用于集成电路的可调电阻薄膜电阻器的制作方法

用于集成电路的可调电阻薄膜电阻器


背景技术：

1.在包括模拟集成电路(ic)在内的ic中，电阻器是用于实现电压调节、射频(rf)部件的采用和其他用途的重要部件。当前，可以在此类背景下实施薄膜电阻器。然而，在给定固定膜厚度和当前材料系的情况下，可获得的薄层电阻的变化仅为大约50％。因此，在部署中，通常使此类薄膜电阻器的宽度或长度发生变化，从而在电阻器的电极之间获得预期电阻。尽管可以使薄膜电阻器的厚度发生变化，以调节电阻器，但是这样的厚度变化带来了其他问题，包括后续工艺(尤其是干法蚀刻和平面化集成工艺)的复杂性。
2.希望具有调整或调节膜电阻的能力，从而为ic内的薄膜电阻器提供设计灵活性，所述ic例如是模拟ic应用、纳米尺度量子电路应用以及其他应用。正是针对这些以及其他考虑事项，需要本文介绍的改进。随着实施薄膜电阻器的期望变得越来越普遍，这样的改进可能变得至关重要。
附图说明
3.在附图中通过举例方式而非通过限制方式对本文描述的素材给出了举例说明。为了图示的简单和清晰起见，图中所示元件未必是按比例绘制的。例如，为了清楚起见，某些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大。此外，在认为适当的地方，在各附图之间采用重复的附图标记来表示对应或类似的元件。在附图中：
4.图1是包括薄膜电阻器的集成电路结构的截面图；
5.图2是图1的集成电路结构的另一截面图；
6.图3是包括薄膜电阻器和处于集成电路结构内的不同层级上的一个或多个额外薄膜电阻器的集成电路结构的截面图；
7.图4是说明用于形成具有薄膜电阻器的集成电路结构的方法的流程图；
8.图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12是伴随着图4的方法中的选定制作操作的执行的示例性集成电路结构的截面图；
9.图13是采用具有薄膜电阻器的器件的移动计算平台的例示图；以及
10.图14是全部根据本公开的至少一些实施方式布置的计算装置的功能框图。
具体实施方式
11.现在将参考附图描述一个或多个实施例或实施方式。虽然对具体配置和布置进行了讨论，但应当理解，这只是出于例示目的而进行的。本领域技术人员将认识到可以使用其他配置和布置而不脱离本说明书的精神和范围。对于本领域技术人员而言，显然还可以将本文描述的技术和/或布置用到除了本文描述的之外的各种各样的其他系统和应用中。
12.在下面的详细描述中将参考形成了其部分的附图，其中，可以通篇以类似的附图标记表示类似的部分，以指示对应或者相似的元件。应当认识到，为了图示的简单和/或清晰起见，图中所示元件未必是按比例绘制的。例如，为了清楚起见，所述元件中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大。此外，应当理解，可以采用其他实施例并且可以做出结
构和/或逻辑上的改变，而不脱离所要求保护的主题的范围。还应当指出，方向和参照，例如，上、下、顶部、底部、之上、之下等等可以用于促进对附图和实施例的讨论，而并非意在限制所要求保护的主题的应用。因此，不应从限定的意义上理解下文的详细描述，并且所要求保护的主题的范围由所附权利要求及其等价体限定。
13.在下文的描述中将阐述很多细节。但是，对本领域技术人员将显而易见的是，可以在无需这些具体细节的情况下实践本发明。在一些情况下，公知的方法和装置被以方框图的形式而非详尽的方式示出，以便避免对本发明造成模糊。整个说明书中所提到的“实施例”或者“一个实施例”意味着结合实施例所描述的具体特征、结构、功能或特点包含在本发明的至少一个实施例中。因而，在本说明书中各处出现短语“在实施例中”或“在一个实施例中”未必是指本发明的相同实施例。此外，可以在一个或多个实施例中按照任何适当方式使具体特征、结构、功能或特点相结合。例如，在与第一实施例和第二实施例相关联的具体特征、结构、功能或特点不相互排斥的任何地方，均可以使这两个实施例相结合。
14.如本发明的说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一(a)”,“一个(an)”以及“所述(the)”意在还包含复数形式，除非上下文另行做出明确指示。还将理解的是，本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联地列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。
15.术语“耦接”和“连接”连同它们的派生词在本文中可以用于描述部件之间的结构关系。应当理解，这些术语并非意在彼此同义。相反，在具体的实施例中，“连接”可以用于指示两个或更多元件相互直接物理或电接触。“耦接”可以用于指示两个或更多元件相互直接或者间接(具有在它们之间的其他居间元件)物理或电接触，以及/或者两个或更多元件相互协同操作或交互(例如，就像处于因果关系中)。
16.如文中采用的术语“在
……
之上”、“在
……
之下”、“在
……
之间”、“在
……
上”等是指一个材料层或部件相对于其他层或部件的相对位置。例如，设置在另一层之上或者之下的一层可以与另一层直接接触，或者可以具有一个或多个居间层。此外，设置在两层之间的一层可以与两层直接接触，或者可以具有一个或多个居间层。相比之下，位于第二层“上”的第一层则与第二层直接接触。类似地，除非另行明确指出，否则设置在两个特征之间的一个特征可以与相邻特征直接接触，或者可以具有一个或多个居间特征。术语“直接相邻”是指这样的特征直接接触。此外，术语“基本上”、“接近”、“大致”、“近于”和“大约”一般是指处于目标值的+/-10％以内。本文采用的术语“层”可以包括单一材料或者多种材料。如本说明书和权利要求中通篇使用的，通过术语
“……
中的至少一个”或
“……
中的一者或多者”联结的项的列举可以指所列举项的任何组合。例如，短语“a、b或c中的至少一个”可以指a；b；c；a和b；a和c；b和c；或a、b和c。
17.本文描述了涉及可调电阻薄膜电阻器，且尤其涉及薄膜电阻器金属氧化物电阻器的集成电路结构、器件结构、设备、计算平台和方法。
18.如上文所述，调整或调节薄膜晶体管应用中的膜电阻从而可以在不改变电阻器的电阻薄膜的厚度的情况下调节电阻可以是有利的。在一些实施例中，一种薄膜电阻器包括薄膜电阻元件，所述薄膜电阻元件包括铟、氧和第二金属元素(例如，除了铟元素之外)。如本文所使用的，术语“金属元素”包括具有作为热和电的良好导体的对应材料的任何元素。金属元素包括大部分元素，并且包括碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属、镧系元素和
锕系元素。在一些实施例中，第二金属元素是铝、镁或铪中的一者，其中，铝尤其有利，尽管可以使用任何金属。在一些实施例中，第二金属元素是以下中的一种：银、铜、金、钨、锌、钴、镍、钌、铂、锡、镓、铅、钛、锰、锗、铝、镁或铪。
19.如所讨论的，薄膜电阻元件包括铟、氧和第二金属元素。如本文所使用的，术语“电阻”表示具有处于20000ohm/sq和1000ohm/sq之间的薄层电阻或者处于大约0.001ohm
·
cm和0.2ohm
·
cm之间的其它电阻率测量量的材料。薄膜电阻元件的铟、氧和第二金属元素可以被结合成此类材料的合金，其可以被表征为in
xo1-x-y
mey，其中，me用于表示任何金属元素。第二金属元素的浓度(按百分比)可以是任何适当的量。在一些实施例中，该浓度低于30％(因为超过30％将使得该膜成为绝缘体)。在一些实施例中，铟和氧的浓度大致相同。例如，在给定y的情况下，铟和氧的浓度可以是(1-y)/2。
20.在一些实施例中，包括包含铟、氧和第二金属元素的薄膜电阻元件的电阻器被结合到集成电路器件中，使得该电阻器是后端电阻器(例如，形成在该集成电路器件的高层级的金属化层级上)。此外，该集成电路器件可以包括另一前端电阻器，其包括相同材料系或不同材料系。在一些实施例中，前端电阻器包括作为金属薄膜的薄膜电阻。在一些实施例中，该金属薄膜包括氮化钛、钨或氮化钽之一。需要指出的是，前端电阻器可能不需要与后端电阻器一样的调节。
21.如所讨论的，本文关于薄膜电阻元件讨论的材料系(即，铟、氧和第二金属元素)基于所选择的第二金属元素和第二金属元素的浓度，提供了薄膜电阻元件的电阻的广泛变化。在使用铝作为第二金属元素的示例的情况下，从几乎不使用铝(例如，1％、0.1％或更低)到使用30％的铝可以使薄层电阻发生50x或更大的变化。例如，对于没有铝(并且仅使用氧化铟)的情况，获得了大约1800ohm/sq的电阻率，并且就30％的铝而言，获得了大约14000ohm/sq的薄层电阻。此外，通过使铝的量从0到30％变化，在相同的薄膜电阻元件宽度、长度和(重要的)厚度上获得了可变电阻。例如，在给定用于制造包括具有薄膜电阻元件的电阻器的集成电路器件的工艺的情况下，尤为有利的是能够在不改变薄膜电阻元件的厚度的情况下改变或调节电阻，因为这样的厚度变化将对工艺集成，尤其对蚀刻和平面化操作造成不利影响。也就是说，工艺流程可以是针对特定厚度优化的，并且任何变化都将导致重新优化的困难，或者在极端情况下导致设备更新。
22.如本文所讨论的，通过将不同金属元素结合到基于氧化物的薄膜(例如，基于氧化铟的薄膜)内而提供了可调电阻薄膜电阻器。形成基于氧化物的薄膜电阻器的工艺流有利地能够使用工艺流并以相同膜厚度来改变电阻。在一些实施例中，第二金属元素的结合是通过膜沉积实现的。需要指出的是，这样的技术以低工艺复杂性提供了包括高电阻率的宽范围的电阻。本文讨论的基于氧化物的薄膜具有通过原位掺杂调节电阻的能力，从而可以获得从低电阻到高电阻的电阻值变化。此外，薄膜电阻元件直到400℃都有利地保持稳定。
23.图1是根据本公开的至少一些实施方式布置的包括薄膜电阻器116的集成电路结构100的截面图，并且图2是包括薄膜电阻器116的集成电路结构100的另一截面图。如图所示，图2提供了朝负z方向的沿图1中的a-a平面取得的图示。集成电路结构100还可以被表征为器件结构或者简言之的器件。如图1中所示，集成电路结构100包括具有任何数量的晶体管103(被简单地例示为图1中的块，或者替代性地，被标示为103的元件可以是晶体管栅极)的器件层101以及具有处于电介质层或材料内的任何数量(例如，x+1)的金属化层级102的
金属化层级102，在图1中将所述电介质层或材料标示为包括电介质层106、107、108、110，尽管可以采用任何数量的电介质层。金属化层级102可以包括金属线层级以及处于其间的对金属线层级进行互连的通孔层级。例如，金属化层级102可以包括5个、6个、7个或8个每者通过对应的通孔层级互连的金属线层级。
24.如图所示，金属化层级102通过对应的通孔或触点耦接至任何数量的晶体管103，所述通孔或触点例如是触点115，其将金属化层级105(例如，金属1，m1)的金属线耦接至晶体管103中的至少一者的栅极。在其他金属线与晶体管103的栅极、源极和漏极之间提供类似的触点，以形成集成电路结构100的电路系统的部分。此外，金属化层级105互连至直到金属化层级109(例如，金属x，mx)的任何数量的居间金属化层级，而金属化层级109又互连至金属化层级114(例如，金属x+1，mx+1)。如所讨论的，这样的互连是通过通孔(未示出)提供的，并且提供了集成电路结构100的电路系统的额外部分。
25.尽管关于仅包括晶体管103的器件层进行了说明，但是可以采用任何类型的器件。此外，晶体管103可以是平面的或者非平面的，并且它们可以采用任何适当的材料系。器件层101可以处于衬底(例如，半导体衬底)上或内。例如，器件层101或衬底可以包括形成于半导体衬底材料内的任何数量和类型的半导体器件。在一些示例中，器件层101或衬底包括半导体材料，诸如单晶硅(si)、锗(ge)、硅锗(sige)、基于iii-v族材料的材料(例如，砷化镓(gaas))、碳化硅(sic)、蓝宝石(al2o3)、或其任何组合。器件层101内的半导体器件可以包括晶体管、存储器件、电容器、电阻器、光电器件、开关、或者任何其他有源或无源电子器件。
26.如所讨论的，器件层101和金属化层级102至少部分地被电介质材料或电介质层(诸如电介质层104、106、107、108、110)包围。电介质层104、106、107、108、110可以包括电介质材料的任何组合或者可以包括单一电介质材料。电介质层104、106、107、108、110提供器件层101的器件、金属化层级102、通孔等之间的电隔离。在一些实施例中，电介质层104、106、107、108、110包括氧化铝(al2o3)、氧化硅(sio)、氮化硅(sin)、氮氧化硅(sion)、氮碳化硅(sicn)或其组合。
27.如所讨论的，集成电路结构100进一步包括薄膜电阻器116。尽管为了介绍的清楚起见采用单个薄膜电阻器116进行了说明，但是可以在集成电路结构100内包含任何数量的薄膜电阻器116。例如，每一薄膜电阻器116可以包括相同的电阻薄膜111材料系和厚度以及其电阻薄膜元件之间的长度和宽度的任何变化。
28.如图所示，薄膜电阻器116包括电阻薄膜111和电极112、113或者仅包括电阻薄膜111。在一些实施例中，电极112、113是金属化层级102的通孔层的部分。在一些实施例中，电极112、113是独立于金属化层级102的通孔层的通孔。电极112、113可以包括任何适当的导电或电阻材料。在一些实施例中，电极112、113包括一种或多种金属。在一些实施例中，电极112、113包括铜或钨。如关于图2所示，在一些实施例中，电极112、113具有圆形截面。然而，可以采用任何适当截面形状。
29.电阻薄膜111(或薄膜元件)及其薄层电阻和电阻特性主要限定了薄膜电阻器116的电阻和性能特点。此外，电阻和性能特点以薄膜电阻器116的厚度t、宽度w和长度l为基础。例如，薄膜电阻器116的电阻可以与电阻薄膜111的长度成正比，并且可以与电阻薄膜111的截面积(即wxt)成反比。薄膜电阻器116的厚度t、宽度w和长度l可以是取决于应用的任何适当值。在一些实施例中，电阻薄膜111的厚度t处于5到15nm的范围内。在一些实施例
中，电阻薄膜111的厚度t处于5到10nm的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111的厚度t处于6到8nm的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111的厚度t不超过10nm。具体而言，大约10nm的厚度可以有利于提供宽范围的电阻率，同时不会在集成电路结构100中提供大的形貌。这样的厚度可以是使用任何适当的一种或多种技术测量的，例如，单个位置上的厚度或者多个位置上的厚度的平均值。
30.此外，电阻薄膜111的宽度w和长度l可以依据预期电阻和其他性能特点而发生变化。参考图2，在一些实施例中，电阻薄膜111的宽度w处于50到300nm的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111的宽度w处于100到200nm的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111的宽度w处于150到200nm的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111的长度l为微米量级。在一些实施例中，电阻薄膜111的长度l处于0.5到10微米的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111的长度l处于1到5微米的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111的长度l处于3到10微米的范围内。
31.如所讨论的，采用电阻薄膜111的材料系以提供电阻薄膜111的宽范围的电阻率。电阻薄膜111可以包括基于任何适当金属氧化物的薄膜。在一些实施例中，电阻薄膜111是包括金属氧化物基础和包含在该基础内的第二金属元素的合金。在一些实施例中，该金属氧化物基础是氧化铟。在一些实施例中，该金属氧化物基础是氧化镓。可以使用其他金属氧化物基础。如没有第二金属元素，该材料具有最低的对应电阻，而第二金属元素的递增添加将降低材料系中的电阻。第二金属元素的浓度可以是任何适当值，例如，处于0.1％到30％的范围内的浓度。需要指出的是，可以对第二金属元素加以选择并且采用其来改变薄膜电阻器116的预期电阻和其他性能特点。
32.在一些实施例中，电阻薄膜111是铟、氧和第二金属元素的合金。如所讨论的，可以将这样的材料系表征为以下合金：in
xo1-x-y
mey，其中，me用于表示第二金属元素。在一些实施例中，也可以使用一种或多种额外的金属元素。在一些实施例中，第二金属元素是从碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属、镧系元素和锕系元素中选出的任何元素。在一些实施例中，第二金属元素是以下中的一种：钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡、镭、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铂、金、镓、铊、锡、铅、铋。在一些实施例中，第二金属元素是铝、镁或铪中的一种，其中，铝尤其有利。
33.第二金属元素的浓度(按百分比)可以是任何适当的量。在一些实施例中，第二金属元素的浓度低于30％。第二金属元素的浓度不超过30％。此外，改变该浓度将改变电阻薄膜111的特征电阻。在一些实施例中，第二金属元素的浓度处于0.01到2％的范围内。在一些实施例中，第二金属元素的浓度处于1到5％的范围内。在一些实施例中，第二金属元素的浓度处于5％到10％的范围内。第二金属元素的浓度处于10％到15％的范围内。在一些实施例中，第二金属元素的浓度处于15到20％的范围内。在一些实施例中，第二金属元素的浓度处于20到25％的范围内。在一些实施例中，第二金属元素的浓度处于25到30％的范围内。在一些实施例中，基础金属氧化物的元素(例如，铟和氧)的浓度是大致相同的。例如，假定y是第二金属元素的浓度(或者第二金属元素的总浓度)，那么金属氧化物的金属元素和金属氧化物的氧的浓度可以是大约相同的(例如，(1-y)/2)。
34.使用电阻薄膜111的所讨论特点(即，宽度、长度、基础金属氧化物的选择、一种或多种额外金属元素的选择、以及一个或多个额外金属元素浓度的选择)，可获得宽范围的电
阻。需要指出的是，这样的变化有利地可在无需改变厚度的情况下获得。此外，即使除了一个或多个额外金属元素浓度中的浓度以外的很多或全部参数都是固定的，仍然可基于改变额外金属元素的浓度获得宽范围的电阻。
35.例如，在给定包括铟和氧的基础金属氧化物(例如，氧化铟合金)的情况下，在选择第二金属元素之后，可基于改变该第二金属元素的浓度而获得50x或更高的电阻变化。在一些实施例中，采用包括铟和氧的基础金属氧化物，并且第二金属元素是铝，从而将in
xo1-x-y
aly材料系用于电阻薄膜111。在这样的背景下，通过使铝的浓度从0.1％(或更低)到30％变化，将在不改变厚度的情况下获得超过5x的电阻变化。在一些实施例中，电阻薄膜111包括铟、氧和铝，其中，铝浓度处于电阻薄膜111的0.1％到30％的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111包括铟、氧和铝，其中，铝浓度处于电阻薄膜111的5％到30％的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111包括铟、氧和铝，其中，铝浓度处于电阻薄膜111的5％到10％的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111包括铟、氧和铝，其中，铝浓度处于电阻薄膜111的10％到20％的范围内。在一些实施例中，电阻薄膜111包括铟、氧和铝，其中，铝浓度处于电阻薄膜111的20％到30％的范围内。
36.现在将转向对任何数量的薄膜电阻器116的部署的讨论，每一薄膜电阻器116处于同一材料层级(例如，在金属化层级102内的同一层级)上，并且其他薄膜电阻器处于集成电路结构100内的一个或多个不同材料层级上。
37.图3是根据本公开的至少一些实施方式布置的集成电路结构100的截面图，该集成电路结构100包括处于集成电路结构100内的不同层级上的一个或多个额外薄膜电阻器以及薄膜电阻器116。如图1和图3两者中所示，薄膜电阻器116可以位于金属化层级114(例如，金属x+1，mx+1)与金属化层级109(例如，金属x，mx)之间，并且耦接至金属化层级114。然而，薄膜电阻器116可以位于金属化层级102内的任何位置。例如，薄膜电阻器116可以位于金属化层级102中的任何金属化层级之间，或者薄膜电阻器116可以位于金属化层级105(例如，金属1，m1)与器件层101之间。要指出的是，如本文所使用的，对于层级等而言，术语“直接处于
……
之间”是指其间没有居间层级。例如，如果没有其他器件层或金属化层级介于电阻器与相关层或层级之间，则该电阻器直接位于器件层101和金属化层级105之间，尽管其他材料或结构(例如，电介质或通孔)可以介于其间。
38.如图3中所示，集成电路结构100还包括薄膜电阻器310和薄膜电阻器311之一或两者。薄膜电阻器310包括电极302、303以及电阻薄膜301(或薄膜元件)，并且薄膜电阻器311包括电极305、306以及电阻薄膜304(或薄膜元件)。电极302、303、305、306可以具有本文关于电极112、113讨论的任何特点。此外，电阻薄膜301、304可以具有本文关于电阻薄膜111讨论的任何特点。在一些实施例中，薄膜电阻器310和薄膜电阻器311相对于薄膜电阻器116具有较低薄层电阻值。
39.在一些实施例中，电阻薄膜301、304采用与电阻薄膜111相同的材料系(即，相同的基础金属氧化物和相同的第二金属元素)，具有相同或不同特点。例如，电阻薄膜301、304之一或两者可以相对于电阻薄膜111具有相同厚度(即，t1＝t2＝t3)，并具有相同的第二金属元素浓度以及相同长度和/或宽度(未示出)。替代性地，电阻薄膜301、304可以具有不同特点。在一些实施例中，厚度随着金属化层级的升高而增大(即，t2《t3《t1)。在一些实施例中，第二金属元素的浓度随着金属化层级的提高而增大，使得电阻薄膜301内的第二金属元素
的浓度低于电阻薄膜304内的第二金属元素的浓度，而电阻薄膜304内的第二金属元素的浓度又低于电阻薄膜111内的第二金属元素的浓度。要指出的是，这样的变化可以为集成电路结构100提供改善的设计特点。
40.替代性地，电阻薄膜301、304之一或两者可以相对于电阻薄膜111采用不同的材料系。例如，针对电阻薄膜111讨论的材料系对于后端薄膜电阻器可以是有利的，而对于其他薄膜电阻器，且尤其是薄膜电阻器310是不利的。需要指出的是，在电阻薄膜111中使用的材料接近晶体管103可能是不合乎需求的，因为这些材料可能从电阻薄膜301向晶体管103迁移，并且对其性能造成不利影响，并且在极端情况下可能导致它们不起作用。
41.在一些实施例中，电阻薄膜301、304之一或两者(并且尤其是电阻薄膜301)采用金属薄膜材料。在一些实施例中，该金属薄膜是氮化钛，使得电阻薄膜301包括钛和氮。在一些实施例中，薄膜是钨。在一些实施例中，薄膜是氮化钽，使得电阻薄膜301包括钽和氮。也可以使用此类材料的组合。还应当指出，电阻薄膜111、301、304中的任何电阻薄膜可以包括势垒层或者被势垒层包围，以减少迁移，提高粘合度等。
42.如图1和图3两者中所示，在一些实施例中，金属化层级102包括至少三个金属化层级105、109、114，并且薄膜电阻器116处于包括金属化层级105、109的至少两个金属化层级以上。薄膜电阻器116可以处于任何数量的金属化层级(例如，4个、5个、6个或更多金属化层级)以上。此外，尽管被例示为处于至少一个金属化层级114以下，但是薄膜电阻器116可以处于两个或更多层级以下，或者薄膜电阻器116可以处于最终金属化层级以上。
43.如图3中所示，在一些实施例中，薄膜电阻器310处于第一金属化层级105以下(即，按照从晶体管103朝z方向延伸的顺序定义第一、第二、第三等)，并且直接处于金属化层级105和器件层101之间，使得在金属化层级105和器件层101之间没有额外金属化层级。在一些实施例中，在这样的配置中，薄膜电阻器310采用金属薄膜(例如，氮化钛、钨或氮化钽)，而没有本文讨论的基于氧化铟外加额外金属元素的材料系。此外，薄膜电阻器311和薄膜电阻器116处于金属化层级105以上。薄膜电阻器311可以直接处于金属化层级105以上(例如，处于第一和第二金属化层级之间)或者处于第一、第二、第三等金属化层级中的任何金属化层级以上。薄膜电阻器116直接处于金属化层级109以上并且直接处于金属化层级114以下。在一些实施例中，金属化层级109是集成电路结构100的倒数第二个金属化层级，并且金属化层级114是最后一个金属化层级(例如，在钝化部件、接合焊盘等之前)。
44.可以出于任何目的将集成电路结构100用到任何适当器件封装、平台等中。在一些实施例中，集成电路结构100是模拟集成电路的部分。例如，本文讨论的电阻器和电阻器系统可以被有利地用到稳压器电路或射频(rf)电路中，尽管可以在任何适当的背景下使用这些电阻器和电阻器系统。在一些实施例中，一种系统或装置(例如，计算系统或电子装置)包括电源和集成电路结构100。下文将进一步讨论此类系统。需要指出的是，集成电路结构100可以被用到本文讨论的系统或装置的任何适当部件中。如所讨论的，在一些实施例中，集成电路结构100包括处于器件层101内的任何数量的晶体管103、包括电阻薄膜111使得电阻薄膜111包括铟、氧和第二金属元素的任何数量的电阻器116、以及分别包括电阻薄膜301、304的任何数量的电阻器310、311。电阻薄膜301、304可以包括与电阻薄膜111相同或类似的材料系，或者它们可以是不同的。需要指出的是，电阻薄膜111、301、304可以包括本文关于任何电阻薄膜讨论的任何材料特点。
45.现在将转向对用于形成具有基础金属氧化物材料和额外金属元素的薄膜电阻器的方法的讨论。将关于薄膜电阻器116的形成对这样的技术进行说明。然而，可以使用所讨论的技术形成任何或全部的薄膜电阻器116、310、311。
46.图4是说明根据本公开的至少一些实施方式布置的用于形成具有薄膜电阻器的集成电路结构的方法400的流程图。图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12是根据本公开的至少一些实施方式布置的伴随方法400中的选定制作操作的执行的示例性集成电路结构的截面图。
47.如图4中所示，方法400开始于操作401，其中，接收用于处理的结构。所接收到的结构是可以形成于衬底晶圆上的部分制作的结构。器件层形成于该衬底晶圆内、上和/或之上。该器件层可以包括本文讨论的任何器件，诸如晶体管、存储器件、电容器、电阻器、光电器件、开关或者任何其他有源或无源电子器件。所接收到的结构可以进一步包括处于器件层之上的一个或多个金属化层。在一些实施例中，在器件层之上不形成金属化层。这样的器件层和金属化层可以使用本领域已知的任何适当的一种或多种技术来形成。
48.图5示出了包括处于衬底502内、上和/或之上的晶体管103的示例性集成电路结构501。衬底502可以包括用于形成晶体管103的任何适当的一种或多种材料，包括诸如单晶硅、锗、硅锗、基于iii-v族材料的材料(例如，砷化镓)、碳化硅、蓝宝石或其任何组合的半导体材料。如所讨论的，尽管关于晶体管103进行了说明，但是器件层101可以包括晶体管、存储器件、电容器、电阻器、光电器件、开关、或者任何其他有源或无源电子器件。
49.集成电路结构501进一步包括金属化层级，其包括金属化层级105、金属化层级109和任何居间金属化层级。如所讨论的，这样的金属化层级的每者包括任何数量的导电迹线或特征，以提供对电路系统布线和其他用途。集成电路结构501还包括薄膜电阻器310、311，它们可以具有本文讨论的任何特点。此外，薄膜电阻器310、311可以是使用方法400生成的。在一些实施例中，薄膜电阻器310、311包括关于方法400讨论的材料系。在其他实施例中，采用本文讨论的其他材料系。在这样的实施例中，可以关于操作402对方法400进行修改，以形成用于薄膜电阻器310、311的适当材料。尽管关于包括薄膜电阻器310、311的集成电路结构501进行了说明，但是在一些实施例中，没有薄膜电阻器310、311之一或两者。
50.此类金属化层级和电阻器处于包括电介质层104、106、107、108的电介质材料层或电介质材料内。此类电介质层104、106、107、108可以包括任何适当的电介质材料，诸如氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮碳化硅、或其组合。此类电介质层104、106、107、108和金属化层可以使用任何适当的一种或多种技术来形成，诸如双重金属镶嵌技术、沉积和图案化技术等。需要指出的是，在所说明的实施例中，集成电路结构501具有处于其顶表面503处的电介质层108，从而可以在提供与集成电路结构501的其他导电特征的电隔离的电介质层上形成后续薄膜电阻元件。在这样的实施例中，接下来从薄膜电阻元件的顶部实现与薄膜电阻元件的耦接。在其他实施例中，可以在集成电路结构501的顶表面503处提供一个或多个金属特征(例如，通孔)，从而使薄膜电阻元件形成于金属特征上并且由此提供电耦接。
51.返回图4，方法400在操作402，其中，形成电阻薄膜，使得电阻薄膜包括金属氧化物基础材料和第二金属元素。尽管关于铟、氧和第二金属元素(例如，具有第二金属元素的氧化铟基础：in
xo1-x-y
mey)进行了说明，但是可以采用本文讨论的任何基础金属和氧以及第二金属元素材料。此外，第二金属元素可以是本文讨论的任何第二金属元素。在一些实施例
中，第二金属元素为铝。在一些实施例中，第二金属元素为镁。在一些实施例中，第二金属元素为铪。在一些实施例中，采用多种第二金属元素。在一些实施例中，电阻薄膜包括铟、氧、铝和镁。在一些实施例中，电阻薄膜包括铟、氧、铝和铪。在一些实施例中，电阻薄膜包括铟、氧、镁和铪。可基于本文讨论的材料获得其他组合。
52.电阻薄膜可以是使用任何适当的一种或多种技术形成的，诸如沉积技术，包括化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)或物理气相沉积(pvd)。在一些实施例中，电阻薄膜是通过采用共溅射的pvd形成的，所述共溅射使用两种靶材：包括基础金属元素和氧的第一靶材以及包括第二金属元素和氧的第二靶材。此类技术在控制电阻薄膜中的第二金属的浓度的情况下提供了对基础金属和第二金属的原位包含。基础金属可以是本文讨论的任何材料，例如，铟。第二金属元素也可以是本文讨论的任何第二金属元素，诸如铝、镁或铪。在一些实施例中，pvd共溅射采用包括铟和氧的第一靶材以及包括铝、镁或铪以及氧的第二靶材。在第二金属为铝的背景下，pvd共溅射采用包括铟和氧的靶材以及包括铝和氧的另一靶材。
53.需要指出的是，该电阻薄膜提供了基于氧化物的薄膜，其能够通过原位掺杂对电阻进行调制，从而使该膜的电阻值从低电阻改变到高电阻，具体取决于第二金属元素的浓度。直到400℃，该电阻薄膜都可跨越改变电阻所需的不同掺杂浓度(例如，从0.1％到30％的第二金属元素)保持热稳定。在一些实施例中，在300℃以不低于3nm的厚度沉积的电阻薄膜在400℃的处理之后未表现出结构变化。因此，在被用于集成电路结构中所需的热预算内，电阻薄膜提供了宽范围的薄层电阻率值。此外，原位掺杂在基于氧化物的薄膜电阻器中提供了均匀的掺杂分布，并且消除了由于成分差异导致的电阻变化。也就是说，影响所得到的薄膜电阻器中的电阻变化的因素主要来自于薄膜电阻器本身的尺寸。再者，本文讨论的基于氧化物的薄膜电阻器形成技术提供了低的厚度和图案变化，使得电阻变化再次很小。
54.图6示出了形成电阻薄膜602之后的与集成电路结构501相似的示例性集成电路结构601。如图所示，电阻薄膜602基本上共形地形成于顶表面503之上。电阻薄膜602可以包括本文讨论的任何材料系和成分。此外，电阻薄膜602可以具有本文关于电阻薄膜111讨论的任何厚度。例如，电阻薄膜602的厚度可以处于5到15nm的范围内，处于5到10nm的范围内，处于6到8nm的范围内、或者不超过10nm。在一些实施例中，电阻薄膜602的厚度处于8到12nm的范围内。如所讨论的，通过改变电阻薄膜602的成分，并且尤其是改变第二金属元素的浓度，可以在基本上不改变电阻薄膜602的厚度的情况下提供不同的电阻。这样的技术是有利的，因为对于所得到的集成电路结构而言，可以在无需改变厚度并且无需对应的工艺变化的情况下部署薄层电阻的变化。
55.参考图4，方法400在操作403，其中，对电阻薄膜图案化，以形成任何数量和形状的电阻薄膜元件。例如，尽管关于基本上为矩形(即，在x-y平面内的截面中)的电阻薄膜元件进行了说明，但是可以采用任何形状。具体而言，可以在该集成电路结构的其他电路系统之间对此类电阻薄膜元件进行布线。可以使用任何适当的一种或多种技术对电阻薄膜图案化，诸如光刻和蚀刻技术(例如，减材图案化)。
56.图7示出了形成图案化抗蚀剂层702之后的与集成电路结构601相似的示例性集成电路结构701。如图所示，图案化抗蚀剂层702形成于电阻薄膜602上，并且包括与所产生的电阻薄膜元件的预期形状匹配的图案。图案化抗蚀剂层702是使用任何适当的一种或多种
405形成的薄膜电阻器可以处于任何层级的金属化层级和操作406内。在一些实施例中，操作406包括在薄膜电阻器以上形成额外的金属化层级(和对应的通孔层级)。
63.图12示出了形成金属化层级114之后的与集成电路结构1101相似的示例性集成电路结构1201。金属化层级114可以是使用任何适当的一种或多种技术形成的。在一些实施例中，在集成电路结构1201的顶表面1202上形成金属化层级114的体块材料，并且使用减材光刻对体块材料图案化，以形成金属化层级114。在一些实施例中，使用双重金属镶嵌技术形成具有电极112、113(以及其它任选的到较低金属化层级的通孔)的金属化层级114。在这样的实施例中，集成电路结构1201还可以包括与金属化层级114相邻的电介质层，该电介质层具有基本上与金属化层级114的顶表面1203对齐的顶表面。
64.图13是根据本公开的至少一些实施方式布置的采用具有薄膜电阻器的器件的移动计算平台1300的例示图。可以由移动计算平台1300的任何部件实施具有包括本文讨论的任何特点的薄膜电阻器(例如，薄膜电阻器116)的任何管芯或器件。移动计算平台1300可以是被配置为用于电子数据显示、电子数据处理或无线电子数据传输等的每者的任何便携式装置。例如，移动计算平台1300可以是平板电脑、智能电话、上网本、膝上型电脑等中的任何一者，并且可以包括显示屏1305、芯片级(soc)或封装级集成系统1310和电池1315，所述显示屏1305在示例性实施例中为触摸屏(例如，电容式、电感式、电阻式等触摸屏)。电池1315可以包括用于提供电力的任何适当装置，例如，由一个或多个电化学单元和用以与外部装置耦接的电极构成的装置。移动计算平台1300可以进一步包括电源，以将电源电力从电源电压转换成由移动计算平台1300的其他器件采用的一个或多个电压。
65.在放大图1320中进一步说明了集成系统1310。在示例性实施例中，封装器件1350(在图13中被标示为“存储器/处理器”)包括至少一个存储器芯片(例如，ram)和/或至少一个处理器芯片(例如，微处理器、多核微处理器、或图形处理器等)。在实施例中，封装器件1350是包括sram高速缓冲存储器的微处理器。如图所示，器件1350可以采用具有本文讨论的任何薄膜电阻器结构和/或相关特点的管芯或器件。封装器件1350可以连同电力管理集成电路(pmic)1330、包括宽带rf(无线)发射器和/或接收器(tx/rx)的rf(无线)集成电路(rfic)1325(例如，包括数字基带，以及模拟前端模块进一步包括处于发射路径上的功率放大器和处于接收路径上的低噪声放大器)和其控制器1335中的一者或多者进一步耦接至(例如，通信耦接至)板、衬底或内插器1360。一般而言，封装器件1350还可以耦接至(例如，通信耦接至)显示屏1305。如图所示，pmic 1330和rfic 1325中的一者或两者可以采用具有本文讨论的任何薄膜电阻器结构和/或相关特点的管芯或器件。
66.从功能上来讲，pmic 1330可以执行电池电力调节、dc到dc转换等，并因而具有耦接至电池1315的输入，并且具有向其他功能模块提供电流供应的输出。在实施例中，pmic 1330可以执行高压操作。如进一步所示，在示例性实施例中，rfic 1325具有耦接至天线(未示出)的输出，以实施多种无线标准或协议中的任何标准或协议，其包括但不限于wi-fi(ieee 802.11系列)、wimax(ieee 802.16系列)、ieee 802.20、长期演进(lte)、ev-do、hspa+、hsdpa+、hsupa+、edge、gsm、gprs、cdma、tdma、dect、蓝牙、它们的衍生产物、以及任何其他被称为3g、4g、5g和更高代的无线协议。在替代实施方式中，这些板级模块中的每者可以被集成到耦接至封装器件1350的封装衬底的单独ic上，或者被集成到耦接至封装器件1350的封装衬底的单个ic(soc)内。
67.图14是根据本公开的至少一些实施方式布置的计算装置1400的功能框图。计算装置1400可以被用到平台1300内，并且进一步包括托管多个部件的母板1402，所述部件例如是但不限于处理器1401(例如，应用处理器)以及一个或多个通信芯片1404、1405。处理器1401可以物理和/或电地耦接至母板1402。在一些示例中，处理器1401包括封装于处理器1401之内的集成电路管芯。一般而言，术语“处理器”可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据变换成可以存储于寄存器和/或存储器中的其他电子数据的任何装置或装置的部分。计算装置1400的任何一个或多个器件或部件可以包括具有本文讨论的任何薄膜电阻器结构和/或相关特点的管芯或器件。
68.在各种示例中，一个或多个通信芯片1404、1405也可以物理和/或电地耦接至母板1402。在进一步实施方式中，通信芯片1404可以是处理器1401的部分。根椐其应用，计算装置1400可以包括可以或可以不物理和电地耦接到母板1402的其他部件。这些其他部件可以包括但不限于如图所示的易失性存储器(例如，dram)1407、1408、非易失性存储器(例如，rom)1410、图形处理器1412、闪速存储器、全球定位系统(gps)装置1413、罗盘1414、芯片组1406、天线1416、功率放大器1409、触摸屏控制器1411、触摸屏显示器1417、扬声器1415、相机1403、电池1418和电源1419，并且包括其他部件，例如，数字信号处理器、密码处理器、音频编解码器、视频编解码器、加速度计、陀螺仪、或者大容量存储装置(例如，硬盘驱动器、固态驱动器(ssd)、光盘(cd)、数字通用盘(dvd)等)等。
69.通信芯片1404、1405能够实现用于向和从计算装置1400传输数据的无线通信。术语“无线”及其派生词可用于描述可以通过非固态介质借助使用调制电磁辐射来通信数据的电路、装置、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并非暗示相关联的装置不包含任何导线，尽管在一些实施例中它们可不包含。通信芯片1404、1405可以实施多种无线标准或协议中的任何标准或协议，包括但不限于本文别处描述的那些。如所讨论的，计算装置1400可以包括多个通信芯片1404、1405。例如，第一通信芯片可以专用于较短范围的无线通信，例如，wi-fi和蓝牙，并且第二通信芯片可以专用于较长范围的无线通信，例如，gps、edge、gprs、cdma、wimax、lte、ev-do及其他。此外，电源1419可以将电源电力从电源电压转换成由移动计算平台1300的其他装置采用的一个或多个电压。在一些实施例中，电源1419将ac电力转换成dc电力。在一些实施例中，电源1419将dc电力转换成处于一个或多个不同(较低)电压上的dc电力。在一些实施例中，多个电源被分级以从ac转换到dc，之后将处于较高电压的dc转换成处于计算装置1400的部件规定的较低电压的dc。
70.尽管已经参考各种实施方式描述了本文中阐述的某些特征，但是该描述不旨在以限制性的意义来解释。因此，对本公开内容所属领域的技术人员显而易见的本文描述的实施方式的各种修改以及其它实施方式被认为在本公开内容的精神和范围内。
71.在一个或多个第一实施例中，一种集成电路结构包括：处于器件层内的多个晶体管；耦接至所述晶体管中的至少一者的一个或多个金属化层级；以及包括第一和第二电极以及耦接至第一和第二电极的电阻薄膜的电阻器，该电阻薄膜包括铟、氧和第二金属元素。
72.在相对于第一实施例更进一步的一个或多个第二实施例中，第二金属元素包括铝、镁或铪之一。
73.在相对于第一或第二实施例更进一步的一个或多个第三实施例中，第二金属元素具有不超过电阻薄膜的30％的浓度。
74.在相对于第一到第三实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第四实施例中，一个或多个金属化层级至少包括在晶体管以上依次的第一、第二和第三金属化层级，并且其中，该电阻器至少处于该第二金属化层级以上。
75.在相对于第一到第四实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第五实施例中，集成电路结构进一步包括第二电阻器，该第二电阻器包括包含金属膜的第二电阻薄膜，其中，该第二电阻器处于一个或多个金属化层级中的第一金属化层级以下，并且该电阻器处于第一金属化层级以上。
76.在相对于第一到第五实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第六实施例中，该金属膜包括氮化钛、钨或氮化钽之一。
77.在相对于第一到第六实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第七实施例中，该第二电阻器直接处于第一金属化层级和晶体管之间，并且该电阻器处于第二金属化层级以上，该第二金属化层级处于第一金属化层级之上。
78.在相对于第一到第七实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第八实施例中，第二金属元素包括铝，并且该金属膜包括氮化钛。
79.在相对于第一到第八实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第九实施例中，铝具有处于该电阻薄膜的5％到30％的范围内的浓度。
80.在相对于第一到第九实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第十实施例中，该电阻薄膜具有处于5到10nm的范围内的厚度、处于100到200nm的范围内的宽度以及处于0.5到10微米的范围内的长度。
81.在一个或多个第十一实施例中，一种系统包括电源和耦接至该电源的根据第一到第十实施例中的任何实施例的集成电路结构。
82.在一个或多个第十二实施例中，一种系统包括电源和耦接至该电源的模拟集成电路结构，该模拟集成电路结构包括处于器件层内的多个晶体管、多个包括第一电阻薄膜的第一电阻器和多个包括第二电阻薄膜的第二电阻器，第一电阻薄膜包括铟、氧和第二金属元素。
83.在相对于第十二实施例更进一步的一个或多个第十三实施例中，该模拟集成电路结构进一步包括处于该器件层之上的多个金属化层级，其中，多个第二电阻器处于多个金属化层级中的第一金属化层级与器件层之间，并且多个第一电阻器处于多个金属化层级中的第一金属化层级与第二金属化层级之间。
84.在相对于第十二或第十三实施例更进一步的一个或多个第十四实施例中，第二金属元素包括处于不超过该第一电阻薄膜的30％的浓度上的铝、镁或铪之一。
85.在相对于第十二到第十四实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第十五实施例中，该第二电阻薄膜包括氮化钛、钨或氮化钽之一。
86.在相对于第十二到第十五实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第十六实施例中，第二金属元素包括具有处于第一电阻薄膜的5％到30％的范围内的浓度的铝。
87.在相对于第十二到第十六实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第十七实施例中，第二电阻薄膜包括钛和氮。
88.在一个或多个第十八实施例中，一种形成集成电路结构的方法包括：在第一电介质层之上形成电阻薄膜，其中，该第一电介质层处于多个金属化层级和器件层之上，该电阻
薄膜包括铟、氧和第二金属元素；对该电阻薄膜图案化，以形成一个或多个电阻薄膜元件；将第二电介质层沉积到电阻薄膜元件之上；以及将电阻薄膜元件中的至少一个耦接至对应的第一和第二电极。
89.在相对于第十八实施例更进一步的一个或多个第十九实施例中，多个金属化层级处于与该器件层直接相邻的第二薄膜电阻元件之上，其中，第二薄膜电阻元件包括氮化钛、钨或氮化钽之一，并且该电阻薄膜包括处于不超过该电阻薄膜的30％的浓度上的铝、镁或铪之一。
90.在相对于第十八或第十九实施例更进一步的一个或多个第二十实施例中，形成电阻薄膜包括利用共溅射的物理气相沉积，该共溅射使用包括铟和氧的第一靶材以及包括铝和氧的第二靶材。
91.在相对于第十八到第二十实施例中的任何实施例更进一步的一个或多个第二十一实施例中，在将电阻薄膜元件中的至少一个耦接至对应的第一和第二电极中的耦接包括在第二电介质层中形成通孔开口并且在通孔开口中形成所述第一和第二电极。
92.应当认识到，本发明不限于如此描述的实施例，而是可以采用修改和变更予以实践而不脱离所附权利要求的范围。例如，以上实施例可以包括具体的特征组合。然而，以上实施例不受这一方面的限制，并且在各种实施方式中，以上实施例可以包括仅采取这样的特征的子集，采取这样的特征的不同顺序，采取这样的特征的不同组合和/或采取除了明确列举的那些特征之外的额外特征。因此，应当参考所附权利要求连同这样的权利要求有权享有的全范围等价体来确定本发明的范围。