290 -Silicon layer 232 B deposited.

Wie bei der Bambusstruktur ist die Aluminium-Kupfer-Legierung mit der resultierenden bevorzugten {111}-Textur und mit einer verbesserten Korngrößen verteilung verknüpft. Siehe z. B. S. Vidaya u. a., "Linewidth Dependence of Electromigration in Evaporated Al-0,5% Cu", Appl. Phys. Lett., 36, 464 (1980).As with the bamboo structure, the aluminum-copper alloy is with the resulting preferred {111} texture and with improved grain sizes distribution linked. See e.g. B. S. Vidaya u. a., "Linewidth Dependence of Electromigration in Evaporated Al-0.5% Cu ", Appl. Phys. Lett., 36, 464 (1980).

Die Schicht 232B wird in der Weise ausgebildet, daß sie eine Dicke von etwa 6000 Å bis 9000 Å besitzt, was seinerseits einem Flächenwiderstand von 43,25 µΩ/cm² ±7,05 µΩ/cm² entspricht.The layer 232 B is formed in such a way that it has a thickness of approximately 6000 Å to 9000 Å, which in turn corresponds to a sheet resistance of 43.25 μΩ / cm ² ± 7.05 μΩ / cm ² .

Wie in Fig. 1G gezeigt ist, wird nach dem Ausbilden der Verdrahtungs schicht 232 über der Schicht 232 eine dritte Maske 234 ausgebildet. Genauer wird auf die Schicht 232B eine Verdampfungsgrundierung aufgebracht. Hierauf wird in einer Dicke von 1,25 µm (±0,05 µm) ein positiver Schutzlack wie etwa HPRP504 aufgebracht und dieser hierauf etwa 50 Sekunden lang bei 100°C ±2°C getrocknet. As shown. 1G shown in Figure, the wiring layer is formed 232 over the layer 232, a third mask 234 after forming. More specifically, applying a primer to the evaporation layer 232 B. A positive protective lacquer, such as HPRP504, is then applied in a thickness of 1.25 µm (± 0.05 µm) and this is then dried at 100 ° C ± 2 ° C for about 50 seconds.

Hierauf wird die Maske 234 ausgerichtet und der Schutzlack zum Erzeugen einer Struktur auf der Aluminium-Schicht 232B mit 80 mJ bei einer Blendengröße eins belichtet. Nach dem Belichten des Schutzlacks wird die Struktur auf dem Schutzlack entwickelt und hierauf etwa 50 Sekunden lang bei 115°C (±2°C) getrocknet.The mask 234 is then aligned and the protective lacquer for producing a structure on the aluminum layer 232 B is exposed to 80 mJ at an aperture size of one. After the protective lacquer has been exposed, the structure is developed on the protective lacquer and then dried at 115 ° C. (± 2 ° C.) for about 50 seconds.

Wie in Fig. 1H gezeigt ist, werden hierauf die belichteten Gebiete des Schutzlacks und der darunterliegenden Aluminium-Kupfer-Silicium-Schicht 232B 100-135 Sekunden lang mit einem anschließenden zusätzlichen sechsminütigen Überätzen bei 46°C (±2°C) mit Phosphorsäure/Essigsäure/Salpetersäure (40/4/1) naßgeätzt. Nach dem Abschluß des Ätzens wird der Wafer gewaschen.As shown in FIG. 1H, the exposed areas of the protective lacquer and the underlying aluminum-copper-silicon layer 232B are then covered for 100-135 seconds with a subsequent additional six-minute overetch at 46 ° C. (± 2 ° C.) with phosphoric acid / Acetic acid / nitric acid (40/4/1) wet etched. After the etching is completed, the wafer is washed.

Hierauf wird der Wafer 150 Sekunden lang bei 18-22°C mit DI/Essigsäure/Orthophosphorsäure/7 : 1 BOE/NH₃FL (60 : 20 : 12 : 300 : 3 : 5) [Defreckle-Ätzen] naßgeätzt, um irgendwelches wegen des in der Schicht 232B enthaltenen kleinen Prozentsatzes an Silicium nach dem Ätzen der Schicht 232B auf der Oberfläche des Wafers verbliebenes Restsilicium zu entfernen. Nach dem Abschluß des Ätzens wird der Wafer wiederum gewaschen.The wafer is then wet etched at 18-22 ° C with DI / acetic acid / orthophosphoric acid / 7: 1 BOE / NH ₃ FL (60: 20: 12: 300: 3: 5) for any remove residual silicon remaining on the surface of the wafer because of the small percentage of silicon contained in layer 232 B after etching layer 232 B. After the etching is completed, the wafer is washed again.

Nach dem Waschen wird die nicht belichtete Schutzlackschicht 234 7,5 Minuten lang mit PosiStrip 830 bei 85°C (±5°C) entfernt und hierauf gewaschen. Hierauf wird der Prozeß 7,5 Minuten lang wiederholt.After washing, the unexposed protective lacquer layer 234 is removed for 7.5 minutes with PosiStrip 830 at 85 ° C (± 5 ° C) and then washed. The process is then repeated for 7.5 minutes.

Nachdem der Schutzlack entfernt und der Wafer gewaschen wurde, wird die Titan-Wolfram-Schicht 232A 6,8 Minuten lang bei 65°C (±2°C) in einer 30%igen Lösung aus H₂O₂ naßgeätzt. Hierauf wird der Wafer gewaschen und anschließend untersucht.After the protective lacquer has been removed and the wafer has been washed, the titanium-tungsten layer 232 A is wet-etched in a 30% solution of H ₂ O ₂ at 65 ° C. (± 2 ° C.) for 6.8 minutes. The wafer is then washed and then examined.

Anschließend werden die herkömmlichen abschließenden Verarbeitungs schritte zum Ausbilden des in Fig. 2 gezeigten Wafers befolgt. Genauer wird über der Verdrahtungsspur 232 eine Schicht aus dielektrischem Material 310 abge schieden. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird die Schicht aus dielektrischem Material hierauf geätzt, so daß sie eine Öffnung bildet, die einen Abschnitt der Verdrah tungsspur 232 freilegt. The conventional final processing steps for forming the wafer shown in FIG. 2 are then followed. More specifically abge secreted a layer of dielectric material 310 through the wiring trace 232nd As shown in FIG. 2, the layer of dielectric material is etched thereon to form an opening that exposes a portion of the wiring trace 232 .

Hierauf wird über der dielektrischen Schicht 310 und über dem freiliegen den Abschnitt der Verdrahtungsspur 232 eine Schicht aus einem Metall (dem Metall 2) 312 abgeschieden. Gemäß den Anforderungen des Schaltungsentwurfs werden hierauf ausgewählte Abschnitte der Schicht 312 aus dem Metall 2 entfernt. Hierauf wird über der Schicht 312 aus dem Metall 2 und über den freiliegenden Abschnitten der dielektrischen Schicht 310 eine Nitrid-Schicht 314 abgeschieden. Die Nitrid-Schicht 314 wird hierauf geätzt, so daß eine Öffnung entsteht, durch die ein Abschnitt der Schicht 312 aus dem Metall 2 freigelegt wird.A layer of a metal (the metal 2) 312 is then deposited over the dielectric layer 310 and over the exposed portion of the wiring trace 232 . Selected portions of layer 312 are then removed from metal 2 in accordance with the requirements of the circuit design. A nitride layer 314 is then deposited over the layer 312 made of the metal 2 and over the exposed portions of the dielectric layer 310 . The nitride layer 314 is then etched thereon, so that an opening is created through which a portion of the layer 312 made of the metal 2 is exposed.

Der letzte Herstellungsschritt vor dem Wafertest ist ein Temperschritt am Ende der Fertigung, in dem der Wafer 200 30 Minuten lang bei 450°C in einer 100%igen H₂-Umgebung mit acht Standardlitern pro Minute (SLPM) getrocknet wird.The last manufacturing step before the wafer test is an annealing step at the end of manufacturing, in which the wafer is dried for 200 minutes at 450 ° C in a 100% H ₂ environment at eight standard liters per minute (SLPM) for 30 minutes.

Der Temperschritt am Ende der Fertigung ist ein zusätzlicher Verarbei tungsschritt, der den TCR und den Flächenwiderstand der SiCCr-Dünnfilmwider stände signifikant verbessert und stabilisiert. Zum Beispiel hat ein SiCCr-Dünn filmwiderstand mit einer Gewichtszusammensetzung von 30% Silicium, 20% Kohlenstoff und 50% Chrom vor dem Tempern am Ende der Fertigung einen TCR von etwa -100 ppm/°C, während der TCR nach dem Tempern am Ende der Fertigung etwa -60 ppm/°C beträgt. (Der Temperschritt am Ende der Fertigung braucht nicht unbedingt der letzte Schritt zu sein und könnte nach der Ausbildung der Verdrahtungsschicht 232, nach dem Abscheiden der dielektrischen Schicht 310 oder nach dem Abscheiden der Metall-2-Schicht 312 ausgeführt werden; zweckmäßigerweise ist er jedoch der letzte Schritt ist.)The tempering step at the end of production is an additional processing step that significantly improves and stabilizes the TCR and the sheet resistance of the SiCCr thin-film resistors. For example, a SiCCr thin film resistor with a weight composition of 30% silicon, 20% carbon and 50% chromium has a TCR of about -100 ppm / ° C before annealing at the end of production, while the TCR after annealing at the end of the Manufacturing is about -60 ppm / ° C. (The annealing step at the end of manufacturing need not be the last step and could be performed after the formation of the wiring layer 232 , after the deposition of the dielectric layer 310 or after the deposition of the metal 2 layer 312 ; however, it is expedient to do so last step is.)

Die Fig. 3A-3C zeigen eine Reihe von Querschnittszeichnungen, die einen alternativen Prozeß erläutern. Wie in Fig. 3A gezeigt ist, stimmt der alternative Prozeß bis einschließlich zu dem Schritt des Abscheidens der SiCCr-Schicht 226 mit dem Prozeß der Fig. 1A-1H überein. FIGS. 3A-3C show a series of cross-sectional drawings, which illustrate an alternative process. As shown in Figure 3A, the alternative process up to and including the step of depositing SiCCr layer 226 is consistent with the process of Figures 1A-1H.

In dem alternativen Prozeß wird nach dem Abscheiden der SiCCr-Schicht 226 über der SiCCr-Schicht 226 bei 420°C eine Schicht aus einem Schutzmate rial 410 wie etwa aus einem Oxid abgeschieden. Eine bei 420°C abgeschiedene Oxidschicht wird häufig als ein Niedertemperaturoxid (LTO) bezeichnet.In the alternative process, after the SiCCr layer 226 is deposited over the SiCCr layer 226 at 420 ° C, a layer of a protective material 410 such as an oxide is deposited. An oxide layer deposited at 420 ° C is often referred to as a low temperature oxide (LTO).

Der Vorteil der Ausbildung der Oxidschicht 410 über der SiCCr-Schicht 226 besteht darin, daß die Oxidschicht 410 die SiCCr-Schicht 226 vor den Wirkungen der nachfolgenden Ätzschritte schützt. Die nachfolgenden Ätzschritte können z. B. das Verhältnis des Chroms zum Silicium-Karbid und somit den TCR des Widerstands ändern oder können bewirken, daß der Film Verunreinigungen oder einige Bestandteile des Ätzens behält.The advantage of forming the oxide layer 410 over the SiCCr layer 226 is that the oxide layer 410 protects the SiCCr layer 226 from the effects of the subsequent etching steps. The subsequent etching steps can e.g. For example, the ratio of chromium to silicon carbide, and thus the TCR of the resistor, may change or cause the film to retain contaminants or some components of the etch.

Die Oxidschicht 410 wird in einer Dicke von etwa 200 Å oder 1000 Å ab geschieden und kann dotiert oder nicht dotiert werden. Der Nachteil der Verwen dung einer 200 Å dicken Oxidschicht besteht darin, daß sich die Maske 230 ver schlechtern kann, was eine Verschlechterung der Anpassung zur Folge hat. Die ser Nachteil wird durch die Verwendung der 1000 Å dicken Oxidschicht vermie den. Nach dem Abscheiden der Oxidschicht 410 wird über der Oxidschicht 410 wie oben beschrieben die zweite Maske 230 ausgebildet.The oxide layer 410 is deposited to a thickness of about 200 Å or 1000 Å and can be doped or not doped. The disadvantage of using a 200 Å thick oxide layer is that the mask 230 may deteriorate, resulting in a deterioration in the match. This disadvantage is avoided by using the 1000 Å thick oxide layer. After the oxide layer 410 has been deposited, the second mask 230 is formed over the oxide layer 410 as described above.

Wenn die Oxidschicht 410 etwa 200 Å dick ist, werden die nichtmaskierten Gebiete der Oxidschicht 410 und der SiCCr-Schicht 226 wie oben beschrieben zwei Minuten lang bei einem Druck von 150 mT mit 94 W unter Verwendung einer Chlor-Chemikalie (SiCl₄/Ar/Cl₂-63/30/24 sccm) in einem Ätzer Electrotech Omega 2 RIE geätzt. Nach dem Ätzen wird die zweite Maske 230 entfernt.When the oxide layer 410 is about 200 Å thick, the unmasked areas of the oxide layer 410 and the SiCCr layer 226 as described above are exposed to a pressure of 150 mT at 94 W for two minutes using a chlorine chemical (SiCl ₄ / Ar / Cl ₂ -63/30/24 sccm) etched in an Ätzer Electrotech Omega 2 RIE. After the etching, the second mask 230 is removed.

Wenn die Oxidschicht 410 etwa 1000 Å dick ist, werden die nichtmaskierten Gebiete der Oxidschicht 410 in einem hierzu vorgesehenen Tegal-Oxid-Ätzer geätzt. Nach dem Ätzen wird die zweite Maske 230 entfernt. Hierauf wird die SiCCr-Schicht 226 wie oben beschrieben zwei Minuten lang bei einem Druck von 150 mT mit 94 W unter Verwendung einer Chlor-Chemikalie (SiCl₄/Ar/Cl₂ - 63/30/24 sccm) unter Verwendung der Oxidschicht 410 als die Maske in einem Ätzer Electrotech Omega 2 RIE wie oben beschrieben geätzt.If the oxide layer 410 is approximately 1000 Å thick, the unmasked areas of the oxide layer 410 are etched in a tegal-oxide etcher provided for this purpose. After the etching, the second mask 230 is removed. The SiCCr layer 226 is then as described above for two minutes at a pressure of 150 mT with 94 W using a chlorine chemical (SiCl ₄ / Ar / Cl ₂ - 63/30/24 sccm) using the oxide layer 410 as etched the mask in an Electrotech Omega 2 RIE etcher as described above.

Wie oben werden der Wafer und das Halbzeug nach dem Ätzen zum Ent fernen irgendwelchen Restchlors gewaschen. Fig. 3B zeigt die nach dem auf das Entfernen der Maske 230 folgenden Waschen (bei Verwendung eines 200 Å dic ken Oxids) oder nach dem Abschluß des Ätzens (bei Verwendung eines 1000 Å dicken Oxids) erhaltene Struktur.As above, the wafer and the semi-finished product are washed after the etching to remove any residual chlorine. FIG. 3B shows the structure obtained after washing following mask 230 removal (using a 200 Å thick oxide) or after completion of etching (using a 1000 Å thick oxide).

Ein weiterer Vorteil der Ausbildung der Oxidschicht 410 besteht darin, daß diese die Ausbildung steilerer Kanten während des Ätzschritts, der die SiCCr- Schicht 226 ätzt, ermöglicht. Somit werden die Kanten nicht durch die während des Ätzschritts abgetragene Seitenwand des Widerstands, sondern durch die Oxidschicht 410, die während des Ätzens signifikant weniger Abtragung unterwor fen ist, definiert.Another advantage of forming oxide layer 410 is that it allows steeper edges to be formed during the etch step that etches SiCCr layer 226 . Thus, the edges are defined not by the sidewall of the resistor that was removed during the etching step, but by the oxide layer 410 , which is subject to significantly less removal during the etching.

Die steileren Kanten bedeuten, daß die Wahrscheinlichkeit geringer ist, daß der Film unterbrochen wird oder mikroskopische Leiterbahnen besitzt. Außerdem ermöglichen die steileren Kanten eine konsistentere Messung während der Untersuchung.The steeper edges mean that the probability is less that the film is interrupted or has microscopic conductor tracks. Moreover the steeper edges allow a more consistent measurement during the Investigation.

Zu diesem Zeitpunkt wird der Prozeß wie oben beschrieben durch Entfer nen der Opferschicht 220 und der nachfolgenden Ausbildung der Verdrahtungs schicht 232 und der Maske 234 gemäß Fig. 3C fortgesetzt. Der Prozeß wird weiter wie oben beschrieben zur Ausbildung der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung fort gesetzt. Obgleich die Verdrahtungsschicht 232 die obere Oberfläche der SiCCr- Schicht 226 wegen der Anwesenheit der Schicht 410 nicht mehr überschneidet und mit ihr nicht mehr in Kontakt steht, wird, wie Fig. 4 zeigt, an den Enden der SiCCr-Schicht 226 ein ausreichender Kontakt hergestellt.At this time, the process continues as described above by removing the sacrificial layer 220 and then forming the wiring layer 232 and the mask 234 as shown in FIG. 3C. The process continues as described above to form the device shown in FIG . Although the wiring layer 232 no longer overlaps and is no longer in contact with the upper surface of the SiCCr layer 226 due to the presence of the layer 410 , as shown in FIG. 4, sufficient contact is made at the ends of the SiCCr layer 226 .

Der spezifische Widerstand ρ eines SiCCr-Widerstands (und somit der Widerstand R und der TCR des SiCCr-Widerstands) kann durch Ändern der Elementzusammensetzung des zum Ausbilden des Widerstands verwendeten Siliciums, Kohlenstoffs und Chroms angepaßt werden, so daß er einen spezifi schen Wert besitzt.The specific resistance ρ of a SiCCr resistor (and thus the Resistor R and the TCR of the SiCCr resistor) can be changed by changing the Element composition of the used to form the resistor Silicon, carbon and chromium are adjusted so that it has a specifi has value.

Der spezifische Widerstand ρ eines Widerstands ist eine spezifische Ei genschaft der zum Ausbilden des Widerstands verwendeten Materialverbindung. Der Widerstand R eines Widerstands ist eine gemäß
The resistivity ρ of a resistor is a specific property of the material compound used to form the resistor. The resistance R of a resistance is according to

R = ρ L/A (1)
R = ρ L / A (1)

definierte Funktion der Größe des Widerstands, wobei L die Länge des Wider stands und A die Querschnittsfläche des Widerstands ist.Defined function of the size of the resistor, where L is the length of the resistor stands and A is the cross-sectional area of the resistor.

Der Temperaturkoeffizient des Widerstands (TCR) eines Widerstands ist ein gemäß
The temperature coefficient of resistance (TCR) of a resistor is according to

TCR = dR/RdT (2)
TCR = dR / RdT (2)

definiertes Maß der Änderung des Widerstands als Funktion der Temperatur, wo bei dT die Differenz zwischen der momentanen Temperatur und 20°C und dR die Differenz zwischen dem spezifischen Widerstand ρ des Materials bei der momen tanen Temperatur und bei 20°C ist.defined degree of change in resistance as a function of temperature, where at dT the difference between the current temperature and 20 ° C and dR the Difference between the specific resistance ρ of the material at the moment tan temperature and at 20 ° C.

Neben den Werten des spezifischen Widerstands ρ, des Widerstands R und des TCRs eines SiCCr-Widerstands können durch Ändern der Elementzu sammensetzung des zum Ausbilden des Widerstands verwendeten Siliciums, Kohlenstoffs und Chroms außerdem irgendwelche speziellen Anforderungen an die Anpassung des Widerstandswerts erfüllt werden.In addition to the values of the specific resistance ρ, the resistance R and the TCR of a SiCCr resistor can be changed by changing the elements composition of the silicon used to form the resistor, Carbon and chromium also have any special requirements the adjustment of the resistance value can be met.

Bevor sie verbunden werden, besitzen Silicium und Kohlenstoff große negative TCRs, während Chrom einen großen positiven TCR besitzt. Zum Beispiel hat ein Widerstand mit einer Gewichtszusammensetzung von 50% Silicium und 50% Kohlenstoff vor dem Tempern am Ende der Fertigung einen TCR von etwa -1400 ppm/°C, während ein 100%iger Kohlenstoffwiderstand bei 10 Ω/cm² einen TCR von etwa -250 ppm/°C und bei 100 Ω/cm² einen TCR von -400 ppm/°C besitzt. Ein 100%iger Chromwiderstand hat dagegen einen TCR von etwa +3000 ppm/°C.Before being connected, silicon and carbon have large negative TCRs, while chromium has a large positive TCR. For example, a resistor with a weight composition of 50% silicon and 50% carbon before annealing at the end of manufacturing has a TCR of about -1400 ppm / ° C, while a 100% carbon resistor at 10 Ω / cm ^{2 has} a TCR of about -250 ppm / ° C and at 100 Ω / cm ^{2 has} a TCR of -400 ppm / ° C. A 100% chrome resistor, on the other hand, has a TCR of around +3000 ppm / ° C.

Das Hinzufügen von Chrom zum Silicium und zum Kohlenstoff verschiebt den TCR des SiCCr-Widerstands in Richtung null. Die vom Hinzufügen des Chroms herrührenden Änderungen des TCRs sind nichtlinear und hängen vom Anteil des von dem hinzugefügten Chroms verbrauchten Siliciums und Kohlen stoffs ab.The addition of chromium to silicon and carbon shifts the TCR of the SiCCr resistor towards zero. The from adding the Chromium-related changes in the TCR are non-linear and depend on Proportion of silicon and coal consumed by the chromium added fabric.

Die beschriebenen SiCCr-Dünnfilmwiderstände zeigen die besten in der Dünnfilmwiderstands-Technologie jemals berichteten Leistungen in ihrer Klasse. Zum Beispiel besitzt ein SiCCr-Dünnfilmwiderstand mit einer Dicke von etwa 50-100 Å und mit einer Zusammensetzung im Bereich von ungefähr 15-30 Gewichts-% Silicium, 10-20 Gewichts-% Kohlenstoff und 50-70 Gewichts-% Chrom einen TCR zwischen etwa -10,0 ppm/°C und +1,0 ppm/°C mit einer Lineari tät über einen Temperaturbereich zwischen 40°C und +125°C; eine Widerstandswertanpassung von zwischen etwa 0 bis 1%, eine Nachführung von weniger als etwa 0,40 ppm/°C und eine Spannungs-Strom-Linearität über 150 Volt.The described SiCCr thin film resistors show the best in the Thin film resistance technology has ever reported performance in its class. For example, a SiCCr thin film resistor has a thickness of about 50-100 Å and with a composition in the range of approximately 15-30% by weight silicon, 10-20% by weight carbon and 50-70% by weight Chromium has a TCR between about -10.0 ppm / ° C and +1.0 ppm / ° C with a lineari act over a temperature range between 40 ° C and + 125 ° C; a Resistance value adjustment of between approximately 0 to 1%, a tracking of less than about 0.40 ppm / ° C and a voltage-current linearity above 150 volts.

Die Verbindungen sind nicht auf diese Bereiche beschränkt. Theoretisch kann der Anteil des Kohlenstoffs in der Verbindung von mehr als 0% bis zu 20% schwanken, während der Anteil des Chroms von mehr als 0% bis zu 90% schwanken kann. Zum Beispiel erzeugt ein Widerstand mit einer Zusammenset zung von 15% Silicium, 10% Kohlenstoff und 75% Chrom einen Widerstand mit einem TCR von etwa -40 bis -50 ppm/°C vor dem Tempern am Ende der Ferti gung und mit einem TCR von etwa -10 bis +5 ppm/°C nach dem Tempern am Ende der Fertigung.The connections are not limited to these areas. Theoretically the proportion of carbon in the compound can range from more than 0% to 20% fluctuate while the proportion of chromium from more than 0% up to 90% can fluctuate. For example, a resistor creates a composite with 15% silicon, 10% carbon and 75% chromium a TCR of about -40 to -50 ppm / ° C before tempering at the end of the ferti gung and with a TCR of about -10 to +5 ppm / ° C after annealing on End of manufacturing.

In einem alternativen Verfahren wird das Abscheiden der Titan-Wolfram- Schicht 232A weggelassen, so daß die Aluminium-Kupfer-Silicium-Schicht 232B direkt auf der Platin-Silicid-Schicht 216 ausgebildet wird. Die Alternative kann weiter modifiziert werden, so daß auf der Silicium-Karbid-Chrom-Schicht 226 vor dem Ausbilden der Maske 230 eine Titan-Wolfram-Schicht abgeschieden wird.In an alternative method, the deposition of the titanium-tungsten layer 232 A is omitted, so that the aluminum-copper-silicon layer 232 B is formed directly on the platinum-silicide layer 216 . The alternative can be further modified so that a titanium-tungsten layer is deposited on the silicon carbide-chromium layer 226 before the mask 230 is formed.

Außerdem kann anstelle des Siliciums und des Kohlenstoffs Germanium verwendet werden, um Germanium-Karbid-Chrom- oder Silicium-Germanium- Chrom-Widerstände auszubilden. Ferner kann anstelle des Chroms Nickel verwendet werden, um Silicium-Karbid-Nickel-Widerstände auszubilden.In addition, germanium can be used instead of silicon and carbon used to make germanium carbide chromium or silicon germanium Form chrome resistors. Furthermore, nickel can be used instead of chromium can be used to form silicon carbide nickel resistors.

Claims

A thin film resistor on a semiconductor device ( 200 ) having a semiconductor material ( 210 ) with an insulating region ( 212 ) formed thereon, the resistor comprising a layer ( 226 ) of resistive material formed on the insulating region ( 212 ) of the semiconductor material ( 210 ), thereby characterized in that the layer ( 226 ) of resistive material contains a weight percentage of silicon or germanium, a weight percentage of carbon and a weight percentage of chromium or nickel, or a weight percentage of silicon, a weight percentage of germanium and a weight percentage of chromium or nickel.

2. Thin-film resistor according to claim 1, characterized in that the insulating region ( 212 ) contains a field oxide layer formed on the semiconductor material ( 210 ).

3. Thin film resistor according to claim 1 or 2, characterized net that it has a thickness of 50 Å to 100 Å.

4. Thin film resistor according to one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that it has a temperature coefficient of resistance (TCR) of -10.0 ppm / ° C to +1.0 ppm / ° C.

5. Thin film resistor according to claim 5, characterized in that the TCR is linear over a temperature range from -40 ° C to + 125 ° C.

6. Thin film resistor according to one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that it has a resistance value adjustment from 0 to 1%.

7. Thin-film resistor according to claim 1 to 6, characterized in that the weight percentage of silicon is 15-30%, the weight percentage of Carbon is 10-20% and the weight percentage of chromium is 50-70%.

8. Thin film resistor according to one of claims 1 to 7, characterized ge indicates that the weight percentage of chromium is more than 0 to 90 Percent.

9. Thin film resistor according to one of claims 1 to 8, characterized ge indicates that the weight percentage of carbon is in the range of more than 0 to 20 percent.

10. Thin-film resistor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the semiconductor material ( 210 ) has a surface contact region ( 214 ) adjoining the insulation region ( 212 ) and the resistor has one on the surface contact region ( 214 ), on the insulation region ( 212 ) and on a part of the layer ( 226 ) made of resistive material layer ( 232 ) made of conductive material.

11. Thin-film resistor according to one of claims 1 to 10, characterized in that a platinum-silicide layer ( 216 ) formed on the surface contact region ( 214 ) under the layer ( 232 ) made of conductive material is provided.

12. A method for producing a thin film resistor on a semiconductor device ( 200 ) with a semiconductor material ( 210 ) with an insulating region ( 212 ) formed thereon, characterized in that a sacrificial material layer ( 220 ) is formed on the insulating region ( 212 );
removing a selected portion of the sacrificial material layer ( 220 ) to form an exposed portion ( 224 ) of the isolation region ( 212 ); and
A layer ( 232 ) of conductive material is formed over the exposed portion ( 224 ) of the isolation region ( 212 ) and over the sacrificial material layer ( 220 ), the layer ( 232 ) of conductive material being a weight percentage of silicon or germanium, a weight percentage of carbon and a percentage by weight of chromium or nickel or a percentage by weight of silicon, a percentage by weight of germanium and a percentage by weight of chromium or nickel.

13. The method of claim 12, characterized by removing selected portions of the layer ( 226 ) of resistive material to form a resistor ( 224 ) and removing the sacrificial material layer ( 220 ).

14. The method of claim 12 or 13, characterized by forming a protective material layer ( 222 ) on the layer ( 226 ) of resistive material, removing selected portions of the protective material layer ( 222 ) and the layer ( 226 ) of resistive material to form a resistor ( 224 ) and removing the sacrificial material layer ( 220 ).

15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the insulating region ( 212 ) contains a field oxide layer formed on the semiconductor material ( 210 ).

16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the layer ( 226 ) of resistive material is formed in a thickness of 50 Å to 100 Å.

17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized records that as a weight percentage of silicon 15-30%, as Weight percentage of carbon 10-20% and as a weight percentage of Chromium 50-70% is chosen.

18. The method according to any one of claims 12 to 17 is characterized, terized in that the sacrificial material layer (220) a titanium-tungsten layer (220 A) and an overlying aluminum-copper layer is (220 B) is formed comprising.

19. The method according to any one of claims 12 to 18, characterized in that a wiring material layer ( 232 ) is formed over the resistor ( 224 ), wherein selected parts of the wiring material layer ( 232 ) are removed in order to form wiring traces which form the resistor ( 224 ) connect to a circuit device.

20. The method according to any one of claims 14 to 19, characterized in that a wiring material layer ( 232 ) is formed over the protected resistor ( 226 ) and over the insulation region ( 212 ), wherein selected parts of the wiring material layer ( 232 ) are removed in order to Form wiring traces that connect the protected resistor ( 226 ) to a circuit device.

21. The method according to any one of claims 19 or 20, characterized records that annealing after the formation of the wiring traces is carried out.

22. The method according to claim 21, characterized in that the layer ( 226 ) made of resistive material with a temperature coefficient of resistance (TCR) of -10.0 ppm / ° C to +1.0 ppm / ° C is formed.

23. The method according to claim 22, characterized in that the TCR Essentially linear over a temperature range from -40 ° C to + 125 ° C is trained.

24. The method according to any one of claims 13 to 23, characterized in that a wiring material layer ( 232 ) is formed over the resistor ( 226 ) and over the insulation region ( 212 ), selected parts of the wiring material layer ( 232 ) are removed to one forming the wiring trace connected to the resistor ( 226 ) and forming a layer of dielectric material ( 310 ) over the wiring trace with an opening exposing a portion of the wiring trace, a metal layer over the dielectric layer ( 310 ) and over the exposed portion of the wiring trace ( 312 ) is formed, and annealing is performed after the wiring trace is formed.

25. The method according to any one of claims 12 to 25, characterized in that the layer ( 226 ) of resistive material is deposited at a temperature of 15 ° C to 65 ° C.

26. The method according to any one of claims 19 to 25, characterized in that the wiring material layer (232) a titanium-tungsten layer (232 A) and an overlying aluminum-copper layer (232 B) is formed comprising.

27. The method according to any one of claims 12 to 26, characterized in that the resistor ( 226 ) is formed a thickness in the range from 50 Å to 100 Å.