[发明专利]制造III-V族半导体装置的互连件的方法及III-V族半导体装置

说明书

本发明提供一种制造III‑V族半导体装置的互连件的方法及III‑V族半导体装置，该方法包括：利用正型光致抗蚀剂搭配图像反转型(image‑reversible)光致抗蚀剂，于蚀刻后形成下切(undercut)侧壁而围出具有径宽由上自下渐增的开口，而得以自该开口沉积该互连件。本发明能够沉积形成较大厚度的互连件，并且能够避免沉积过程互连件与光致抗蚀剂接触而影响最终形成的互连件的结构。

技术领域

本发明涉及一种III-V族半导体装置及其制造方法，特别是涉及一种制造III-V族半导体装置的互连件的方法，及III-V族半导体装置。

背景技术

以Ⅲ-Ⅴ族(如GaN、GaAs)为材料制成的异质结双极型晶体管(HBT)及高速电子迁移率晶体管(HEMT)等功率元件，由于具有高功率、线性度佳、高截止频率和低损耗功率等优点，因此，被认为是可用于制作高频功率元件的最佳材料。

然而，因为高频功率元件是在大电压、大电流及高频率的操作条件下进行，因此，相较一般元件需要更高的电流承载能力及散热能力，但是目前常用于非高频的功率元件的2微米金属连接导线，其厚度并不足以承受大电压及大电流的操作条件。此外，对高频元件而言，当元件的操作频率提高，若金属连接导线的厚度不足，也会使得元件的寄生阻抗大幅增加而影响元件于高频的操作特性。因此，为了符合高频功率元件的操作特性，如何提供具有更高厚度的金属连接导线则为相关技术开发的重点。

例如，公开号为US2007/0040274A1的美国专利公开一种III-V族半导体装置内连接导线的方法。其主要是以铜为内连接导线金属，通过介电层与光致抗蚀剂的层叠结构，提高可用以沉积铜金属内连接导线的厚度的空间，并利用在铜金属内连接导线与半导体层之间形成氮化钨(WNx)阻障层，以避免厚铜金属导线的铜原子扩散到与该厚铜金属导线连接的半导体层，而得到具有厚铜金属内连接导线的III-V族半导体装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制造III-V族半导体装置的互连件的方法。

本发明的制造III-V族半导体装置的互连件的方法，包含下列步骤。

a)将具有第一厚度的正型光致抗蚀剂层施用于该III-V族半导体装置的导性零件上。

b)将具有第二厚度的图像反转型光致抗蚀剂层施用于该正型光致抗蚀剂层上。

c)使该图像反转型光致抗蚀剂层及该正型光致抗蚀剂层接受图案式曝光，以使该图像反转型光致抗蚀剂层及该正型光致抗蚀剂层的每一者形成呈可显影型式的第一部分及呈不可显影型式的第二部分，且该图像反转型光致抗蚀剂层的该第一部分及该第二部分分别重叠于该正型光致抗蚀剂层的该第一部分及该第二部分上。

d)使该图像反转型光致抗蚀剂层接受图像反转烘烤，以使该图像反转型光致抗蚀剂层的该第一部分及该第二部分从可显影型式及不可显影型式转换成不可显影型式及可显影型式。

e)使该图像反转型光致抗蚀剂层及该正型光致抗蚀剂层接受全曝光，以使该正型光致抗蚀剂层的该第二部分从该不可显影型式转换成该可显影型式。

f)使该图像反转型光致抗蚀剂层及该正型光致抗蚀剂层接受显影，而自该图像反转型光致抗蚀剂层该第二部分向下移除至该III-V族半导体装置的导性零件露出而形成开口，其中，该图像反转型光致抗蚀剂层及该正型光致抗蚀剂层共同形成下切侧壁，该下切侧壁围成该开口，而令该开口具有自该图像反转型光致抗蚀剂层向下渐增的径宽。

g)将扩散障壁层经由该开口沉积于该III-V族半导体装置的该导性零件上。

h)将铜层经由该开口沉积于该扩散障壁层上形成该互连件。

较佳地，本发明所述的方法，还包含实施于步骤h)后的步骤i)，移除该图像反转型光致抗蚀剂层及该正型光致抗蚀剂层。