技术领域
[0001] 本公开技术涉及在衬底上沉积材料，并且更特定地说，涉及在衬底上形成薄膜
电阻器。
背景技术
[0002] 靶材可通过溅射（
物理气相沉积（PVD）的形式）沉积在衬底上以在衬底上形成薄膜。在溅射沉积中，薄膜的成分和/或属性通常通过使用不同的靶材进行调整。
[0003]
反应性溅射是一种调节被溅射在衬底上的材料的方法。在反应性溅射中对调节溅射材料的主要控制是控制反应性气体添加剂（诸如用于N结合的N2）的比例。
[0004] 需要改进对由溅射形成的薄膜（诸如薄膜电阻器）的属性的控制。而且，需要以具成本效益的方式形成具有所要属性的薄膜。
发明内容
[0005] 本公开内容的一个方面是一种形成薄膜电阻器的方法。溅射材料来形成第一薄膜电阻器。这种溅射是非反应性溅射。在溅射材料以形成第一薄膜电阻器之后，调整沉积参数。接着通过溅射基本上相同的材料来形成第二薄膜电阻器，用调整的沉积参数来调节第二薄膜电阻器相对于第一薄膜电阻器的电阻
温度系数（TCR）的TCR。
[0006] 本公开内容的另一方面是一种形成薄膜电阻器的方法。将材料溅射在第一衬底上以在第一衬底上形成第一薄膜电阻器。衬底
偏压被调整来调节第二薄膜电阻器相对于第一薄膜电阻器的相同属性的属性。第二薄膜电阻器通过溅射以调整的衬底偏压形成在第二衬底上。
[0007] 本公开内容的另一方面是一种在衬底上形成薄膜的方法。所述方法包括将衬底加热到在从约500℃到1000℃的范围中选择的温度，和在所述温度下将材料溅射在衬底上以在衬底上形成薄膜。在这种方法中，在所述温度下溅射在衬底上的材料包括SiCr和/或NiCr。
[0008] 本公开内容的又一方面是一种形成薄膜电阻器的方法。选择薄膜电阻器的属性的值。基于沉积参数和属性之间的关系获得与
选定的属性值相关的沉积参数值。沉积参数包括衬底偏压或衬底温度中的至少一个。沉积参数被设定为沉积参数的获得值。当沉积参数处于获得值时，导致靶材被溅射在衬底上以形成具有属性的选定值的薄膜电阻器。
[0009] 出于概述本公开内容的目的，已经在本文中描述了本发明的特定方面、优点和新颖特征。应了解不一定全部这类优点可根据本发明的任何特定实施方案而实现。因此，本发明可以如本文所教导达成或最优化一个优点或一组优点的方式具体实施或实行，而不一定达成如本文可能教导或建议的其它优点。
附图说明
[0010] 图1是用于在衬底上形成薄膜的示例性沉积装置的示意图。
[0011] 图2是根据实施方案的形成薄膜电阻器的方法的
流程图。
[0013] 图3B是薄膜电阻器的横截面。
具体实施方式
[0014] 溅射系统（诸如RF溅射系统）可能难以建立和维护。调整任何沉积参数可能影响沉积形成的薄膜的其它沉积参数和/或属性。溅射设备因此通常经过构造使得特定沉积参数已经固定。举一个实例，溅射设备可具有在不
修改沉积装置的情况下不可调整的固定衬底偏压。在其它实例中，溅射设备可在窄范围内具有可调整偏压，但是在初始设备建立后对于沉积而言偏压是固定的。
[0015] 根据本文所述的实施方案，可通过调整靶材的成分而调节薄膜电阻器的属性，诸如电阻温度系数（TCR）。例如，由PVD形成的薄膜电阻器可由
金属陶瓷靶材生产。金属陶瓷材料包括陶瓷组分和金属组分。TCR常规上已经通过调整金属陶瓷靶材中陶瓷组分和金属组分的比率而得到调整。调整这些比率已经是一个反复过程，其既耗时又昂贵。更一般来说，开发新靶材可能是一个缓慢和/反复的过程。因此，开发新靶材以获得溅射薄膜的所要属性是昂贵的。
[0016] 本公开内容的方面涉及在衬底上溅射材料以在衬底上形成薄膜和调整沉积参数以调节随后形成的薄膜的属性。例如，第一薄膜电阻器可形成在第一衬底上，接着可调整衬底偏压和/或衬底温度，且可以调整的衬底偏压和/或衬底温度在第二衬底上形成第二薄膜电阻器。在本实例中，可比较第一薄膜电阻器调整衬底偏压和/或衬底温度来调节第二薄膜电阻器的属性。这类调整可调节薄膜电阻器的一个或多个属性，诸如电阻温度系数（TCR）。在调整沉积参数之后，具有所要属性的薄膜可被形成为具有所要沉积参数值。例如，在调整衬底温度之后，可将衬底加热到特定温度（例如，在从约500℃到1000℃的范围中选择的温度）以形成薄膜电阻器。可通过调整溅射参数调节的其它属性的一些实例包括均匀性、
密度和
电阻率。
[0017] 通过溅射形成的薄膜电阻器可包括例如包括陶瓷组分和金属组分的金属陶瓷材料、Cr
合金（诸如SiCr或NiCr）、Ni合金（诸如NiCr）等等。在金属陶瓷材料中，金属组分可包括Cr合金或Ni合金。如本文所使用，“SiCr”不意在表达化学计
算法，且“SiCr”可指代包括
质量百分比为约10%-50%的Si和质量百分比为约5%-70%的Cr的合金。同样地，如本文所使用，“NiCr”不表达化学计算法，且“NiCr”可指代包括质量百分比约为10%-50%的Ni和质量百分比约为5%-70%的Cr。通过溅射形成的薄膜电阻器可包括组合SiCr或NiCr的其它元素，诸如陶瓷组分和/或微量元素。
[0018] 本文中所述的形成薄膜电阻器的方法尤其可能够达成一个或多个下列优点。溅射的薄膜的属性可被调节而不改变靶材。因此，在特定实施方案中，单个靶材可用来形成具有不同属性的薄膜电阻器。例如，单个靶材可用来通过修改沉积参数而形成具有基本上相同的电阻和不同的TCR值的薄膜电阻器。因此，具有不同属性的薄膜电阻器可在单个腔室中形成，甚至不改变靶。根据本文所述的原理和优点，单个靶材可产生具有单个电阻值和一系列TCR值的薄膜电阻器。
[0019] 图1是适合用于在衬底上形成本文所述的任何薄膜的示例性沉积装置100的示意图。所述沉积设备100被构造用于射频（RF）溅射，其中可在衬底120上沉积来自靶110的材料。衬底120可以是用于容纳靶材的薄膜的任何合适衬底，诸如具有部分制造的集成
电路的
半导体晶片。如所示，靶110可包括根据特定实施方案的SiCr。在一些其它实施方案中，靶110可包括本文所引用的任何靶材，特别是适于制造薄膜电阻器的靶材。
[0020] 惰性气体（诸如氩气）可经由入口132被供应到腔室130。超高
真空泵133可在腔室130中产生适于生成用于RF溅射的等离子的真空。RF溅射可实现极薄膜的均匀沉积，诸如厚度小于约 的膜，例如，厚度为约 的膜。高频RF生成器134和阻抗匹配网络136可用于对靶110供电以从供应到腔室130的惰性气体生成靶等离子135。高频RF生成器134可生成具有任何合适
频率的
信号。在所示沉积装置100中，高频RF生成器134可生成频率为约
13.56MHz的信号。靶等离子135可用作在靶110上生成平均负
电压的
整流器。匹配网络136可包括被构造来补偿变化的阻抗的隔直流（DC）电容器。
[0021] 正充电氩气或其它稀有气体离子可被强烈地吸引到负充电的靶110。正充电的氩气离子可与靶110的表面相碰，逐出靶材110的
原子，诸如SiCr靶材的SiCr原子。RF的电势交替确保维持靶等离子135。溅射可指这种从靶逐出原子而不与正充电的氩气离子相碰。靶材的溅射原子跨腔室130行进到衬底120，其中溅射的原子作为薄膜沉积在衬底120上。
[0022] 偏压等离子145还可通过第二高频RF生成器144和第二匹配网络146在衬底120上生成。偏压等离子145可独立于靶110而生成。如所示，可经由第二匹配网络146将电压施加到
定位有衬底120的
阳极148。生成偏压等离子所施加的电压可以是相对较低的电压。
[0023] 施加到衬底120的偏压电压可调整。例如，可调整施加到衬底120的电压电平。替代地或此外，可调整施加到衬底120的信号功率。举一个实例，可调整施加到衬底120的电压脉冲的占空比。在特定实施方案中，可在从约20伏到100伏范围中选择施加到衬底120的偏压电压。在这些实施方案的一些中，可在从约30伏到50伏的范围中选择施加到衬底的偏压电压。调整偏压等离子可调节被形成在衬底120上的薄膜的属性，诸如TCR。因此，特定衬底偏压可经过选择使得通过在沉积腔室130溅射形成的薄膜具有所要属性，诸如所要TCR值。如此，调整衬底偏压可调节形成在衬底上的薄膜电阻器的TCR。
[0024] 图2是根据实施方案的形成薄膜电阻器的方法200的流程图。所述方法200可在任何合适沉积装置中执行，诸如沉积装置100。所述方法200可在例如应用材料ENDURATM5500、欧瑞康CLUSTERLINE溅射系统、欧瑞康EVOII溅射系统、其修改版等等中执行。举一个实例，所述方法200可以是形成2kΩ薄膜电阻器的过程的一部分。
[0025] 在方框210处，可将衬底定位在沉积腔室中。衬底可以是任何合适的衬底，诸如
硅衬底或其它半导体衬底。在特定实施方案中，可将衬底定位在阳极上。衬底偏压可经由阳极而施加到衬底。
[0026] 在方框220处，可将靶材溅射在衬底上以形成薄膜电阻器。靶材可包括金属陶瓷、Cr合金、Ni合金、SiCr、NiCr等等。溅射可以是非反应性溅射，诸如RF非反应性溅射。溅射可以包括DC溅射或RF溅射。在特定实施方案中，形成在衬底上的薄膜的厚度可以在从约到 的范围中选择。根据这些实施方案中的一些，形成衬底上的薄膜的厚度可在从约 到 的范围或从约 到1000 的范围中选择。溅射可形成根据各个实施方式的约为20个原子厚的薄膜。在方框220处形成的薄膜电阻器可包括例如本文参考图3A和/3B描述的薄膜电阻器的任何特征组合。
[0027] 在方框230处，可在方框220处形成薄膜电阻器后调整沉积参数以调节随后形成的薄膜电阻器的属性。例如，可调整衬底偏压和/或衬底温度。这可控制随后形成的薄膜电阻器的属性，诸如TCR。如此，一个腔室中的单个靶材可用来形成具有一系列TCR值的不同薄膜电阻器。例如，改变衬底偏压和/或衬底温度可调整随后形成的薄膜电阻器的TCR，同时随后形成的薄膜电阻器的电阻和/或电阻率与在方框220处形成的薄膜电阻器基本上相同。两个薄膜电阻器在其各自电阻和/或电阻率改变小于约3%时可具有衬底上相同的电阻和/或电阻率。在特定实施方案中，对于具有基本上相同的电阻和/或电阻率的薄膜电阻器来说，TCR可在从约25ppm/℃到500ppm/℃的范围中的值之间调整。根据这些实施方案中的一些，TCR可在从约0ppm/℃到300ppm/℃的范围中的值之间调整。尽管图2的描述出于说明目的可将TCR称为薄膜电阻器的示例性属性，但是应了解参考TCR描述的原理和优点可应用于其它薄膜电阻器属性，诸如而不限制均匀性、密度或电阻率。
[0028] 根据一些实施方案，可在方框230处调整衬底偏压。例如，可改变施加到衬底的信号的电压和/或功率。改变衬底偏压可导致调节薄膜电阻器的成分和/或密度。调整衬底偏压可导致调节薄膜电阻器的TCR。
[0029] 替代地或此外，可在方框230处调整衬底温度。根据特定实施方案，衬底温度可在从约200℃到1200℃的范围内变化。高温范围内的调节（例如，约500℃或1000℃）可改进属性对温度改变的敏感性。在这些实施方案的一些中，衬底温度可以是至少约600℃，例如，约600℃或1000℃。在另一实施方案中，衬底温度可以是至少约750℃，例如，约750℃或1000℃。在较高衬底温度下形成薄膜电阻器可增加被溅射到衬底上的相同材料的TCR。例如，调整温度可以调节薄膜电阻器的表面迁移率，从而产生随后形成的薄膜电阻器相对于方框
220处形成的薄膜电阻器的调节的TCR。
[0030] 在方框240处，可以通过溅射相同的靶材以调整的衬底偏压和/或衬底温度形成另一薄膜电阻器。形成有调整的衬底偏压和/或衬底温度的薄膜电阻器可另外以与在方框220处形成的薄膜电阻器基本上相同的方式形成。如此，具有相对于先前形成的薄膜电阻器调节的属性的薄膜电阻器可由基本上相同的靶材形成。在方框240处形成的薄膜电阻器可形成在不同于方框220处形成的薄膜电阻器的衬底上。在方框220和240处形成的薄膜电阻器可形成在沉积装置（诸如图1所示的沉积装置100）的相同腔室内。
[0031] 在一些实施方案中，方框230和240处的操作可反复直到识别产生薄膜的所要属性的一个或多个沉积参数。接着可在通过溅射形成的薄膜电阻器的沉积参数和所要属性之间建立关系。例如，可在衬底偏压（和/或衬底温度）和TCR之间建立关系。在本实例中，所述关系可用来选择用于形成具有所要TCR的薄膜电阻器的衬底偏压（和/或衬底温度）。这种关系可以是例如公式、运算法则或查找表。应了解用来选择沉积参数的值的关系可取决于溅射工具和/或其它方法参数。方程式1中提供一个实例关系：
[0032] （方程式1）
[0033] 在方程式1中，TCR可以ppm/℃测量，偏压电压可用伏特表示衬底偏压电压，偏压电压所乘的第一常数（即，方程式1中的0.6）可具有单位 并且从第一常数和偏压电压的乘积所减去的第二常数（即，方程式1中的127）可具有单位ppm/℃。
[0034] 一旦识别导致薄膜电阻器的所要属性（例如，所要TCR值、所要均匀性、所要密度或所要电阻率）的衬底温度，随后便可将靶材溅射到衬底上并且可将衬底加热到所要温度。例如，可将衬底加热到在从约500℃到1000℃的范围中选择的温度，且接着可将材料合金（诸如SiCr或NiCr）溅射在衬底上以形成薄膜电阻器。同样地，一旦识别导致薄膜电阻器的所要属性的衬底偏压，随后即可在所识别的偏压被施加到衬底的同时将靶材溅射到衬底上。
[0035] 识别选定的衬底温度和/或衬底偏压可基于应用先前由反复实验建立的关系。例如，可获得薄膜电阻器的沉积参数（诸如衬底偏压或衬底温度）与属性（诸如TCR）之间的关系。使用所述关系，沉积参数可被设定为对应于所要属性值的选定值。当沉积参数处于选定值时，可将靶材溅射到衬底上以形成具有所要属性值的薄膜电阻器。靶材可以是本文所述的任何靶材，诸如Cr合金或Ni合金。
[0036] 电阻可与由特定靶材形成的薄膜的厚度成反比。调整衬底偏压和/或衬底温度不一定影响薄膜的厚度并且因此不一定影响通过溅射形成的薄膜电阻器的电阻。因此，通过调整衬底偏压和/或衬底温度，单种靶材可产生具有一系列TCR值的薄膜电阻器，并且可按这样完成而基本上不影响电阻（对于给定电阻器几何学而言）或电阻率。
[0037] 图3A和图3B示出了薄膜电阻器300。图3A示出可通过本文所述的任何溅射程序形成的薄膜电阻器300。薄膜电阻器300可通过形成在衬底上的导电特征而电连接到其它电路元件。这些导电特征中的一个或多个还可通过溅射形成。例如，薄膜电阻器300的
接触突片310可通过溅射形成。根据一些实施方案，接触突片310可以是TiW。接触插头320可在接触突片310与
导线330之间提供电连接。接触插头320可通过填充层间
电介质中的过孔（为了清楚起见本说明中将其省略）而形成。导线330可通过溅射而形成。根据多个实施方案，导线330可包括
铝。导线330可以是导向集成电路的其它电路元件的长形线，仅示出部分。
[0038] 图3B示出薄膜电阻器300和在衬底120上并在接触区域外部的相邻层的横截面图。例如，横截面图可表示图3A中所示的相对接触突片310之间的薄膜电阻器300的环境。根据特定实施方案，薄膜电阻器300可布置在
氧化物层350与氮化物层370之间。如图3B所示，氧化物层350可布置在衬底120上方。薄膜电阻器300可布置在氧化物层350上方。氮化物层370可布置在薄膜电阻器上方。根据一些实施方案，薄膜电阻器300可具有在从约 到的范围中选择的厚度。氧化物层350可具有例如从约 到 的范围中选
择的厚度。氮化物层370可具有例如从约 到 的厚度。举一个实例，20kΩ薄
膜电阻器可包括厚度在约 和 之间并布置在厚度为约 的氧化物层和
厚度为约 的氮化物层之间的SiCr层。应了解这些层可具有所要应用的任何合适厚度。例如，材料、宽度和长度基本相同但厚度不同的薄膜电阻器可具有不同的电阻值，这是因为电阻可与薄膜的厚度成反比。举一个实例，由基本相同的材料形成且具有基本相同的宽度和长度、厚度分别为 和 的薄膜电阻器可分别具有1kΩ、500Ω和
100Ω的电阻。薄膜电阻器300可具有无论何处都为例如从毫欧姆到兆欧姆的电阻。在特定实施方式中，薄膜电阻器300的电阻可从约100Ω到20kΩ的范围中选择。
[0039] 在描述和
权利要求书各处，除非上下文另有明确要求，否则词“包括（comprise,comprising,include,including）等等将被解释为包括的意思，与排除或详尽的意思相对；也就是说，意为“包括但不限于”。如本文一般所使用，词“耦接”或“连接”是指可直接连接，或通过一个或多个中间元件连接的两个或更多个元件。此外，当在本
申请中使用时，词“本文”、“上文”、“下文”和具有类似重要性的词应将本申请指代为整体且非指代为本申请的任何特定部分。如果上下文允许，详细描述中使用单数或复数的词还可分别包括复数或单数。
参考两个或更多个条目清单的词“或”意在涵盖下列对所述词的全部理解：清单中的任何条目、清单中的全部条目，和清单中的任何条目组合。
[0040] 此外，除非另有具体指示，或否则在上下文中被理解为如所用般，本文所述的条件语言，其中诸如“可能（can,could,might,may）”、“例如（e.g.,for example）”、诸如（such as）等等，一般意在表达特定实施方案包括而其它实施方案不包括特定特征、元件和/或状态。因此，此类条件语言一般不意在暗指一个或多个实施方案无论如何需要特征、元件和/或状态或一个或多个实施方案必须包括用于决定是否在任何特定实施方案中包括这些特征、元件和/或状态并且将对其进行执行的逻辑。
[0041] 本文提供的本发明的教导可应用于其它系统，不一定应用于上述系统。上述各个实施方案的元件和作用可组合来提供其它实施方案。本文所论述的方法的作用可根据需要以任何顺序执行。而且，本文所论述的方法的作用可根据需要连续或平行执行。
[0042] 尽管已经描述了本发明的特定实施方案，但是这些实施方案仅以举例的方式提出，且不意在限制本公开内容的范畴。实际上，本文所述的新颖方法和系统可以多种其它形式具体实施。例如，应了解本文所论述的原理和优点可以有关于通过溅射沉积薄膜的任何合适方法使用。此外，可在本文所述的方法和系统的形式上作出各种省略、替代和变更，而不背离本公开内容的精神。随附权利要求书和其等效物意在涵盖如将落在本公开内容的范畴和精神内的这类形式或修改。因此，本发明的范畴通过参考权利要求书来界定。
