用氧化或氮化方法提高电阻器的电阻值 【技术领域】
本发明提供一种方法和结构，用来提高位于诸如半导体晶片、半导体芯片和集成电路之类的半导体结构中的电阻器的电阻值。
背景技术
晶片上电阻器的电阻值可以借助于激光烧蚀来清除电阻器的一部分而加以调整。例如，激光烧蚀可以在电阻器中切割出缝隙。但用现有技术借助于激光烧蚀来调整电阻器，要求电阻器的尺寸约为数十微米的量级。因此，为了从总体上提高晶片上电阻器的电阻值以及为了提高尺寸为微米或亚微米级的电阻器的电阻值，需要一种方法和结构。
【发明内容】
本发明提供一种方法，用来提高电阻器的电阻值，它包含下列步骤：
提供包括电阻器的半导体结构；以及
用氧粒子对占F份的一部分电阻器表面层进行氧化，导致电阻器电阻值地提高。
本发明提供一种电结构，它包含：
包括电阻器的半导体结构；以及
与占F份的一部分电阻器表面层发生氧化反应的氧粒子，其中的氧化反应提高了电阻器的电阻值。
本发明提供一种方法，用来提高电阻器的电阻值，它包含下列步骤：
提供包括电阻器的半导体结构；以及
用氮粒子对占F份的一部分电阻器表面层进行氮化，导致电阻器电阻值的提高。
本发明提供一种电结构，它包含：
包括电阻器的半导体结构；以及
与占F份的一部分电阻器表面层发生氮化反应的氮粒子，其中的氮化反应提高了电阻器的电阻值。
本发明提供一种方法和结构，用来普遍地提高晶片上电阻器的电阻值以及用来提高尺寸为微米或亚微米级的电阻器的电阻值。
【附图说明】
图1示出了根据本发明实施方案的具有电阻器的半导体结构的正面剖面图。
图2示出了图1中电阻器的一部分开始暴露于氧粒子。
图3示出了电阻器的该部分暴露于氧粒子之后的图2。
图4示出了根据本发明实施方案的包括图2半导体结构以及含氧气体的加热工作室的正面剖面图，其中的加热工作室产生热来加热半导体结构。
图5示出了根据本发明实施方案的包括图2半导体结构以及含氧气体的工作室的正面剖面图，其中借助于辐射或粒子定向束来加热半导体结构的电阻器。
图6示出了根据本发明实施方案的包括图2半导体结构的等离子体工作室的正面剖面图。
图7示出了根据本发明实施方案的阳极化浴槽的正面剖面图，图2的半导体结构被部分地浸入在浴槽中。
图8示出了根据本发明实施方案的化学浴槽的正面剖面图，图2半导体结构的电阻器被浸入在浴槽中。
图9示出了根据本发明实施方案当电阻器的一部分暴露于氧粒子且电阻器耦合到电阻值测量装置时的图2。
【具体实施方式】
图1示出了根据本发明实施方案的半导体结构10的正面剖面图，此半导体结构10包括半导体衬底12中的电阻器14。电阻器14包括电阻材料。半导体结构10可以包括尤其是半导体晶片、半导体芯片、集成电路等。衬底12包含电阻器14之外的半导体结构10的所有部分(例如包括半导体器件、布线层的电子器件等)。电阻器14可以具有半导体衬底12中的任何电阻功能，因而可以存在于半导体器件、电路等之中。电阻器14包括表面积为S的暴露表面19。
图2示出了图1中电阻器14的一部分15开始暴露于氧粒子20的情况。如下面将要讨论的那样，根据本发明的几种工作的实施方案，氧粒子20可以包含含氧的分子(例如分子氧O2、二氧化碳CO2等)或氧离子。暴露于氧的部分15，具有暴露于氧的表面17(亦即表面17被暴露于氧粒子20)。电阻器14包括不暴露于氧的部分16，它具有不暴露于氧的表面18(亦即表面18不被暴露于氧粒子20)。表面19(见图1)包含表面17和18，其表面积分别为SE和SU。表面19(见图1)的表面积S于是为SE+SU。在图2中，若存在不暴露于氧的部分16和相关的表面18，则由于表面19将被部分地暴露于氧粒子20(在表面17处)，致使SU＞0，故导致“部分暴露的”实施方案。若不存在不暴露于氧的部分16和相关的表面18，则由于表面19将被完全暴露于氧粒子20(在表面17处)，致使SU＝0，故导致“完全暴露的”实施方案。
图3示出了电阻器14的一部分15暴露于氧粒子20之后的图2。电阻器14的一部分15暴露一定时间，就在此部分15中产生氧化区22，其中电阻器14仍然保留未被氧化的部分24。氧化区22占到电阻器14表面层的F份，其中的表面层区域定义为伸向电阻器14侧面25和26的氧化区22。份数F的范围为0＜F≤1，其中0＜F＜1对应于上述“部分暴露的”实施方案，而F＝1对应于“完全暴露的”实施方案。氧化区22的厚度t可以随暴露时间的增加而增加，或可以达到自行限制的厚度。对于扩散占主导的氧化过程，厚度t尤其可以随暴露时间的平方根而变化。比之形成氧化区22之前的电阻器14的电阻值，氧化区22提高了电阻器14对沿方向6或方向7的电流的电阻值。
电阻器14可以在集成电路中，因此，图3也示出了电阻器14上的集成电路。绝缘层11包括绝缘材料13和窗口23，在窗口23中确定根据本发明的能够被氧化的电阻器14。注意，在绝缘材料13下方可以有电阻区28，因而被绝缘材料13阻挡。因此，根据本发明，下方的即阻挡的电阻区28是不可氧化的。虽然在下述实施方案中没有讨论，但若整个电阻器被确定为组合有下方即阻挡电阻区28的电阻器14，则能够将电阻器14想象成是“部分暴露的”。
本发明包括5个实施方案，用来对电阻器14进行氧化，以便提高电阻器14的电阻值，亦即：采用加热工作室的热氧化(图4)；采用辐射即粒子定向束的热氧化(图5)；等离子体氧化(图6)；阳极化(图7)；以及化学氧化(图8)。下面的讨论将描述这些实施方案并解释如何用原位测试来控制电阻器14暴露于氧粒子20之后所获得的电阻值(图9)。
虽然上述的和以下讨论的5个实施方案具体描述了对电阻器14的氧化，但作为氧化的变通，上述的和以下讨论的5个实施方案都适合于借助氮化来改变电阻器14的电阻值。与对电阻器14进行氧化相反，对电阻器14进行氮化意味着电阻器14与氮粒子(而不是与氧粒子20)发生反应，其方式是形成电阻器14包含的电阻材料的氮化物(而不是形成电阻器14包含的电阻材料的氧化物)。如氧粒子20那样，依赖于不同的实施方案，氮粒子可以是分子形式或离子形式。“部分暴露的”和“完全暴露的”实施方案可以被用来对电阻器14进行氮化，正如“部分暴露的”和“完全暴露的”实施方案可以被用来对电阻器14进行氧化那样。此处除非特别指出，下述的5个实施方案的所有特点和情况都适用于电阻器14的氮化，正如5个实施方案的所有特点和情况都适用于氧化那样。
采用加热工作室的热氧化
图4示出了根据本发明实施方案的加热工作室30的正面剖面图，它包括含氧的气体32和图2的半导体衬底10。气体32包括尤其是例如分子氧(O2)、氧化亚氮(N2O)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)之类的氧化物。
加热工作室30被加热到加热温度，电阻器14于是被气体32氧化，从而在电阻器14中形成诸如上述图3所示的氧化区22那样的氧化区。氧化区的厚度(见例如上述图3的氧化区22的厚度t)随电阻器14暴露于气体32的时间的增加而增加。图4可以作为“完全暴露的”实施方案的例子，其中不存在电阻器14的不暴露于氧的部分16(见图2)(亦即SU＝0，F＝1)，且表面17是被氧化的整个表面19(见图1)。在图4中，环境气体32中的氧浓度以及加热温度，组合起来应该足以氧化电阻器14。所述组合依赖于电阻器14与气体32之间的氧化反应的化学性质。于是，所要求的氧浓度和加热温度依赖于电阻器14和气体32的材料构成。
气体32可以不流动，以立体分布形式存在于加热工作室30中。作为变通，气体32可以是低速流动的，其中气体32接触到电阻器14。由于流动的气体32来自可能明显比加热温度更冷的气体源，故氧的流速应该足够低，以便尽量减小或基本上消除从电阻器14到气体32的热传输。可以用本技术领域一般熟练人员熟知的任何方法来抑制这种热传输。一种这样的方法是使氧的流动足够慢，致使所述热传输的主导模式是自然对流而不是强迫对流。采用流动氧的一个其它的变通方法包括将气体32预热到足够靠近加热温度，致使即使所述热传输由强迫对流引起，所述热传输也可忽略。
图4的加热工作室30包括能够对位于其中的半导体结构10进行加热的任何立体机壳。加热工作室30中的热可以沿方向37从半导体结构10上方的热源34被定向到半导体结构10。加热工作室30中的热也可以沿方向38从半导体结构10下方的热源36被定向到半导体结构10。沿方向37从热源34定向的热，比沿方向38从热源36定向的热更直接地被传输到表面17。因此，对于提升表面17处的温度，沿方向37从热源34定向的热，比沿方向38从热源36定向的热更为有效。热源34和36之一或二者，可以被用于加热工作室30中。热源34和36之一或二者，可以是连续热源或分立热源组成的分布阵列，例如由白炽灯泡组成的分布阵列。作为变通，加热工作室30可以是炉子。
在加热工作室30中获得上述加热温度的任何方法都属于本发明的范畴。例如，可以在加热工作室30处于室温时将半导体结构10插入到加热工作室30中，随之迅速提升加热工作室30中的温度，直到其中得到所希望的加热温度。若电阻器14附近的加热温度是空间均匀的，则电阻器14沿方向37的氧化将是空间均匀的，致使得到的氧化层的厚度大致恒定(见例如图3中厚度t大致恒定的氧化层22)。空间不均匀的加热温度将导致不恒定的氧化层厚度。均匀和不均匀的加热温度分布以及得到的均匀和不均匀的氧化层厚度，在本发明的范围内。
适合于在加热工作室30中被氧化的电阻器14的电阻材料包括尤其是多晶硅、非晶硅、钛、钽、钨、铝、银、铜、或它们的氮化物、硅化物、或合金中的一种或多种。
上述采用加热工作室30对电阻器14进行氧化的方法，不依赖于电阻器14的尺寸，因此，若电阻器14的尺寸为1微米或更小，是可用的，且若电阻器14的尺寸超过1微米，也是可用的。
如上所述，采用加热工作室的热氮化，可以被用作采用加热工作室的热氧化的一种变通。若采用氮化，则气体32可以包括诸如尤其是分子氮(N2)的氮化合物，而不是氧化合物。
采用定向辐射束或粒子束的热氧化
图5示出了根据本发明实施方案的包括图2半导体结构10和含氧气体42的工作室40的正面剖面图，其中半导体结构10的电阻器14被辐射或粒子定向束46加热。气体42包括诸如尤其是分子氧(O2)、氧化亚氮(N2O)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)之类的氧化物。如上面结合图4中的气体32所述的那样，气体42可以是不流动的或流动的。
电阻器14的部分15被定向束46加热到加热温度，部分15于是被气体32氧化，从而在电阻器14中形成诸如上面图3中所示的氧化区22那样的氧化区。氧化区的厚度(见例如上述图3所述的氧化区22的厚度t)随电阻器14暴露于定向束46的时间的增加而增加。氧化区的厚度还随定向束46的能量通量的增加而增加。定向束46可以包括辐射(例如激光辐射)，或粒子束(例如电子束、质子束、离子束等)。定向束46必须具有足够的能量以提供电阻器14所需的加热，而定向束46的最低要求能量通量依赖于电阻器14的材料构成。此外，定向束46应该被充分聚焦，以便满足上述的能量通量要求。
若定向束46包括激光辐射，则激光辐射可以包含连续激光辐射或脉冲激光辐射。若电阻器14包含金属，则由于金属的特征是导电电子的能级连续而不是吸收激光辐射的分立能级，故本发明对波长范围很宽的激光辐射都有效。
由源44产生的定向束46，可以被定向到电阻器14的暴露于氧的部分15，使得存在电阻器14的不暴露于氧的部分16。例如，源44可以包括其光点尺寸面积小于电阻器14的整个表面19(见图1)的表面积S的激光器，且相关的定向束46包括来自源44的激光器的辐射。激光束于是有可能横跨小于整个表面19。同样，源44可以产生作为粒子束的定向束46，将能量赋予电阻器14，从而加热电阻器14。定向束46可以被局限在要求定向束46充分各向异性的表面17；亦即由源44充分地定位到方向37，这依赖于源44的物理和工作特性。因此，若定向束46被定位到表面17，则图5可以作为“部分暴露的”实施方案的例子，其中存在不暴露于氧的部分16(见图2)(亦即SU＞0而F＜1)。作为变通，由于定向束46能够被定向到整个表面19，故图5还可以作为“完全暴露的”实施方案的例子，其中不存在不暴露于氧的部分16(见图2)(亦即SU＝0而F＝1)。于是，图4可以作为“完全暴露的”(F＝1)或“部分暴露的”(F＜1)实施方案的例子，其中可以存在或可以不存在不暴露于氧的部分16(见图2)。部分或完全暴露于含氧气体42的空间范围以及与含氧气体42的相关反应，可以借助于调节定向束46的尺寸(亦即面积)和/或借助于跨越整个表面19(见图1)各个部分扫描定向束46而得到控制。
在图5中，气体32中的氧浓度和加热温度组合起来应该足以氧化电阻器14，且依赖于上面结合图4所述的电阻器14与气体32之间的氧化反应的化学性质。达到所需温度的能力，依赖于能量足够的定向束46，以便将足够的能量赋予电阻器14的部分15，从而方便部分15的加热和氧化。定向束46的能量在其源44处被控制。
如上所述，采用图5的定向束46而不采用图4的加热工作室30来加热电阻器14的优点是加热小于电阻器14整个暴露表面区域19的能力。另一个优点是用加热工作室30对半导体结构10进行的所述加热可能潜在地损伤无法容忍加热工作室30引起的温度上升的半导体结构10的热敏部分。相反，用定向束46进行的局部加热有利地不暴露半导体结构10的所述热敏部分于潜在的热引入的损伤。
适合于在被定向束46加热的情况下氧化的电阻器14的电阻材料包括尤其是多晶硅、非晶硅、钛、钽、钨、铝、银、铜、或它们的氮化物、硅化物或合金中的一种或多种。
若定向束46被要求局限在电阻器14的表面19(见图1)(亦即，若定向束46不应该冲击表面19之外的电阻器14的任何表面)，则表面19的尺寸应该不小于定向束46能够聚焦于其上的最小表面积。例如，若定向束46包括激光辐射而源44包括激光器，则电阻器14的部分15的尺寸可以不小于激光器光点尺寸。由于利用目前和将来的投影技术，约为1微米或更小的激光器光点尺寸是可能的，故当定向束46包括激光辐射时，电阻器14的部分15可以具有1微米或更小的尺寸(本发明实施时占优势的激光技术可能的程度)以及超过1微米的尺寸。
如上所述，采用辐射或粒子的定向束进行的热氮化，可以被用作采用辐射或粒子的定向束进行的热氧化的一种变通。若采用氮化，则气体42可以包括诸如尤其是分子氮(N2)的氮化合物，而不是氧化合物。
等离子体氧化
图6示出了根据本发明实施方案的包含图2半导体结构10的等离子体工作室50的正面剖面图。等离子体工作室50包括电极54和电极55。半导体结构10已经被置于电极54和电极55之间。等离子体工作室50还包括如下所述等离子体气体产生过程中形成的氧离子52。
等离子体工作室50中的中性气体包括诸如尤其是分子氧(O2)、氧化亚氮(N2O)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)之类的氧化物。由于等离子体气体将由中性气体形成，故等离子体工作室50还可以包括一种或多种稀有气体(例如氩、氦、氮等)，以便执行下列功能：用作载气，提供形成等离子体离子质点所需的电荷，协助限制等离子体在固定的边界以内，协助提供目标等离子体密度或目标等离子体密度范围，以及延长受激态等离子体的寿命。
电源56在电极54与电极55之间产生电位。电源56可以是本技术领域熟练人员所知的任何类型，例如尤其是射频(RF)电源；恒压脉冲电源(见例如Scholl等人1999年6月的美国专利5917286)；直流(DC)电压源(见例如Straughan等人1981年9月的美国专利4292384)。电源56的有关特性是本技术所知的那些特性。例如，RF电源可以包括尤其是诸如常用频率13.56Hz的选自宽频率范围的射频频率。RF电源的功率要求依赖于电阻器14的表面积17，因而与具体情况有关。例如，RF电源功率的典型范围可以在尤其是大约100W到大约2000W之间。
电源56产生的电位使中性气体离化，从而在电极54与电极55之间形成等离子体，其中的等离子体包含电子和离子，且其中等离子体离子的极性依赖于等离子体工作室50中具体的中性气体。例如，若中性气体包括分子氧，则可以形成3组分的等离子体，它包括电子、正氧离子、和负氧离子，致使在辉光放电中占主导的正离子是O2+，而较少的正离子物质是O+。见美国专利5005101(Gallagher等人；1991年4月；1-12行，第6栏)。
在图6中，DC电源57具有端子58和59，其中端子58相对于地51为正，而端子59相对于端子58为负。DC电源57产生从电极54指向电极55的电场，且此电场能够沿方向37将正离子从电极54向电极55加速。因此，若氧离子52是正氧离子(例如O2+)，则电场将等离子体的氧离子52向电极55加速，引起氧离子52冲击电阻器的部分15。若氧离子52的能量足以氧化电阻器14的部分15(亦即若氧离子52具有最低能量即阈值能量)，则氧离子52将氧化部分15，从而在电阻器14中形成氧化区，例如上面图3所示的氧化区22。氧化区的厚度(见例如上面图3所述的氧化区22的厚度t)随电阻器14暴露于被加速了的氧离子52的时间的增加而增加。
若氧离子52是向着电阻器14被加速并与电阻器14发生反应的负氧离子，则应该反转端子58和59的极性(亦即，端子58和59应该分别具有负极性和正极性)。确定是正氧离子还是负氧离子52与电阻器14发生反应的因素，包括对所述被加速的氧离子52与电阻器14的电阻材料之间的化学反应的考虑，因为所述化学反应的特性(例如反应能、反应速率等)可以是反应离子氧物质52极性的函数。虽然如此，若等离子体的负氧离子52被DC电源57向着电阻器14加速，则等离子体的电子也将向着电阻器14被加速，这在某些情况下可以导致所述电子与电阻器14之间不希望有的相互反应。于是，当选择中性气体和选择哪种离子质点52与电阻器14反应时，必须考虑各个上述情况(例如电阻器14的材料、氧离子52与电阻器14之间的化学反应特性等)。
被加速的氧离子52将能量传送给电阻器14，以便至少提供在氧离子52与电阻器14之间实现化学反应所需的阈值能量，且这样传送的能量代替了图4加热工作室30向电阻器14提供的热能(亦即热)或图5的辐射或粒子定向束46向电阻器14提供的热能。DC电源57的电压输出必须足以将氧离子52加速到至少上述的阈值能量。
图6可以作为“完全暴露的”实施方案的例子，其中不存在电阻器14的不暴露于氧的部分16(见图2)(亦即SU＝0而F＝1)，且表面17是在等离子体工作室50中被氧化的整个表面19(见图1)。
虽然图6示出了用来氧化电阻器14的具体的等离子体工作室50的构造，但也可以采用本技术领域一般熟练人员所知的任何等离子体构造。
适合于承受等离子体氧化的电阻器14的电阻材料包括尤其是多晶硅、非晶硅、钛、钽、钨、铝、银、铜、或它们的氮化物、硅化物、或合金中的一种或多种。
采用等离子体氧化对电阻器14进行氧化的上述方法不依赖于电阻器14的尺寸，因此，若电阻器14的尺寸为1微米或更小，此方法是适用的，且若电阻器14的尺寸超过1微米，也是适用的。
如上所述，采用辐射或粒子的定向束进行的等离子体氮化，可以被用作采用辐射或粒子的定向束进行的等离子体氧化的一种变通。若采用氮化，则等离子体50中的中性气体可以包括诸如尤其是分子氮(N2)的氮化合物，而不是氧化合物。
阳极化
图7示出了根据本发明实施方案的阳极化浴槽60的正面剖面图。通常，对诸如半导体或金属的第一导电材料进行的阳极化，需要将第一导电材料和第二导电材料二者浸入到电解液浴槽中，并在足够的电压下将DC电流通过电解液。
阳极化电路69包括DC电源64、包括氧的电解液61、电阻器14被部分地浸入电解液61中的图2的半导体结构10、以及部分地浸入电解液61中的电极63。“部分浸入的”包括“完全浸入的”(亦即100％浸入)特定情况。电阻器14由包括用作阳极的第一导电材料的电阻材料制成，而电极63由用作阴极的第二导电材料制成。阴极的第二导电材料可以包括不与电解液61发生反应的任何惰性金属(例如铂)。借助于将电阻器14电耦合到DC电源64的正端子65，使电阻器14成为阳极。借助于将电极63电耦合到DC电源64的负端子66，使电极63成为阴极。阳极化可以在室温下或高于室温下执行。电阻器14形成的氧化膜的厚度是DC电源64输出的电压和阳极化电路69中的电流密度的函数。具体的电压和电流密度依赖于应用，并可以选自本技术领域一般熟练人员熟知的技术。例如，室温下在柠檬酸电解液中以大约0.1mA/cm2的电流密度，对钽或氮化钽进行阳极化，将产生每伏20的氧化膜(亦即Ta2O5)厚度。于是，对于大约25V的外加电压，Ta2O5膜的厚度约为500。
适合于被阳极化的电阻器14的电阻材料包括尤其是钽、钛、多晶硅、铝、钨、它们的氮化物和合金。可以使用的含氧电解液依赖于待要被阳极化的电阻材料，因而依赖于具体情况。于是，如本技术领域一般熟练人员所知，可以选择与所述电阻材料相容的任何含氧的电解液。
当DC电源64激活(亦即DC电源64被导通)时，在DC电源64输出的电压(以及相关的电流)下，在电阻器14的表面17处发生电解反应，从而从电解液产生氢离子、电子、和氧离子62。氧离子62与电阻器14的部分15发生化学反应，致使在电阻器14的部分15中形成诸如上面图3所述的氧化区22之类的氧化区。产生的氢离子与电子在阴极63处结合形成氢气。
图7示出了电解液液面67上方的电阻器14的部分16。因此，图7可以作为“部分暴露的”实施方案的例子，其中存在不暴露于氧的部分16(见图2)(亦即SU＞0而F＜1)。作为变通，若电阻器14被完全浸入在电解液61中，则图7也可以作为“完全暴露的”实施方案的例子，其中不存在不暴露于氧的部分16(见图2)(亦即SU＝0而F＝1)。于是，图7可以作为“部分暴露的”实施方案或“完全暴露的”实施方案的例子，其中分别存在或不存在不暴露于氧的部分16(见图2)。
氧化区的厚度(见例如上面图3所述的氧化区22的厚度t)随电解反应时间的增加而增加。随着氧化区厚度的增加，由于电阻器14的部分15到电解液61的隔离随氧化层厚度增加而增加，故阳极化浴槽60的电流减小。对于某些电阻器14的材料(例如铝)，由于所述电流最终被减小到可忽略的数值，故阳极化过程最终可以自行终止。
采用阳极化对电阻器14进行氧化的上述方法不依赖于电阻器14的尺寸，因此，若电阻器14的部分15的尺寸为1微米或更小，此方法是适用的，且若电阻器14的部分15的尺寸超过1微米，也是适用的。
如上所述，引起电阻器14氮化的阳极化，可以被用作引起电阻器14氧化的阳极化的一种变通。若采用氮化的阳极化而不是氧化的阳极化，则电解液61可以包括氮而不是氧。能够被使用的含氮电解液依赖于待要阳极化的电阻材料，因而依赖于具体情况。于是，如本技术领域一般熟练人员所知，可以选择与所述电阻材料相容的任何含氮的电解液。
化学氧化
图8示出了根据本发明实施方案的化学浴槽70的正面剖面图。化学浴槽70包含化学溶液71。图2的半导体结构10被浸入在化学溶液71中。化学溶液71包括氧粒子72，其形式是在压力下溶解于化学溶液71中的含氧的液体分子、氧离子、或含氧的气体(例如氧气或臭氧气体)。氧粒子72与电阻器14发生化学反应，从而在电阻器14中形成诸如上面图3所述氧化区22之类的氧化区。氧化区的厚度(见例如上面图3所述的氧化区22的厚度t)随化学反应时间的增加而增加。化学反应可以是放热的或吸热的，依赖于电阻器14的电阻材料和氧粒子72。若化学反应是吸热的，则要求加入足够的热量。此外，可以利用适合的催化剂来加速化学反应。催化剂可以是本技术领域一般熟练人员所知的用于该特定化学反应的任何催化剂。
适合被化学氧化的电阻器14的电阻材料包括尤其是铜、钨、铝、钛、它们的氮化物和合金。适合的化学溶液71包括尤其是过氧化氢、硝酸铁、过硫酸铵等。
图8示出了整个浸入在化学溶液71中的电阻器14，可以作为“完全暴露的”实施方案的例子，其中不存在电阻器14的不暴露于氧的部分16(见图2)(亦即SU＝0而F＝1)，且表面17是在化学溶液71中被氧化的整个表面19(见图1)。但是，电阻器14能够旋转90度(在图8所示截面平面内)并沿方向75向上移动，使部分电阻器14处于化学溶液71的水平面77上方，正如图7中部分16处于电解液液面67上方那样。在这种90度旋转和向上移动的情况下，图8可以表示“部分暴露的”实施方案，其中存在不暴露于氧的部分16(见图2)(亦即SU＞0而F＜1)。作为变通，图8可以作为“部分暴露的”实施方案或“完全暴露的”实施方案的例子，其中分别存在或不存在不暴露于氧的部分16(见图2)。
采用化学氧化对电阻器14进行氧化的上述方法不依赖于电阻器14的尺寸，因此，若电阻器14的尺寸为1微米或更小，此方法是适用的，且若电阻器14的尺寸超过1微米，也是适用的。
如上所述，电阻器14的化学氮化，可以被用作电阻器14的化学氧化的一种变通。若采用化学氮化而不是化学氧化，则化学溶液71可以包括氮粒子而不是氧粒子72。
电阻值测试
在被氧化或氮化之前，在被氧化或氮化的过程中(亦即原位)，和/或在被氧化或氮化之后，可以对电阻器14进行测试。可以用诸如四探针电阻值测试之类的常规测试装置来实现电阻值的测试，四探针电阻值测试装置具有4个到电阻器的接触，其中二个接触耦合到熟知的输出电流I的电流源，而另二个接触耦合到电压表，电压表测量待要确定的电阻上的电压V，测得的电阻值就是V/I。作为变通，可以用包括电阻器的同一个集成电路中的在线测量电路来实现电阻值测试，其中的测量电路被耦合到输出测量电阻值的设备。
图9示出了电阻器14的部分15暴露于氧粒子20时的图2，其电阻器14耦合到电阻值测量装置85。如上所述，电阻值测量装置85可以包括常规测试装置或在线测量电路。电阻值测量装置85可以被导电互连(亦即导电布线)86和87分别电耦合到电阻器14的表面81和82。因此，电阻值测量装置85能够测量与沿方向7通过电阻器14流动的电流相关的电阻器14的电阻值(在电阻器14的氧化或氮化之前、之中、和之后)。作为变通，若导电互连86和87分别被耦合到电阻器14的边界表面83和84而不是被耦合到表面81和82，则电阻值测量装置85可以被用来测量与沿方向6通过电阻器14流动的电流相关的电阻器14的电阻值(在电阻器14的氧化或氮化之前、之中、和之后)。图9中的表面83对应于图1中的表面19。在图9中，电阻器14包括被氧化(或被氮化)的区域21，它对应于图3的被氧化(或被氮化)的区域22。半导体结构10处于氧化(或氮化)环境80中，此环境包括本发明范围内的任何氧化(或氮化)环境，诸如特别是图4的加热工作室30、图5的工作室40、图6的等离子体工作室50、图7的阳极化浴槽60、以及图8的化学浴槽70。如本技术领域一般熟练人员所知，电阻值测量装置85是能够测量电阻器14的电阻值的任何装置。
下面的讨论描述了图9的电阻值测量装置85如何能够被用于原位测试，以便在暴露于氧粒子20之后控制电阻器14获得的电阻值。下面的讨论适用于上述任何一种实施方案(亦即采用加热工作室的热氧化或氮化、采用辐射或粒子定向束的热氧化或氮化、等离子体氧化/氮化、阳极化、以及化学氧化/氮化)。
令R1表示被氧化或氮化之前电阻器14的电阻值。令R2表示电阻器14的最终电阻值(亦即被氧化或氮化之后电阻器14的电阻值)。令Rt表示预定的目标电阻值，氧化(或氮化)完成之后，电阻器14的相关电阻值容差为ΔRt(亦即认为在容差ΔRt内R2＝Rt)。目标电阻值Rt与应用有关。例如，在模拟电路中，Rt可以是电路中的电容的函数，其中对于给定的电容，Rt的数值将共振峰的宽度约束到预定的上限。实际上，预定的电阻值Rt与相关的电阻值容差ΔRt，对于指定的应用可以被一起提供。
在电阻器14暴露于氧粒子20的过程中或之后，可以测试电阻器14的电阻值。如上所述，被氧化(或氮化)的区域22的厚度t(见图3)，随所述暴露的时间的增加而增加，而电阻器14的电阻值随厚度t的增加而增加。于是，借助于选择暴露时间，可以控制最终电阻值。可以根据设计获得Rt±ΔRt之内的R2(亦即Rt-ΔRt≤R2≤Rt+ΔRt)的任何方法或判据，来选择暴露时间。例如，由先前经验得到的校正曲线可以被用来确定导致R2在Rt±ΔRt之内的暴露时间。
可以利用迭代测试过程，使在电阻器14暴露于氧粒子20的过程中，因而也是在电阻器14的氧化(或氮化)过程中，对电阻器14的电阻值进行测试。在电阻器14暴露于氧粒子20的过程中进行的测试，连续地或周期性地确定R2”是否在Rt±ΔRt之内，其中R2”是测试确定的电阻器14的最新电阻值。若R2”在Rt±ΔRt之内，或若(R2”-R1)(Rt-R2”)≤0，则终止测试。
虽然此处为了说明的目的已经描述了本发明的具体实施方案，但对于本技术领域熟练人员来说，许多修正和改变是显而易见的。因此，所附权利要求被认为包括了本发明构思与范围内的所有这些修正和改变。