[發明專利]一種芯片背面金屬起鍍層結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201010162251.1
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN102237339A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 龐磊;陳曉娟;羅衛軍;魏珂;劉新宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種氮化鎵微波單片集成電路中的背面金屬起鍍層結構及其制備方法。

背景技術

在微波單片集成電路中，需要將芯片正面器件的源端或其它需要接地的元器件通過背面通孔引出接地，具體來講就是在芯片正面電路制作完成之后，在其背面蝕刻盲孔(簡稱背孔)，并在孔內制作導電金屬層來實現與正面器件的連接，將器件的接地端由這個金屬通路導出，即先將背面濺射一層起鍍層金屬，然后再用電鍍軟金傳導層的方式加厚到所需厚度。這樣做主要有兩個目的：第一是通過芯片減薄及背面金屬化，可將器件工作所產生的熱量從芯片背面更好地傳導出去，第二則是通過刻蝕盲孔和背面金屬化，可巧妙地利用背部空間整合電路中所需的接地線。因此，背面盲孔刻蝕和背面金屬化技術是MMIC流程中必不可少的關鍵工藝之一。

在制作背面盲孔刻蝕和背面金屬化的過程中，要求背面起鍍層金屬剛好接觸到正面布線層金屬，進而電鍍后才能形成良好的電氣連接以保證接地性能良好。

但是，由于濺射背面起鍍層金屬的前一工藝步驟中，盲孔刻蝕過程十分復雜，導致刻蝕之后，在這種高深寬比(盲孔深度和直徑的比例)的孔洞中，必然會出現規則不整的溝壑及凸起，使得孔內壁十分粗糙，從而大大影響了接下來背面起鍍層金屬的濺射，使得背面起鍍層金屬與正面布線層金屬的連接出現困難，最終導致正面本應接地的器件或PAD無法正常實現接地功能，使得MMIC電路的性能惡化甚至完全喪失。

本發明通過實驗證明在背面起鍍層金屬中引入金屬鎢可以利用其具有的無縫隙地填充孔洞的特性，極大程度地減小背孔內壁的粗糙度，從而大大提高背面起鍍層金屬與正面布線層金屬的連通性。

傳統的背面起鍍層金屬結構鈦/金(Ti/Au)或略加改進的鈦/鎳/鈦/金/鈦(Ti/Ni/Ti/Au/Ti)等均無法制備出高連通性的背面起鍍層金屬，且傳統結構層中Au的用量很大，增加了成本。而采用本發明中的背面金屬起鍍層結構及其制備方法就可很好地解決上述問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明針對制作氮化鎵微波單片集成電路時用現有的背面起鍍層金屬無法實現與正面金屬的高連通性，提供了一種氮化鎵微波單片集成電路中的背面金屬起鍍層結構及其制備方法。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種芯片背面金屬起鍍層結構，該結構設置在經過盲孔刻蝕后的芯片背面的襯底層之上，該結構包括第一鈦層、設置在所述第一鈦層上的鎢層、設置在所述鎢層上的第二鈦層、以及設置在所述第二鈦層上的金層。

上述方案中，所述第一鈦層的厚度為所述鎢層的厚度為所述第二鈦層的厚度為所述金層的厚度為

為達到上述目的，本發明還提供了一種芯片背面金屬起鍍層的制備方法，該方法包括：

步驟10：在芯片襯底層上旋涂光刻膠，并光刻、顯影形成背面金屬起鍍層圖案；

步驟20：在芯片襯底層上剩余的光刻膠和背面金屬起鍍層圖案上通過濺射的方法依次形成第一鈦層、鎢層、第二鈦層和金層；

步驟30：將金屬電鍍至背面起鍍層，并用丙酮剝離光刻膠上的第一鈦層、鎢層、第二鈦層和金層，得到所需的除劃片道圖形之外的芯片背面金屬。

上述方案中，步驟20中所述第一鈦層的厚度為所述鎢層的厚度為所述第二鈦層的厚度為所述金層的厚度為

上述方案中，步驟30中所述用丙酮剝離光刻膠上的第一鈦層、鎢層、第二鈦層和金層，包括：將光刻膠上的第一鈦層、鎢層、第二鈦層和金層的背面起鍍層金屬以及電鍍金屬用丙酮浸泡30分鐘，將光刻膠上的第一鈦層、鎢層、第二鈦層和金層剝離，然后依次用丙酮和乙醇清洗干凈。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

本發明提供的這種氮化鎵微波單片集成電路中的背面金屬起鍍層結構及其制備方法，背面起鍍層金屬中的金屬鎢具有無縫隙地填充孔洞的特性，可以極大程度地減小背孔內壁的粗糙度，從而大大提高背面起鍍層金屬與正面布線層金屬的連通性；且鎢金屬的使用可減少金的用量，從而節省了成本；背面起鍍層金屬中的第一鈦層改善了鎢層與襯底層的粘附性，第二鈦層解決了金層與鎢層粘附性不好的問題。整個背面起鍍層金屬結構的制備方法可以通過一次性濺射完成，方法簡單，為整個GaN?MMIC電路良好性能的實現奠定了堅實的基礎。

附圖說明

圖1為本發明包含背孔和正面需接地金屬PAD在內的背面起鍍層金屬結構示意圖；

圖2為本發明濺射背面起鍍層金屬之前的背孔俯視圖掃描電鏡照片；