专利名称：一种适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法
技术领域：
本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法。
背景技术：
氮化镓微波单片集成电路(GalliumNitride Monolithic Microwave IntegratedCircuit,GaN MMIC)的整个制作过程，需要经过十几个工艺步骤，其中有源器件 GaN HEMT的制作涉及欧姆接触源漏金属的蒸发及合金、有源区的隔离、栅金属的蒸发、场板金属的蒸发以及Si3N4介质的钝化等关键工艺步骤，而无源RLC器件则需要TaN电阻的溅射、互连引出端的金属布线、MIM电容中Si3N4介质的淀积以及电镀桥的制作等。其中，很多工艺可以为有源及无源器件所共用，例如二次介质Si3N4的淀积既可作为GaN HEMT的钝化层，又可作为MIM电容中上下极板间的介质。在GaN MMIC工艺中，当有源器件HEMT的布线金属(同时也是MIM电容的下极板金属)和钝化介质层(同时也是MIM电容的中间介质层) 制作完毕之后，需要在有源器件HEMT上制作金属场板，以提高器件和电路的整体性能。具体来说，场板金属可以有效调制栅漏间的电场分布，使得电场强度最大值区域向漏端扩张， 消除栅边缘的电场尖峰，提高器件的击穿电压；场板金属还可以改善肖特基结特性，有效消除钝化层导致的栅反向泄漏电流增大的问题。因此，场板制造技术是MMIC流程中的关键工艺之一。传统的场板金属工艺制作过程中用的是AZ5214E反转光刻胶，由于电容下极板的布线金属厚度较高，大容值电容的金属面积较大，导致做场板的光刻时，电容极板处的 AZ5214E光刻胶极其容易大片脱落，从而引发蒸发场板金属时，电容的上极板与下极板金属引出端PAD处出现了多余金属的搭接而导致上下极板连通，如图2和图3所示，图中清楚示出了胶脱落引发的电容上极板金属和下极板引出端PAD之间多余的场板金属层，使得电容彻底失去功能，严重降低了电路的成品率。
发明内容
本发明为了解决现有场板工艺引发MIM电容成品率下降的问题，提供一种适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，包括如下步骤步骤10，在氮化镓微波单片集成电路芯片的二次介质Si3N4层上旋涂PMGI光刻胶层，将芯片进行烘片；步骤20，在步骤10中旋涂的PMGI光刻胶层上继续旋涂AZ5214E反转光刻胶层，将芯片进行烘片，通过光刻、反转烘片、泛曝光完成光刻工艺；步骤30，通过两步显影形成金属场板层图案；步骤40，用金属蒸发台通过蒸发的方法形成Ti/Au场板金属层，之后用丙酮将光刻胶上的Ti/Au场板金属层进行剥离，得到所需的场板金属。上述方案中，所述步骤10中PMGI光刻胶层的厚度为600 A±50 A。上述方案中，所述步骤10中烘片将芯片放置在180°C烘箱内烘片15分钟。上述方案中，所述步骤20中烘片是将芯片放置在100°C烘箱内烘片90秒。上述方案中，所述步骤20中的反转烘片是将芯片放置在115°C烘箱内烘片约90 秒。上述方案中，所述步骤20中AZ5214E反转光刻胶层的厚度为11000 A±100A。上述方案中，所述步骤30具体包括如下步骤所述先用AZ显影液去掉所需场板层图案部分的AZ5214E反转光刻胶，再将芯片放置在120°C烘箱内烘片约4分钟，用⑶沈显影液去掉所需场板层图案部分的PMGI光刻胶，从而形成金属场板层图案。上述方案中，所述Ti/Au场板金属层的厚度为200 A±20 A/3000 A±500 A。与现有技术相比，本发明技术方案产生的有益效果如下本发明所采用的场板金属制备方法，很好地解决了场板制作光刻过程中光刻胶与 Si3N4介质黏附性差的问题，保证了 HEMT场板工艺的顺利进行，大大提高了 MIM电容的良品率，实现了有源器件和无源器件工艺的良好兼容，能显著提高整个电路的成品率和性能。
图1为由于光刻胶脱落而导致上下极板连通的失效电容显微照片；图2为图1的局部放大图；图3为本发明实施例提供的形成金属场板层图案的过程示意图；图4为本发明实施例提供的场板金属制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。
如图3、图4所示，一种适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，包括如下步骤步骤10，在氮化镓微波单片集成电路芯片的二次介质Si3N4层101上旋涂PMGI光刻胶，形成PMGI光刻胶层102，如图3(a)所示，PMGI光刻胶层102的厚度为600 A,然后将芯片放置在180°C烘箱内烘片约15分钟；步骤20，在步骤10中的PMGI光刻胶层102上继续旋涂AZ5214E反转光刻胶层 103，如图3(b)所示，AZ5214E反转光刻胶层103的厚度为11000 A,然后将芯片放置在 100°C烘箱内烘片约90秒，通过光刻、反转烘片、泛曝光完成光刻工艺，如图3(c)所示；其中反转烘片是将芯片放置在115°C烘箱内烘片约90秒。步骤30，通过两步显影形成金属场板层图案，具体包括先用AZ显影液去掉所需场板层图案部分的AZ5214E反转光刻胶，如图3 (d)所示，显影时间为1分钟，再将芯片放置在120°C烘箱内烘片约4分钟，用C拟6显影液去掉所需场板层图案部分的PMGI光刻胶，如图3(e)所示，时间为15秒，从而形成金属场板层图案。步骤40，用金属蒸发台通过蒸发的方法形成Ti/Au场板金属层，即依次蒸发形成厚度约为200 A的Ti层和厚度约为3000A的Au层；之后用丙酮将光刻胶上的Ti/Au场板金属层进行剥离，得到所需的场板金属，即将光刻胶上蒸发的Ti层和Au层金属用丙酮浸泡 30分钟左右进行金属的剥离，然后依次用丙酮和乙醇清洗干净即可，在芯片上没有光刻胶的位置处就会形成的所需的场板金属。本发明氮化镓微波单片集成电路场板制备过程中的双层复合胶体系结构极大地增加了光刻胶与介质之间的粘附性，抑制了胶脱落现象，从而不仅可保证有源器件场板的制作顺利进行，还可大大提高MIM电容的良品率，使有源器件和无源器件工艺良好地兼容起来，对改善整个电路的性能和成品率起到很大的作用；极薄的PMGI胶层厚度，使得其对光刻图形的影响极小；合理的双层光刻胶烘烤条件，可防止PMGI与AZ5214E反转光刻胶互溶；两次显影步骤，可保证光刻图形的均勻性和完整性。本发明中整体GaN MMIC的场板金属制备方法及其配套的新型双层复合胶体系结构的使用可以保证整个制备过程一气呵成， 方法简单，为整个GaN MMIC电路良好性能和高成品率的实现奠定了坚实的基础。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，其特征在于，包括如下步骤步骤10，在氮化镓微波单片集成电路芯片的二次介质Si3N4层上旋涂PMGI光刻胶层， 将芯片进行烘片；步骤20，在步骤10中旋涂的PMGI光刻胶层上继续旋涂AZ5214E反转光刻胶层，将芯片进行烘片，通过光刻、反转烘片、泛曝光完成光刻工艺；步骤30，通过两步显影形成金属场板层图案；步骤40，用金属蒸发台通过蒸发的方法形成Ti/Au场板金属层，之后用丙酮将光刻胶上的Ti/Au场板金属层进行剥离，得到所需的场板金属。
2.如权利要求1所述的适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，其特征在于所述步骤10中PMGI光刻胶层的厚度为600 A±50 A。
3.如权利要求1所述的适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，其特征在于所述步骤10中烘片将芯片放置在180°c烘箱内烘片15分钟。
4.如权利要求1所述的适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，其特征在于所述步骤20中烘片是将芯片放置在100°C烘箱内烘片90秒。
5.如权利要求1所述的适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，其特征在于所述步骤20中的反转烘片是将芯片放置在115°C烘箱内烘片90秒。
6.如权利要求1所述的适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，其特征在于所述步骤20中AZ5214E反转光刻胶层的厚度为11000 A±100A。
7.如权利要求1所述的适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，其特征在于，所述步骤30具体包括如下步骤先用AZ显影液去掉所需场板层图案部分的AZ5214E反转光刻胶，再将芯片放置在 120°C烘箱内烘片约4分钟，用C拟6显影液去掉所需场板层图案部分的PMGI光刻胶，从而形成金属场板层图案。
8.如权利要求1所述的适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，其特征在于所述步骤40中Ti/Au场板金属层的厚度为200A±20A/3000A±500 A。
全文摘要
本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种适用于氮化镓微波单片集成电路的场板金属制备方法，包括如下步骤在氮化镓微波单片集成电路芯片的二次介质Si3N4层上依次旋涂PMGI光刻胶层和AZ5214E反转光刻胶层，通过光刻、反转烘片、泛曝光完成光刻工艺；再通过两步显影形成金属场板层图案；，用金属蒸发台通过蒸发的方法形成Ti/Au场板金属层，之后用丙酮将光刻胶上的Ti/Au场板金属层进行剥离。本发明解决了场板制作光刻过程中光刻胶与Si3N4介质黏附性差的问题，保证了HEMT场板工艺的顺利进行，提高了MIM电容的良品率，实现了有源器件和无源器件工艺的良好兼容，能显著提高整个电路的成品率和性能。
文档编号H01L21/768GK102479745SQ20101056113
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者刘新宇, 庞磊, 罗卫军, 蒲颜, 袁婷婷, 陈中子, 陈晓娟 申请人:中国科学院微电子研究所