[发明专利]一种微波单片集成电路中的金属布线层结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属布线层结构及其制备方法，尤其涉及一种微波单片集成电路中的金 属布线层结构及其制备方法，属于集成电路技术领域。

背景技术

在微波单片集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC)中，需要 将源端通过背孔接地，这样能够更好地散热，而且可以改善源端的接地性能；同时在MMIC中 存在很多并联接地的元件，使得通过背孔接地金属引起的串联电感很小，对高频电路的影响 也比较小，因此背孔技术是MMIC电路工艺流程中必不可少的关键工艺之一。

在制作背孔的过程中，要求背面电镀金属刚好接触到布线层金属进而才能形成良好的电 气连接，即要去除布线层到背面金属层之间的部分，通常使用等离子体刻蚀(ICP)的方法 ，刻蚀去除布线层到背面金属层之间的所有材料，这样就必须引入阻挡层使得布线金属层不 会被破坏，同时要保证中间的材料全部刻蚀干净，通过实验证明在布线层金属中引入金属Ni 可以完成阻挡作用。

传统的布线层金属结构钛/金和钛/金/钛等均是能够用于正常电路制作的金属布线层， 但是不能用于制作微波单片集成电路中的背孔工艺。

发明内容

本发明针对现有金属布线层不能用于制作微波单片集成电路中背孔工艺的不足，提供了 一种适用于在微波单片集成电路中制作背孔工艺的金属布线层结构及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种微波单片集成电路中的金属布线层结构 ，设置在第一Si3N4层和第二Si3N4层之间，包括第一Ti层、设置在所述第一Ti层上的Ni层、 设置在所述Ni层上的第二Ti层、设置在所述第二Ti层上的Au层、以及设置在所述Au层上的第 三Ti层。

进一步，所述第一Si3N4层的厚度为2000～4000；所述第二Si3N4层的厚度为 500～2000；所述第一Ti层的厚度为200～400；所述Ni层的厚度为500～1000；所述第二Ti层的厚度为200～400；所述Au层的厚度为2000～4000；所述第三Ti 层的厚度为200～400

本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种微波单片集成电路中的金属 布线层结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤10：在第二Si3N4层上旋涂光刻胶后，并通过光刻、显影形成金属布线层图案；

步骤20：通过电子束蒸发的方法依次形成第一Ti层、Ni层、第二Ti层、Au层和第三Ti层 ；

步骤30：将光刻胶上的第一Ti层、Ni层、第二Ti层、Au层和第三Ti层进行剥离。

进一步，所述第一Si3N4层的厚度为2000～4000；所述第二Si3N4层的厚度为 500～2000；所述第一Ti层的厚度为200～400；所述Ni层的厚度为500～1000；所述第二Ti层的厚度为200～400；所述Au层的厚度为2000～4000；所述第三Ti 层的厚度为200～400

本发明的有益效果是：本发明金属布线层结构中的金属Ni在通过ICP刻蚀衬底后，可以 保护布线层及以上部分，使得MMIC背孔工艺可以顺利进行，并且这种金属布线层结构中的上 下两层金属Ti改善了与Si3N4介质层的粘附性，提高了电容的性能，同时整个金属布线层结 构对电容值的影响不大，金属Ni上面一层金属Ti的引入可以改善金属Ni与金属Au的粘附性不 好的问题；整个金属布线层结构的制备方法可以通过一次性蒸发金属完成，方法简单，对 MMIC工艺的实现起到了很大的作用。

附图说明

图1为本发明具有背孔的金属布线层结构示意图；

图2为本发明金属布线层结构中背孔的一个扫描电镜照片；

图3为本发明金属布线层结构中背孔的另一个扫描电镜照片；

图4为本发明金属布线层结构未采用Ni金属层的背孔穿通示意图；

图5为本发明金属布线层结构中Ni金属层和Au金属层直接接触时焊盘脱落示意图；

图6为本发明Ti/Au/Ti金属布线层结构的电容值曲线示意图；

图7为本发明Ti/Ni/Ti/Au/Ti金属布线层结构的电容值曲线示意图；

图8为本发明Ti/Au/Ti金属布线层结构的电容的品质因数曲线示意图；