包括金属-绝缘体-金属(MIM)电容器模块和薄膜电阻器(TFR)模块的集成电路结构

相关专利申请

本申请要求于2021年9月15日提交的共同拥有的美国临时专利申请63/244,366号的优先权，该专利申请的全部内容据此以引用方式并入以用于所有目的。

技术领域

本公开涉及形成在集成电路器件中的模拟部件，并且更具体地涉及包括金属-绝缘体-金属(MIM)电容器模块和薄膜电阻器(TFR)模块的集成电路结构。

背景技术

单片地形成在集成电路器件中的电容器和电阻器分别被称为集成电容器和电阻器。集成电容器和电阻器是许多集成电路器件中常见的元件。例如，各种模拟、混合信号和RF-CMOS(射频互补金属氧化物半导体)集成电路器件单独地或彼此组合地使用集成电容器和电阻器。集成电容器和电阻器可提供优于分立对应物(即，片外电容器和电阻器)的各种优点。例如，与典型的离散(片外)电容器和电阻器相比，集成电容器和电阻器通常可以较低成本生产。另外，包括集成电容器和电阻器的片上系统设备可具有减少的引脚计数(这可提供改进的易用性和形状因数)，并且可表现出减少的寄生电容。

MIM电容器模块通常构造在称为金属层M

顶部电极通常具有比底部电极更高的电阻，例如因为顶部电极可能受到厚度约束和材料选择的限制，由此限制了常规MIM电容器模块的性能。MIM电容器模块通常具有非常窄的工艺裕度，特别是对于用于形成顶部电极的金属蚀刻而言。

此外，对于形成在铝互连件中的MIM电容器模块(即，其中金属层M

图1A至图1F示出了用于形成MIM电容器模块10的示例性现有技术工艺的横截面侧视图。如图1A所示，在电介质区上方形成金属互连层M

接下来，如图1B所示，沉积绝缘体层100，接着沉积形成MIM电容器模块10的顶部电极(顶板)的顶部电极层102，如下面讨论的图1C所示。绝缘体层100可包括具有约

在沉积绝缘体层100和顶部电极层102之后，印刷在下面的硅衬底的晶片划线区中的信息可能非常难以读取(通过顶部电极层102、绝缘体层100和下面的金属层Mx)，这可能导致制造问题。例如，印刷在晶片划线区中的晶片批号和/或晶片编号可能难以读取，这可能导致各种问题，例如，不能对在不同工艺条件之间划分的指定晶片进行受控实验，或者记录与晶片编号相关的晶片活动(例如，报废(scrap)或事故(incident)事件)。

接下来，如图1C所示，沉积并图案化光致抗蚀剂层以在顶部电极层102上方形成第一光掩模106，并且执行蚀刻以从顶部电极层102限定MIM电容器顶部电极108，其中绝缘体层100的在MIM电容器顶部电极108下方的部分限定MIM电容器绝缘体，如在100a处指示的。顶部电极蚀刻通常具有非常小的工艺裕度。特别地，蚀刻被设计成在绝缘体层100的厚度T绝缘体的大约一半处停止。

例如，顶部电极蚀刻的精确深度(其限定顶部电极108的覆盖区外部的剩余绝缘体层100的厚度T

另一方面，如果顶部电极蚀刻太深(使得蚀刻的绝缘体层区100b的T

因此，蚀刻的绝缘体层区100b的厚度T

接下来，如图1D所示，移除第一光掩模106的剩余部分并且沉积和图案化新的光致抗蚀剂层，以在顶部电极108上方形成第二光掩模112，该第二光掩模在第一横向方向上超过顶部电极108延伸。

接下来，如图1E所示，执行金属蚀刻以限定MIM电容器底部电极116。

最后，如图1F所示，通过以下步骤来完成MIM电容器模块10的构造：移除第二光掩模112；形成IMD层(IMD

现有技术的MIM电容器模块10可具有各种缺点。例如，如上所述，由于金属层M

此外，MIM电容器模块10可具有低的和/或不可预测的击穿电压。例如，电容器击穿电压可对蚀刻的绝缘体层区100b的厚度T

另外，如上所述，各种材料层(下部金属层、绝缘体层和顶部电极层)在晶片划线区上方的沉积可能妨碍读取印刷在晶片划线区中的信息(例如，晶片编号和批号)的能力，这可能使制造工艺复杂化。

现在转向集成电阻器，一种共同类型的集成电阻器是薄膜电阻器(TFR)模块，其包括由电阻器元件或TFR膜连接的一对金属头部。

图2示出了使用常规技术实现的两个示例性TFR模块200A和200B的横截面视图。参考相关IC器件的背景制造工艺，常规TFR模块200A或200B的制造通常需要三个增添掩模层。特别地，可使用第一增添掩模层来创建金属头部202A和202B，可使用第二增添掩模层来创建电阻器元件204，并且可使用第三增添掩模层来创建TFR通孔206A和206B。如图所示，TFR模块200A的电阻器元件204跨金属头部202A和202B的顶部形成，而TFR模块200B的电阻器元件204跨金属头部202A和202B的底部形成，但是每个设计通常都使用三个增添掩模层。

TFR模块和MIM电容器模块的构造通常是昂贵的。例如，如上所述，用于形成MIM电容器模块或TFR模块的工艺通常包括对背景IC制造工艺的多个附加掩模层。而且，MIM电容器模块和TFR模块通常独立于彼此构造，进一步增加了在集成电路器件中形成两种类型的器件所需的附加掩模层的数量。

需要构建集成电容器和电阻器，特别是将MIM电容器模块和TFR模块一起构造，与常规工艺相比，效率更高，成本更低。

发明内容

本公开提供了一种集成电路(IC)结构，该IC结构包括同时形成在该IC结构中的两个金属层之间的电介质区(例如，金属间电介质(IMD)区或金属前电介质(PMD)区)中的MIM电容器模块和TFR模块。在一些示例中，IC结构也包括与MIM电容器模块和TFR模块同时形成在该IC结构中的两个金属层之间的电介质区中的至少一个互连结构。

如本文所用，形成在两个金属层″之间″的结构(例如，如本文所公开的，MIM电容器模块、TFR模块和/或形成在两个层之间的互连结构)是指包括(a)形成在两个金属层之间的电介质区中的至少一个部件以及(b)形成在两个金属层中的一者或两者中的至少一个部件的结构。

一个方面提供了一种集成电路结构，该集成电路结构包括MIM电容器模块和TFR模块。该MIM电容器模块包括形成在下部金属层中的底部电极基部、形成在该下部金属层与上部金属层之间的电介质区中的底部电极、形成在该底部电极上方的绝缘体以及形成在该绝缘体上方的该上部金属层中的顶部电极。底部电极包括杯形底部电极部件和形成在由杯形底部电极部件限定的内部开口中的底部电极填充部件。该TFR模块包括形成在下部金属层与上部金属层之间的电介质区中的一对金属头部，和跨该对金属头部连接的电阻器元件。该对金属头部中的每个金属头部包括杯形头部部件和形成在由该杯形头部部件限定的内部开口中的头部填充部件。

在一个示例中，TFR模块包括形成在下部金属层中的一对头部基部，其中每个金属头部导电地连接到相应头部基部。

在一个示例中，每个金属头部的杯形头部部件和杯形底部电极部件是由共形金属形成的，并且每个金属头部的头部填充部件和底部电极填充部件是由不同于该共形金属的填充金属形成的。在一个示例中，共形金属包含钨，并且填充金属包含氮化钛。

在一个示例中，绝缘体跨该绝缘体的整个横向宽度具有均匀的竖直厚度。

在一个示例中，绝缘体形成在平坦化支撑表面上方，该平坦化支撑表面包括杯形底部电极部件的平坦化顶部表面和底部电极填充部件的平坦化顶部表面。

在一个示例中，绝缘体形成在平坦化支撑表面上，该平坦化支撑表面包括：(a)杯形底部电极部件的平坦化顶部表面；(b)底部电极填充部件的平坦化顶部表面；以及(c)电介质区的位于底部电极的相对的两侧的平坦化顶部表面区域，并且绝缘体横向延伸跨并且超过底部电极的整个宽度，使得绝缘体在电介质区的位于底部电极的相对的两侧上的平坦化顶部表面区域上方延伸。

在一个示例中，薄膜电阻器模块包括形成在电阻器元件上的电阻器元件绝缘体顶盖元件，并且电阻器元件绝缘体顶盖元件是由与绝缘体共同的绝缘体材料形成的。

在一个示例中，下部金属层包括下部互连层，并且上部金属层包括上部互连层。在另一个示例中，下部金属层包括硅化多晶硅层，其中形成在下部金属层中的底部电极基部包括形成在多晶硅区上的金属硅化物区，并且上部金属层包括第一金属互连层。

在一个示例中，金属-绝缘体-金属电容器模块包括形成在上部金属层中的底部电极连接元件，以及形成在下部金属层与上部金属层之间的电介质区中的底部电极接触件。底部电极接触件提供形成在上部金属层中的底部电极连接元件与形成在下部金属层中的底部电极基部之间的导电连接。

在一些示例中，集成电路结构包括互连结构，该互连结构包括形成在下部金属层中的下部互连元件，以及形成在上部金属层中并通过至少一个互连通孔连接到下部互连元件的上部互连接触件。在一个示例中，至少一个互连通孔和杯形底部电极部件是由共同共形金属形成的。

另一方面提供了一种形成集成电路结构的方法。该方法包括：形成包括底部电极基部的下部金属层；在该下部金属层上方沉积电介质区；图案化并蚀刻该电介质区以形成底部电极桶开口和一对头部桶开口；以及在该底部电极桶开口中形成底部电极，其中该底部电极包括杯形底部电极部件和在由该杯形底部电极部件限定的内部开口中的底部电极填充部件。该方法也包括在该对头部桶开口的每个头部桶开口中形成金属头部，其中每个金属头部包括杯形头部部件和在由杯形头部部件限定的内部开口中的头部填充部件。该方法也包括：在底部电极上方形成绝缘体；形成跨该对金属头部连接的电阻器元件；以及在绝缘体上方形成包括顶部电极的上部金属层。

在一个示例中，该方法包括：执行平坦化工艺以限定平坦化支撑表面，该平坦化支撑表面包括杯形底部电极部件的平坦化顶部表面和底部电极填充部件的平坦化顶部表面；以及在该平坦化支撑表面上方形成绝缘体。

在一个示例中，该方法包括跨绝缘体的整个横向宽度具有均匀的竖直厚度的绝缘体。

在一个示例中，该方法包括执行平坦化工艺以限定平坦化支撑表面，该平坦化支撑表面包括：(a)杯形底部电极部件的平坦化顶部表面；(b)底部电极填充部件的平坦化顶部表面；以及(c)电介质区的位于底部电极的相对的两侧上的平坦化顶部表面区域。绝缘体横向延伸跨并且超过底部电极的整个宽度，使得该绝缘体在电介质区的位于所述底部电极的相对的两侧上的平坦化顶部表面区域上方延伸。

另一方面提供了一种形成集成电路结构的方法。该方法包括：形成包括底部电极基部和一对头部基部的下部金属层；在下部金属层上方形成电介质区；在电介质区中形成开口，该开口包括(a)底部电极开口和(b)一对头部开口；沉积延伸到底部电极开口中和每个头部开口中的共形金属；以及在共形金属层上方沉积填充金属并且延伸到电极开口中和每个头部开口中。该方法也包括执行平坦化工艺以移除共形金属和填充金属两者的部分，其中(a)底部电极开口中的共形金属和填充金属的剩余部分限定底部电极，该底部电极包括(i)杯形底部电极部件和(ii)由杯形底部电极部件限定的内部开口中的底部电极填充部件，并且(b)该对头部开口中的每个头部开口中的共形金属和填充金属的剩余部分限定一对金属头部，每个金属头部包括(i)杯形头部部件和(ii)由杯形头部部件限定的内部开口中的头部填充部件。该方法也包括：在底部电极上方形成绝缘体；形成跨过该对金属头部的电阻器元件；以及在绝缘体上方形成包括顶部电极的上部金属层。

在一个示例中，该方法包括跨绝缘体的整个横向宽度具有均匀的竖直厚度的绝缘体。

在一个示例中，平坦化工艺限定平坦化支撑表面，该平坦化支撑表面包括杯形底部电极部件的平坦化顶部表面和底部电极填充部件的平坦化顶部表面；并且绝缘体形成在该平坦化支撑表面上。

在一个示例中，平坦化工艺限定平坦化支撑表面，该平坦化支撑表面包括：(a)杯形底部电极部件的平坦化顶部表面；(b)底部电极填充部件的平坦化顶部表面；以及(c)电介质区的位于底部电极的相对的两侧上的平坦化顶部表面区域。绝缘体横向延伸跨并且超过底部电极的整个宽度，使得该绝缘体在电介质区的位于所述底部电极的相对的两侧上的平坦化顶部表面区域上方延伸。

在一个示例中，该方法包括：在底部电极上方和该对金属头部上方形成绝缘体层；以及蚀刻该绝缘体层以(a)在底部电极上方形成绝缘体以及(b)在电阻器元件上方形成绝缘体顶盖元件。

在一个示例中，形成上部金属层包括(a)在绝缘体上方形成顶部电极以及(b)在绝缘体顶盖元件上方形成金属顶盖元件。

在一个示例中，该方法包括：在底部电极上方和在该对金属头部上方沉积电阻器膜；在电阻器膜上方沉积绝缘体层；以及在电阻器膜上方沉积绝缘体层之后，图案化并蚀刻电阻器膜和绝缘体层。电阻器膜的剩余部分(a)在底部电极上方限定电阻器膜区以及(b)跨过该对金属头部限定电阻器元件，并且绝缘体层的剩余部分(a)在底部电极上方限定绝缘体以及(b)在电阻器元件上方限定绝缘体顶盖元件。

在一个示例中，下部金属层包括下部互连层，并且上部金属层包括上部互连层。

在一个示例中，下部金属层包括硅化多晶硅层，其中(a)底部电极基部和(b)每个头部基部中的每一者包括形成在相应多晶硅区上的金属硅化物区，并且上部金属层包括第一金属互连层。

在一个示例中，该方法包括：在电介质区中形成互连通孔开口；以及将共形金属沉积到该互连通孔开口中，其中在平坦化工艺之后互连通孔开口中的共形金属的一部分限定互连通孔，并且其中互连通孔将形成在下部金属层中的下部互连元件导电地连接到形成在上部金属层中的上部互连元件。

附图说明

下文结合附图描述了本公开的示例性方面，其中：

图1A至图1F是示出用于形成示例性MIM电容器模块的示例性现有技术工艺的横截面侧视图；

图2是两个示例性现有技术薄膜电阻器(TFR)的横截面视图；

图3A是根据一个示例的形成在集成电路结构中的两个金属互连层之间的包括示例性MIM电容器模块、TFR模块和互连结构的示例性集成结构的横截面侧视图；

图3B是根据一个示例的形成在集成电路结构中的硅化多晶硅层与第一金属互连层之间的包括示例性MIM电容器模块、TFR模块和互连结构的示例性集成结构的横截面侧视图；

图4至图13是示出形成包括图3A所示的示例性MIM电容器模块、TFR模块和互连结构以及示例性互连结构的集成电路结构的示例性工艺的横截面侧视图；

图14是示出根据一个示例的形成包括示例性MIM电容器模块和示例性TFR模块的示例性集成电路结构的示例性方法的流程图；并且

图15是示出根据另一个示例的形成包括示例性MIM电容器模块和示例性TFR模块的示例性集成电路结构的另一种示例性方法的流程图。

应当理解，出现在多个不同附图中的任何所示元件的参考标号在多个附图中具有相同含义，并且本文在任何特定附图的上下文中提及或讨论任何所示元件也适用于每个其他附图(如果有的话)，其中示出了相同的所示元件。

具体实施方式

本公开提供了一种集成电路(IC)结构，该IC结构包括形成在该IC结构中的两个金属层之间的电介质区(例如，金属间电介质(IMD)区或金属前电介质(PMD)区)中的MIM电容器模块和TFR模块。

该MIM电容器模块包括：(a)形成在下部金属层M

TFR模块包括：(a)形成在下部金属层M

因此，MIM电容器模块的底部电极和TFR模块的每个金属头部形成在下部金属层M

MIM电容器模块的绝缘体可形成在平坦化支撑表面(例如，包括底部电极的平坦化上表面)上。绝缘体可跨该绝缘体的整个横向宽度具有均匀的厚度，这与某些常规电容器模块相比可提供改进的电容器击穿电压。此外，通过由难熔金属(例如，钨和氮化钛)形成底部电极，底部电极的与绝缘体介接的顶部表面可没有在某些常规电容器(例如，使用铝底部电极的电容器模块)中常见的凸丘，与此类常规电容器模块相比，这可提供更高且更一致的电容器击穿电压。此外，顶部电极和底部电极可各自具有相当大的厚度，例如至少

如上所述，MIM电容器模块和TFR模块形成在两个金属层之间，特别是在下部金属层M

(a)金属互连层，例如包括铝、铜或通过镶嵌工艺形成或通过减成图案化工艺(例如金属层的沉积、图案化和蚀刻)沉积的其他金属，或

(b)包括多个硅化多晶硅结构(即，其上形成有金属硅化物层的多晶硅结构)的硅化多晶硅层，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的硅化多晶硅栅极。

例如，如图3A所示，MIM电容器模块和TFR模块可在集成电路结构中的任何深度处构造在两个相邻金属互连层M

图3A是根据一些示例的包括示例性MIM电容器模块302a、示例性TFR模块304a和(任选地)示例性互连结构306a(所有这些都形成在两个金属互连层M

示例性MIM电容器模块300a包括：(a)形成在下部金属互连层M

在形成在金属互连层M

在一些示例中，底部电极接触件320形成为通孔，并且也可称为底部电极通孔。

在一些示例中，绝缘体314可形成在平坦化支撑表面340上方。例如，如图3A所示，绝缘体314可形成在电阻器膜区322上，该电阻器膜区形成在平坦化支撑表面340上。可通过化学机械平坦化(CMP)或其他平坦化工艺形成的平坦化支撑表面340包括：(a)杯形底部电极部件330的平坦化顶部表面341；(b)底部电极填充部件332的平坦化顶部表面342；和(c)电介质区324的平坦化顶部表面347，包括电介质区324的位于底部电极312中的每个底部电极的相对的两个横向侧上(在x方向上，或在x方向和y方向两者上)的顶部表面区域。

平坦化支撑表面340可没有金属凸丘，因为底部电极312是由抵抗凸丘形成的难熔金属(例如，钨和氮化钛)形成的，这与上文所论述的图1F所示的示例性现有技术MIM电容器模块10的铝底部电极不同。例如，与具有包括凸丘的底部电极的常规电容器模块相比，在没有凸丘的表面上形成绝缘体314可提供更高且更一致的电容器击穿电压。

平坦化支撑表面340的表面粗糙度可取决于实现的特定工艺参数(例如，CMP工艺参数)。在一些示例中，平坦化支撑表面340具有小于

如上所述，绝缘体314可形成在电阻器膜区322上，该电阻器膜区形成在平坦化支撑表面340上。由于延伸穿过顶部电极316和绝缘体314两者的各向异性金属蚀刻，例如，如下文所讨论的图13所示，绝缘体314在x方向上的横向宽度W

在一些示例中，例如，如图3A所示，顶部电极316的横向宽度W

绝缘体314跨绝缘体314的整个横向宽度W绝缘体具有均匀的厚度T

跨绝缘体314的整个横向宽度W

此外，通过在两个金属层M

接下来，如图3A所示，示例性TFR模块304a包括：(a)形成在下部金属互连层M

金属头部352a和352b例如使用镶嵌工艺形成在下部金属互连层M

电阻器元件354形成在抛光、平坦化支撑表面340上。例如，如图3A所示，电阻器元件354可形成在平坦化支撑表面340的一部分上，该部分包括：(a)每个杯形头部部件368的平坦化顶部表面345；(b)每个头部填充部件368的平坦化顶部表面346；以及(c)电介质区324的横向地位于该对金属头部352a与352b之间并与该对金属头部相邻的平坦化顶部表面区域347。

TFR模块304a的电阻器元件354可由与形成在MIM电容器模块302a的绝缘体314与下面的底部电极312之间的电阻器膜区322共同的电阻器膜形成。此外，如下所述，TFR模块304a的绝缘体顶盖元件360可由与MIM电容器模块302a的绝缘体314共同的绝缘体层形成。

(任选的)互连结构306a包括形成在下部金属互连层M

底部电极312的杯形底部电极部件330、每个金属头部352a、352b的杯形头部部件364、底部电极接触件320和互连通孔384可由共形金属(例如，钨)形成。在一些示例中，杯形底部电极部件330、金属头部352a和352b的杯形头部部件364、底部电极接触件320和互连通孔384可通过钨或其他共形金属的沉积而同时形成，如下文参考图6所讨论的。在一些示例中，在共形金属的沉积之前沉积粘合剂层326(例如，厚度在

底部电极312的底部电极填充部件332和每个金属头部352a、352b的头部填充部件368可由″填充金属″形成，该″填充金属″可不同于形成杯形底部电极部件330、每个杯形头部部件364、底部电极接触件320和互连通孔384的共形金属。例如，形成底部电极填充部件332和每个头部填充部件368的填充金属可包含TiN或不同于共形金属的其他难熔金属。在一些示例中，可通过填充金属的沉积来同时形成底部电极填充部件332和头部填充部件368，如下文参考图7所论述的。

图3A所示的示例性TFR模块304a可包括优于某些常规设计(例如，图2所示的示例性现有技术TFR设计)的各种优点或改进。首先，与常规方法相比，可简化TFR模块304a的构造。例如，TFR模块304a可仅使用添加到相关背景IC制造过程的单个增添掩模来构造。此外，TFR模块304a的金属头部352a、352b当前可与MIM电容器模块302a的底部电极312和/或互连通孔384一起构建。金属头部352a、352b可形成有相对大的接触区域和低电阻。

图3B是根据一个示例的包括示例性MIM电容器模块302b、示例性TFR模块304b和(任选地)示例性互连结构306b(所有这些都形成在硅化多晶硅层与第一金属互连层(通常称为金属-1层)之间)的示例性集成电路结构300b的横截面侧视图。在该示例中，硅化多晶硅层限定下部金属层M0(即，下部金属层M

集成电路结构300b类似于图3A所示和上文论述的集成电路结构300a，除了集成电路结构300b的例示的结构(MIM电容器模块302b、TFR模块304b和任选的互连结构306b)形成在硅化多晶硅层M

在一些示例中，集成电路结构300b包括MIM电容器模块302b、TFR模块304b和互连结构306b。在其他示例中，集成电路结构300b包括MIM电容器模块302b和TFR模块304b，但不包括互连结构306b。因此，任选互连结构306b在图3B中用虚线表示。

如图3B所示，MIM电容器模块300b的底部电极基部310′、TFR模块304b的一对头部基部350a′和350b′、以及互连结构306b的下部互连元件380′各自形成为包括形成在硅化多晶硅层M0中的相应多晶硅结构上的金属硅化物层的硅化多晶硅结构。更具体地，底部电极基部310′包括形成在多晶硅结构390a的顶部表面上的金属硅化物层392a；头部基部350a′包括形成在多晶硅结构390b的顶部表面上的金属硅化物层392b；头部基部350b′包括形成在多晶硅结构390c的顶部表面上的金属硅化物层392c；并且下部互连元件380′包括形成在多晶硅结构390d的顶部表面上的金属硅化物层392d。金属硅化物层392a至392d可包括具有在

图4至图13是示出根据一个示例的用于形成图3A所示的包括示例性MIM电容器模块302a、示例性TFR模块304a和示例性互连结构306a的示例性集成电路结构300a的示例性工艺的横截面侧视图。

首先，如图4所示，下部金属互连层M

可执行抗蚀剂剥离(resist strip)以移除用于图案化金属层M

接下来，如图5A(横截面侧视图)和对应的图5B(顶视图)所示，电介质区324被图案化和蚀刻(例如，使用等离子体蚀刻)以同时形成：(a)用于各种互连结构的至少一个互连通孔开口410；(b)底部电极接触件开口412；(c)用于形成MIM电容器模块302a的底部电极312的桶开口331；以及(d)用于形成TFR模块304a的一对金属头部352a和352b的一对头部开口365。

互连通孔开口410和底部电极接触件开口412可各自形成为具有横向直径或宽度W

如上所述，桶开口331的x方向宽度W

此外，每个头部开口365的x方向宽度W

在蚀刻以产生开口410、412、331和365之后，可通过抗蚀剂剥离来移除任何剩余光致抗蚀剂材料。

接下来，如图6所示，粘合剂层326(例如，包含氮化钛TiN)沉积在集成电路结构300a上方并沉积到开口410、412、331和365中，例如，在一个示例中，该粘合剂层具有在

互连通孔384、底部电极接触件320、杯形底部电极部件330和杯形头部部件364如下文所论述进一步处理，包括图8A所示的限定每个相应元件384、320、330和364的最终形式的CMP工艺。

由于共形金属(例如，钨)的固有材料性质，沉积的共形金属层420层可具有高拉伸应力。因此，例如在后续CMP工艺期间，显著高于约

接下来，如图7所示，在集成电路结构300上方沉积填充金属层430，以填充杯形底部电极部件330的内部开口333和每个杯形头部部件364的内部开口369。填充金属层330可以足够的厚度沉积以填充内部开口333和369至少到达电介质区324的顶部。填充金属层430的填充杯形底部电极部件330的内部开口333的部分限定底部电极填充部件332，并且填充金属层430的填充每个杯形头部部件364的内部开口369的部分限定相应头部填充部件368。

填充金属层430可通过反应性PVD或CVD工艺沉积而不生成凸丘，与实现或促进在电容器底部电极(和/或其他电容器部件)上形成凸丘的现有技术设计(例如，如上文关于图1F所示的示例性现有技术电容器模块10所论述)相比，这可为所得到的MIM电容器模块302a提供增加的击穿电压。

在一些示例中，填充金属层430包含氮化钛(TiN)或具有固有压缩应力(例如，对于小于1pm的层厚度)的其他难熔金属(不同于共形金属层420的共形金属)。填充金属层430(例如，氮化钛层)的固有压缩应力可抵消下面的共形金属层420(例如，钨层)的固有拉伸应力，从而减小层间剥离、硅晶片破损或其他机械故障的风险。在另一个示例中，填充金属层430由铝形成，这可为所得到的底部电极312和金属头部352a、352b提供减小的电阻，但可引入凸丘形成的可能性。

接下来，如8A(横截面侧视图)和对应的图8B(顶视图)所示，执行平坦化工艺(例如，CMP工艺)以移除填充金属层430、共形金属层420和粘合剂层326的上部部分，并且从而限定以下的最终形式：(a)互连通孔384；(b)底部电极接触件320；(c)MIM电容器模块302a的底部电极312的杯形底部电极部件330和底部电极填充部件332；以及(d)TFR模块304a的每个金属头部352a、352b的杯形头部部件364和头部填充部件368。平坦化工艺可设计成在电介质区324上停止。

平坦化工艺(例如，CMP工艺)限定抛光、平坦化支撑表面340，该抛光、平坦化支撑表面包括：(a)杯形底部电极部件330的平坦化顶部表面341；底部电极填充部件332的平坦化顶部表面342；(c)每个杯形头部部件368的平坦化顶部表面345；(d)每个头部填充部件368的平坦化顶部表面346；以及(e)电介质区324的平坦化顶部表面347，包括电介质区324的位于底部电极312和每个金属头部352a、352b中的每一者的相对的两个横向侧上(在x方向上，或在x方向和y方向两者上)的顶部表面区域。

平坦化支撑表面340提供没有凸丘的平滑、平坦化表面。例如，平坦化顶部表面341、342、345和346(平坦化支撑表面340的部件)提供用作共形金属层420和填充金属层430的难熔金属(例如，钨和氮化钛，如上文所论述)的平滑、平坦化表面，该平滑、平坦化表面没有凸丘，适用于支撑绝缘体314和电阻器元件354。如下文所论述的，电阻器元件354是由直接形成在平坦化支撑表面340上的电阻器膜404形成的，而绝缘体314形成在由相同电阻器膜404形成的电阻器膜区322上。如下文所论述的，电阻器膜404形成为跨平坦化支撑表面340具有均匀的厚度的平面层；因此，形成在电阻器膜区322上的绝缘体314也形成为跨绝缘体314的横向宽度(在x方向上，或在x方向和y方向两者上)具有均匀的厚度的平面结构。

接下来，如图9所示，在结构300上方沉积电阻器膜404，接着沉积绝缘体层406。在一些示例中，电阻器膜404可包含SiCCr、SiCr、NiCr、TaN或其他合适的材料，例如通过物理气相沉积(PVD)工艺以厚度T

然后沉积并图案化光致抗蚀剂层以在绝缘体层406上方形成光掩模410。图案化的光掩模410包括在MIM电容器模块302a的底部电极312上方的第一光掩模区410a，以及在TFR模块304a的一对金属头部352a、352b上方延伸的第二光掩模410b。第一光掩模区410a的横向宽度W

接下来，如图10所示，执行蚀刻以移除绝缘体层406和电阻器膜404的由未图案化的光掩模410覆盖的部分，留下(a)第一光掩模区410a下方的第一电阻器膜区404a和第一绝缘体层区406a，以及(b)第二光掩模区410b下方的第二电阻器膜区404b和第二绝缘体层区406b。第一电阻器膜区404a的横向宽度(W

接下来，上部金属互连层M

接下来，如图12所示，沉积并图案化光致抗蚀剂层以形成光掩模440，该光掩模包括(a)用于形成上部互连接触件382的第一光掩模元件440a，如下文所论述，(b)第二光掩模元件440b(用于形成底部电极连接元件318，如下文所论述)，(c)第三光掩模元件440c(用于形成顶部电极316和下面的绝缘体314以及电阻器膜区322，如下文所论述)，以及(d)第四光掩模元件440d(用于形成金属电阻器顶盖元件362和下面的绝缘体顶盖元件360和电阻器元件354，如下文所论述)。

如图所示，第三光掩模元件440c的宽度W

类似地，第三光掩模元件440d的宽度W

图13示出了穿过图12所示的光掩模440的金属蚀刻并且在例如通过抗蚀剂剥离工艺移除光掩模440之后的结果。例如，蚀刻可以是选择性的，以蚀刻穿过未被光掩模440覆盖的结构(包括上部金属层430的部分、第一绝缘体层区406a和第二绝缘体层区406b以及第一电阻器膜区404a和第二电阻器膜区404b的未被光掩模440覆盖的部分，如图12所示)，但是在电介质区324中停止，例如在进入电介质区324的

如图所示，作为金属蚀刻的结果，顶部电极316的横向边缘与绝缘体314和电阻器膜区322的对应横向边缘对准。顶部电极316的横向宽度(W

类似地，金属电阻器顶盖元件362的横向边缘与下面的绝缘体顶盖元件360和电阻器元件354的对应横向边缘对准。金属电阻器顶盖元件362的横向宽度(W

电阻器膜区322和电阻器元件354中的每一者具有形成它们由其形成的电阻器膜404的厚度(T

在一些示例中，图13示出了完成的MIM电容器模块302a、TFR模块304a和互连结构306a。在形成MIM电容器模块302a、TFR模块304a和互连结构306a之后，该工艺可继续例如通过形成另外的金属互连层和/或电介质层构造附加互连结构。

图14是示出根据一个示例的形成包括示例性MIM电容器模块和示例性TFR模块的示例性集成电路结构的示例性方法1400的流程图。在1402处，形成包括底部电极基部的下部金属层M

接下来，如由图14中的虚线框指示的，可在1406至1412处执行镶嵌工艺以形成MIM电容器模块的底部电极和底部电极接触件以及TFR模块的一对金属头部。

首先，在1406处，电介质区被图案化和蚀刻以形成桶开口和一对头部开口。在1408处，底部电极形成在底部电极桶开口中，该底部电极包括(a)杯形底部电极部件和(b)在由杯形底部电极部件限定的内部开口中的底部电极填充部件。

在可与1408同时执行的1410处，在一对头部桶开口中的每一者中形成金属头部，每个金属头部包括(a)杯形头部部件；和(b)在由杯形头部部件限定的内部开口中的头部填充部件。

在1412处，执行平坦化工艺以限定平坦化支撑表面，该平坦化支撑表面包括：(a)杯形底部电极部件的平坦化顶部表面；(b)底部电极填充部件的平坦化顶部表面；以及(c)电介质区的位于底部电极的相对的两侧上的平坦化顶部表面区域。

在1414处，跨一对金属头部连接的电阻器元件是由形成在平坦化支撑表面上的电阻器膜形成的。

在1416处，绝缘体形成在MIM电容器模块的底部电极上。绝缘体可形成在平坦化支撑表面上方，并且可横向延伸跨并且超过底部电极的整个宽度，使得绝缘体在x方向或在x方向和y方向两者上在电介质区的位于底部电极的相对的两侧上的平坦化顶部表面区域上方延伸。绝缘体可跨该绝缘体的整个横向宽度具有均匀的竖直厚度。在一些示例中，如上所述，绝缘体形成在电阻器膜上方，使得电阻器膜区(形成在平坦化支撑表面上)布置在绝缘体与平坦化支撑表面之间。类似于绝缘体，电阻器膜区可跨电阻器膜区的整个横向宽度具有均匀的竖直厚度。

在1418处，在电介质区上方形成上部金属层，该上部金属层包括绝缘体上方的顶部电极。

图15是示出根据一个示例的形成包括示例性MIM电容器模块和TFR模块的示例性集成电路结构的示例性方法1500的流程图。在1502处，形成包括底部电极基部和一对头部基部的下部金属层M

接下来，如由图15中的虚线框指示的，可在1506至1512处执行镶嵌工艺以形成底部电极和一对金属头部。在1506处，电介质区被图案化和蚀刻以形成(a)桶开口和一对头部开口。在1508处，共形金属(例如，钨)被沉积并且延伸到底部电极开口和一对头部开口中。在1510处，填充金属(例如，氮化钛(TiN))沉积在共形金属上方并且延伸到桶开口和一对头部开口中。

在1512处，执行平坦化工艺以移除共形金属和填充金属的部分，其中(a)底部电极开口中的共形金属和填充金属的剩余部分限定底部电极，该底部电极包括杯形底部电极部件和在由杯形底部电极部件限定的内部开口中的底部电极填充部件，并且(b)每个头部开口中的共形金属和填充金属的剩余部分限定金属头部，该金属头部包括杯形头部部件和在由杯形头部部件限定的内部开口中的头部填充部件。平坦化工艺可限定平坦化支撑表面，该平坦化支撑表面包括：(a)杯形底部电极部件的平坦化顶部表面；(b)底部电极填充部件的平坦化顶部表面；(c)电介质区的位于底部电极的相对的两侧上的平坦化顶部表面区域；(d)每个金属头部的杯形头部部件的平坦化顶部表面区域；(e)每个金属头部的填充部件的平坦化顶部表面区域；以及(f)电介质区的横向地位于一对金属头部之间并与该对金属头部相邻的平坦化顶部表面区域。

在1514处，跨一对金属头部连接的电阻器元件是由形成在平坦化支撑表面上的电阻器膜形成的。

在1516处，绝缘体形成在底部电极上方。绝缘体可形成在平坦化支撑表面上方，并且可横向延伸跨过并且超过底部电极的整个宽度，使得绝缘体(在x方向或在x方向和y方向两者上)在电介质区的位于底部电极的相对的两侧上的平坦化顶部表面区域上方延伸。在一些示例中，绝缘体可形成为跨绝缘体的整个横向宽度具有均匀的竖直厚度的平面绝缘体。在一些示例中，如上所述，绝缘体形成在电阻器膜上方，使得电阻器膜区(布置在平坦化支撑表面上)布置在绝缘体与平坦化支撑表面之间。类似于绝缘体，电阻器膜区可跨电阻器膜区的整个横向宽度具有均匀的竖直厚度。

在1518处，在电介质区上方形成上部金属层，该上部金属层包括绝缘体上方的顶部电极。