本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制作工藝，特別是涉及一種化合物半導(dǎo)體的金屬層及其制備方法。

背景技術(shù)：

在三五族化合物半導(dǎo)體中，金屬層制備主要用蒸鍍的方法來實(shí)現(xiàn)，但是蒸鍍制程的成本會比較高，所以相對成本較低的電鍍金屬的制備方法就會被引入到金屬層制備中來。在電鍍制程中，光阻要求的厚度較厚，在顯影的過程中會出現(xiàn)光阻底部有殘留的情況，在現(xiàn)有的制程中很難避免。而這個缺陷在電鍍結(jié)束后會使電鍍的金屬底部有一個明顯的缺口。在后續(xù)的金屬刻蝕中，因?yàn)楹缥?yīng)，使這里的反應(yīng)速度比其他地方快，導(dǎo)致缺口變大，甚至于金屬線脫落，導(dǎo)致可靠性失效的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種化合物半導(dǎo)體的金屬層的制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種化合物半導(dǎo)體的金屬層，包括第一金屬層、絕緣層、tiw層、第二金屬層、ti層以及保護(hù)層；第一金屬層和絕緣層先后設(shè)于化合物半導(dǎo)體晶片之上，絕緣層于第一金屬層上方設(shè)有開口，所述開口兩側(cè)向內(nèi)傾斜45°到75°，tiw層覆蓋所述開口的底部以及側(cè)壁并延伸至周邊所述絕緣層的頂面；第二金屬層形成于tiw層上，填平所述開口并凸出于開口之上，其中凸出部分兩側(cè)向外傾斜75°至85°；ti層覆蓋所述tiw層的側(cè)壁以及所述第二金屬層表面，并于第二金屬層頂面開有連接口；保護(hù)層覆蓋所述ti層以及絕緣層表面。

可選的，所述絕緣層的開口高度為0.5-2μm，所述tiw層的厚度為60-600nm，所述第二金屬層的厚度為2-6μm。

可選的，所述第一金屬層的厚度為0.5-1.5μm。

可選的，所述ti層的厚度為2-9nm。

可選的，所述保護(hù)層為sin、sio2或兩者的復(fù)合層，厚度為300-1000nm。

可選的，還包括一介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述第一金屬層以及晶片表面，所述絕緣層設(shè)于介質(zhì)層之上。

可選的，所述介質(zhì)層的厚度為0.05-0.5μm。

一種上述化合物半導(dǎo)體的金屬層的制備方法包括以下步驟：

1)在已部分完成器件制程的晶片上制備第一金屬層；

2)涂布絕緣層，蝕刻所述絕緣層以形成位于所述第一金屬層之上的開口，所述開口兩側(cè)向內(nèi)傾斜45°到75°；

3)沉積tiw層；

4)沉積電鍍種子層；

5)涂布光阻，并通過曝光、顯影形成對應(yīng)所述開口的顯開窗口，所述顯開窗口兩側(cè)向外傾斜75°到85°，且最大寬度大于所述開口的最大寬度；

6)通過電鍍工藝于所述顯開窗口之內(nèi)沉積電鍍金屬層，所述電鍍金屬層的沉積厚度高于所述開口并低于所述光阻頂面；

7)剝離光阻；

8)涂布光阻，并通過曝光、顯影形成遮蔽所述電鍍金屬層的第一遮蔽層，所述第一遮蔽層兩側(cè)向外傾斜的角度大于85°；

9)去除所述第一遮蔽層之外的tiw層和電鍍種子層，余下的電鍍種子層和電鍍金屬層組成第二金屬層；

10)形成覆蓋所述tiw層的側(cè)壁以及所述第二金屬層表面的ti層；

11)沉積保護(hù)層；

12)蝕刻所述保護(hù)層以及ti層以形成位于所述第二金屬層頂部的連接口。

可選的，步驟1)中，還包括形成介質(zhì)層的步驟，所述介質(zhì)層覆蓋所述第一金屬層以及晶片表面；所述絕緣層形成于介質(zhì)層之上。

可選的，步驟10)具體為：沉積ti層，涂布光阻，通過曝光、顯影形成遮蔽所述第二金屬層的第二遮蔽層，所述第二遮蔽層向外傾斜的角度大于85°，且第二遮蔽層的最大寬度大于所述第一遮蔽層的最大寬度，去除所述第二遮蔽層之外的ti層，剝離光阻。

本發(fā)明的有益效果是：

通過對絕緣層開口的角度以及光阻傾斜角度的設(shè)計(jì)，使沉積窗口形成一個由窄至寬再由寬至窄的變化，一方面光阻75～85度的傾角的設(shè)計(jì)可以減少光阻顯影導(dǎo)致的殘留；另一方面光阻窗口底部的寬度大于絕緣層開口區(qū)域的寬度，增大了窗口，即使光阻底部存在殘留，沉積的金屬層于寬度變化的拐角處缺失也不會影響有效區(qū)域的接觸，有效避免脫落的現(xiàn)象；tiw層作為阻擋層，同時(shí)提高第二金屬層與介質(zhì)層或第一金屬層的粘附性，進(jìn)一步避免剝落等問題的發(fā)生；ti層覆蓋于整個第二金屬層上，有效增大保護(hù)層與第二金屬層的粘附能力和氣密性，進(jìn)一步避免剝離脫落的現(xiàn)象；通過上述結(jié)構(gòu)的設(shè)置，使金屬層的結(jié)構(gòu)符合工藝要求，提高了連接的穩(wěn)定性，從而提高了器件的可靠度，提高制程的良品率以及產(chǎn)品的使用壽命，有利于電鍍工藝在金屬層制作中的推廣，降低了成本。此外，借由本發(fā)明所述的制備方法，可以制備兩層以及多層的金屬層并確保其連接可靠度，使用范圍廣。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1的工藝流程圖；

圖3為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的各附圖僅為示意以更容易了解本發(fā)明，其具體比例可依照設(shè)計(jì)需求進(jìn)行調(diào)整。文中所描述的“兩側(cè)向內(nèi)傾斜x度”，是指兩側(cè)壁由上至下逐漸靠近，且與水平面的夾角為x度；文中所描述的“兩側(cè)向外傾斜x度”，是指兩側(cè)壁由上至下逐漸遠(yuǎn)離，且與水平面的夾角為x度；此處所述的上下，是相對于各層形成的先后順序而言，以在先形成的為下，在后形成的為下。

實(shí)施例1

參考圖1，一種化合物半導(dǎo)體的金屬層結(jié)構(gòu)包括設(shè)于化合物半導(dǎo)體晶片1上的第一金屬層2、絕緣層3、tiw層4、第二金屬層5、ti層6以及保護(hù)層7。第一金屬層2設(shè)于化合物半導(dǎo)體晶片1上，絕緣層3覆蓋第一金屬層2和化合物半導(dǎo)體晶片1表面，絕緣層3于第一金屬層2上方設(shè)有開口，所述開口兩側(cè)a向內(nèi)傾斜45°到75°。tiw層4覆蓋所述開口31的底部以及側(cè)壁并延伸至周邊所述絕緣層3的頂面。第二金屬層5形成于tiw層4上，填平所述開口并凸出于開口之上，其中凸出部分兩側(cè)b向外傾斜75°至85°；ti層6覆蓋所述tiw層4的側(cè)壁以及所述第二金屬層5表面，并于第二金屬層5頂面開有連接口61；保護(hù)層7覆蓋所述ti層6以及絕緣層3表面。該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于金屬連線層。

其中，化合物半導(dǎo)體晶片可以是例如gaas，gan等，第一金屬層2和第二金屬層5分別為au，絕緣層3為聚酰亞胺，保護(hù)層7為sin。此外，保護(hù)層7也可以是sio2或其與sin的復(fù)合層。第二金屬層5通過電鍍的方法制得，包括電鍍種子層51和電鍍金屬層52。

以下具體厚度參數(shù)說明各層的關(guān)系：第一金屬層2的厚度為0.5-1.5μm，絕緣層3的厚度不小于2μm，開口31高度為0.5-2μm，tiw層4的厚度為60-600nm，第二金屬層5的厚度為2-6μm，ti層6的厚度為2-9nm，保護(hù)層7的厚度為300-1000nm。

參考圖2所示流程圖，上述結(jié)構(gòu)通過以下方法制備：

見圖2a，在已部分完成器件制程的晶片上制備厚度為0.5-1.5μm的第一金屬層；

見圖2b，通過旋轉(zhuǎn)涂布的方式涂布厚度不小于2μm的聚酰亞胺作為絕緣層，聚酰亞胺的作用主要用于平坦化；

見圖2c，在聚酰亞胺表面涂布上光阻，并進(jìn)行曝光和顯影形成顯開窗口，顯影后顯開窗口兩側(cè)向內(nèi)傾斜的角度在45到75度之間，這個可以使電鍍出來的金屬角度達(dá)到要求；

見圖2d，用干法蝕刻的方法對聚酰亞胺進(jìn)行刻蝕形成開口，開口繼承顯開窗口的傾斜角度，然后剝離光阻；

見圖2e，用物理氣相淀積的方法先后濺鍍制備一層tiw和一層金，tiw在60nm到600nm之間，金在120nm到600nm之間，該層金作為電鍍種子層；

見圖2f，涂布厚度為2-8μm的負(fù)光阻，通過曝光顯影形成位于絕緣層開口之上的顯開窗口，顯開窗口兩側(cè)向外傾斜的角度在75到85度之間，且顯開窗口的最大寬度大于絕緣層開口的最大寬度；

見圖2g，用電鍍方法在顯開窗口電鍍種子層的表面電鍍一層金，金的厚度可以從2μm到6μm；

見圖2h，用n-甲基吡咯烷酮等化學(xué)藥液將光阻剝離，留下所需金屬圖形。

見圖2i，涂布正光阻，并通過曝光、顯影形成遮蔽電鍍金層的第一遮蔽層，將電鍍金層保護(hù)住，第一遮蔽層兩側(cè)向外傾斜的角度大于85°；

見圖2j，先后用逆電鍍的方法去除裸露在第一遮蔽層之外的金(即電鍍種子層)和用干法蝕刻的方法刻蝕掉裸露的tiw；

見圖2k，用n-甲基吡咯烷酮等化學(xué)藥液將光阻剝離，留下所需金屬圖形，余下的電鍍種子層和電鍍金層即形成第二金屬層；

見圖2l，用蒸鍍的方法制備一層ti，厚度在2到9nm；

見圖2m，涂布正光阻，通過曝光、顯影形成遮蔽第二金屬層的第二遮蔽層，第二遮蔽層向外傾斜的角度大于85°，且第二遮蔽層的最大寬度大于第一遮蔽層的最大寬度；

見圖2n，用干法蝕刻的方法把裸露在第二遮蔽層外的ti去除；

見圖2o，用n-甲基吡咯烷酮等化學(xué)藥液將光阻剝離，留下所需金屬圖形，其中剩余的ti層兩端與絕緣層相接，即遮蔽第二金屬層的表面以及裸露的tiw層的側(cè)面；

見圖2p，用pecvd的方式制備一層保護(hù)層，厚度從300nm到1000nm。

見圖2q，用正光阻定義出需要開孔的圖形；

見圖2r，用干法蝕刻的方法刻蝕第二金屬層頂部的ti層和保護(hù)層，形成所需要的連接口圖形；

用n-甲基吡咯烷酮等化學(xué)藥液將光阻剝離，即得到最終結(jié)構(gòu)，參考圖1。

實(shí)施例2

在實(shí)施例1的圖1k的結(jié)構(gòu)之后，重復(fù)圖1b至圖1k的步驟，以在第二金屬層之上形成第三、第四及其以上的金屬層，然后回到圖1l的步驟，從而形成多金屬層的層疊結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例3

參考圖3，另一種化合物半導(dǎo)體的金屬層結(jié)構(gòu)，其與實(shí)施例1的差別在于還包括一介質(zhì)層8，所述介質(zhì)層8覆蓋所述第一金屬層2以及晶片1表面，所述絕緣層3設(shè)于介質(zhì)層8之上。所述介質(zhì)層可以是sin，厚度為0.05-0.5μm，其余結(jié)構(gòu)參考實(shí)施例1。該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于電容。相應(yīng)的，其制備方法為在圖2a和圖2b之間增加一步驟：在第一金屬層上用pecvd的方式淀積上介質(zhì)層，然后再形成絕緣層。

上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種化合物半導(dǎo)體的金屬層及其制備方法，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。