与化合物半导体的铜互连相关的改善的结构、装置和方法

与化合物半导体的铜互连相关的改善的结构、装置和方法
【专利摘要】本申请公开了与诸如化合物半导体的半导体的铜互连金属化相关的改进的结构、装置和方法。在示例性构造中，金属化结构可包括设置在化合物半导体之上的第一钛（Ti)层、设置在第一Ti层之上的第一阻挡层、设置在第一阻挡层之上的第二Ti层和设置在第二Ti层之上的铜（Cu)层。在另一个示例性构造中，金属化结构可包括设置在化合物半导体之上的Ti层、设置在第一Ti层之上的第一氮化钛（TiN)层和设置在第一TiN层之上的Cu层。在再一个示例性构造中，金属化结构可包括设置在化合物半导体之上的堆叠，并且该堆叠包括势垒、设置在势垒之上的Cu层和设置在Cu层之上的第一Ti层。该金属化结构还可包括设置在第一Ti层之上的滅射的钛钨（TiW)层。
【专利说明】与化合物半导体的铜互连相关的改善的结构、装置和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年2月24日提交的名称为为〃DEVICES AND METHODOLOGIES RELATED TO COPPER INTERCONNECTS FOR COMPOUND SEMICONDUCTORS〃的美国临时申请 No. 61/602, S86的优先权，其全部内容明确地通过引用并入于此。

【技术领域】
[0003]本公开总体上涉及与化合物半导体的铜互连相关的装置和方法。

【背景技术】
[0004]化合物半导体装置采用诸如金的金属来形成诸如总线的互连线。这些互连通常涉 及金属1、金属2和金属3。金属1或Ml典型地是指金属互连的第一层，其例如接触欧姆金 属以及与集成电路相关的其它有源和/或无源元件（例如，电阻器、电容器和电感器）。金 属 2或M2典型地是指连接到M1的层。金属3或M3典型地是指例如装置中的散热器，比如 功率放大器。
[0005] 金因其诸如低电阻系数、化学惰性和理想的引线接合特性等特性而被选为用于前 述某些或全部应用。然而，金的价格相对较高，因此增加了化合物半导体的相关制造成本。


【发明内容】

[0006]在某些实施方式中，本公开涉及化合物半导体装置的金属化结构。该结构包括设 置在与化合物半导体装置相关的基板之上的第一钛（Ti)层。该结构还包括设置在第一 Ti 层之上的第一阻挡层。该结构还包括设置在第一阻挡层之上的第二Ti层。该结构还包括 设置在第二Ti层之上的铜（ Cu)层，其中第二Ti层构造为抑制Cu层和阻挡层的合金化。 [000 7]在某些实施例中，第一 Ti层、第一阻挡层和第二Π 层可构造为在Cu层和形成在 基板上的欧姆金属层之间产生势垒。在某些实施例中，第一阻挡层可包括钼（Pt)、钯（Pd) 或線（Ni)。
[0008]在某些实施例中，该结构还可包括设置在Cu层之上的第三Ti层和设置在第三Ti 层之上的第二阻挡层。第二阻挡层可包括铂（Pt)、钯（Pd)或镍（Ni)。在某些实施例中，第 一阻挡层可与第一 Ti层直接接触，第二Ti层可与第一阻挡层直接接触，Cu层可与第二Ti 层直接接触，第三Ti层可与Cu层直接接触，并且第二阻挡层可与第三Ti层直接接触。在 某些实施例中，第一阻挡层和第二Ti层的厚度可选择为在 Cu层和欧姆金属层之间提供足 够的势垒功能性，该欧姆金属层设置在第一 Ti层和基板之间。第一 Ti层的厚度可足以用 作粘合层。作为示例，第一 Ti层的厚度可为约1，〇〇〇埃，第一 Pt层的厚度可为约500埃， 并且弟- Ti层的厚度可为约1，〇〇〇埃。
[0009]在某些实施例中，Cu层的厚度可选择为产生类似于由该Cu层取代的金层的电阻 值。作为示例，Cu层的厚度可为约25, 000埃。
[0010]在某些实施例中，该结构还可包括设置在第二阻挡层之上的金（Au)层。第三Ti 层和第二阻挡层的厚度可选择为在Cu层和Au层之间提供足够的钝化功能性。作为示例， 第三Ti层的厚度可为约500埃，并且第二阻挡层可包括厚度为约500埃的铂（pt)层。 [00 11]在某些实施例中，该结构还可包括设置在Au层之上的第四Ti层。作为示例，Au层 的厚度可为约1，2〇0埃，并且第四Ti层的厚度可为约go埃。在某些实施例中，第一 Ti层、 第一阻挡层、第二Ti层、Cu层、第三Ti层、第二阻挡层、Au层和第四 π层中的每一层可通 过蒸发形成。
[0012]根据大量的实施方式，本公开涉及形成化合物半导体装置的金属化结构的方法。 该方法包括在与化合物半导体装置相关的基板之上形成第一钛（Ti)层。该方法还包括在 第一 Ti层之上形成第一阻挡层。该方法还包括在第一阻挡层之上形成第=Ti层。该方法 还包括在第二Ti层之上形成铜（Cu)层。
[0013]在某些实施例中，该方法还可包括在Cu层之上形成第三Ti层，并且在第三Ti层 之上形成桌一阻挡层。在某些实施例中，该方法还可包括在第二pt层之上形成金（Au)层。 在某些实施例中，该方法还可包括在Au层之上形成第四Ti层。 。
[0014]在某些实施例中，第一 Ti层、第一阻挡层、第二Ti层、Cu层、第三Ti层、第二阻挡 层、Au层和第四Ti层中的每一层可通过蒸发形成。在某些实施例中，第一阻挡层和第二阻 挡层中的每一层可包括铀（Pt)、钯（Pd)或镍（Ni)。
[0015]根据大量实施方式，本公开涉及化合物半导体芯片，其包括形成在化合物半导体 基板上的半导体装置。该芯片还包括半导体装置的互连金属化堆叠。金属化堆叠包括设置 在与半导体装置相关的基板之上的第一钛（Ti)层、设置在第一 Ti层之上的第一阻挡层、设 置在第一阻挡层之上的第二Ti层以及设置在第二Ti层之上的铜（Cu)层。 、
[0016]在某些实施例中，互连金属化堆叠还可包括设置在Cu层之上的第三Ti层以及设 置在第三Ti层之上的第二阻挡层。在某些实施例中，互连金属化堆叠还可包括设置在第二 阻挡层之上的金（Au)层以及设置在Au层之上的第四Ti层。在某些实施例中，第一阻挡层 和第二阻挡层中的每一层可包括铂（Pt)、钯（Pd)或镍（Ni)。
[0017]在某些头施例中，化合物半导体芯片可为神化嫁GaAs芯片。在某些实施例 中，半导体装置可包括赝配尚电子迁移率晶体管（pHEMT)、金属半导体场效应晶体管 (MESFET)、异质结双极晶体管（HBT)、马赫（MZ)调制器、光伏器件、发光二极管 （LED)、双极 FET(BiFET)、双极HEMT(BiHEMT)、诸如垂直腔激光（VCSEL)二极管的激光二极管或诸如SAW 滤波器或共鸣器的表面声波（SAW)装置。
[0018]在大量实施方式中，本公开涉及射频（RF)模块，其包括构造为容纳多个元件的封 装基板。该模块还包括芯片，该芯片安装在封装基板上且具有形成在化合物半导体基板上 的半导体装置。该芯片还包括半导体装置的互连金属化堆叠。金属化堆叠包括设置在与半 导体装置相关的基板之上的第一钛（Ti)层、设置在第一 Ti层之上的第一阻挡层、设置在第 一阻挡层之上的第二Ti层和设置在第二Ti层之上的铜（Cu)层。
[0019]根据某些实施方式，本公开涉及射频（RF)装置，其包括天线和RF电路，该 RF电路 与天线连通且构造为提供发射和/或接收功能。RF装置还包括构造为利于天线和RP电路 的运行的模块。该模块包括形成在化合物半导体基板上的半导体装置。该模块还包括半导 体装置的互连金属化堆叠。金属化堆叠包括设置在与半导体装置相关的基板之上的第一钛 (Ti)层、设置在第一 Ti层之上的第一阻挡层、设置在第一阻挡层之上的第二Ti层和设置在 第二Ti层之上的铜（Cu)层。
[0020]在某些实施方式中，本公开涉及化合物半导体装置的金属化结构。该结构包括设 置在与化合物半导体装置相关的基板之上的第一钛（Ti)层。该结构还包括设置在第一 Ti 层之上的第一氮化钛（TiN)层。该结构还包括设置在第一 TiN层之上的铜（Cu)层。
[0021]在某些实施例中，第一 Ti层和第一 TiN层可构造为在Cu层和基板之间产生势垒。 在某些实施例中，该结构还可包括设置在Cu层之上的第二TiN层和设置在第二TiN层之上 的第一铂（pt)层。第一 TiN层可与第一 Ti层直接接触，Cu层可与第一 TiN层直接接触， 第二TiN层可与Cu层直接接触，并且第一 Pt层可与第二ηΝ层直接接触。
[0022]在某些实施例中，第一 TiN层的厚度可选择为在Cu层和欧姆金属层之间提供足够 的势垒功能性，欧姆金属层设置在第一 Ti层和基板之间。第一 Ti层的厚度为可足以用作 粘合层。作为不例，第一 Ti层的厚度可为约1，〇〇〇埃，并且第一 TiN层的厚度可为约500 埃。
[0023^在某些实施例中,Cu层的厚度可选择为产生与由Cu层取代的金层类似的电阻值。 作为示例，Cu层的厚度可为约25, 000埃。
[0024]在某些实施例中，该结构还可包括设置在第一Pt层之上的金（All)层。在某些实施 例中，该结构还可包括设置在Au层之上的第二Ti层。作为示例，Au层的厚度可为约1,200 埃，并且第二Ti层的厚度可为约90埃。在某些实施例中，第一 Ti层、第一 TiN层、Cu层、 第二TiN层、第一 Pt层、Au层和第二Ti层中的每一层可通过蒸发形成。
[0025]根据某些实施方式，本公开涉及形成化合物半导体装置的金属化结构的方法。该 方法包括在与化合物半导体装置相关的基板之上形成第一钛（Ti)层。该方法还包括在第 一 Ti层之上形成第一氮化钛（TiN)层。该方法还包括在第一 TiN层之上形成铜（Cu)层。 [0026] 在某些实施例中，该方法还可包括在Cu层之上形成第二TiN层和在第二TiN层之 上形成第一 Pt层。在某些实施例中，该方法还可包括在第一 Pt层之上形成金（Au)层。在 某些实施例中，该方法还可包括在Au层之上形成第二Ti层。
[0027] 在某些实施例中，第一 Ti层、第一 TiN层、Cu层、第二TiN层、第一 Pt层、Au层和 第二Ti层中的每一层可通过蒸发形成。第一和第二TiN层中的每一层的蒸发可包括在离 子源的辅助下蒸发Ti以及在由离子源蒸发Ti的至少部分过程中引入氮气以形成TiN层。 [0028] 根据大量的实施方式，本公开涉及化合物半导体芯片，其包括形成在化合物半导 体基板上的半导体装置。该芯片还包括半导体装置的互连金属化堆叠。金属化堆叠包括设 置在与半导体装置相关的基板之上的第一钛（Ti)层、设置在第一 Ti层之上的第一氮化钛 (TiN)层以及设置在第一 Ti层之上的铜（Cu)层。
[0029] 在某些实施例中，互连金属化堆叠还可包括设置在Cu层之上的第二TiN层以及设 置在第二TiN层之上的铂（Pt)层。在某些实施例中，互连金属化堆叠还可包括设置在pt 层之上的金（Au)层以及设置在Au层之上的第二Ti层。
[0030] 在某些实施例中，化合物半导体芯片可为砷化镓GaAs芯片。在某些实施例 中，半导体装置可包括赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT )、金属半导体场效应晶体管 (MESFET)、异质结双极晶体管（HBT)、马赫（MZ)调制器、光伏器件、发光二极管（LED)、双极 FET(BiFET)、双极HEMT(BiHEMT)、诸如垂直腔面发射激光（VCSEL)二极管的激光二极管或 诸如SAW滤波器或共振器的表面声波（SAW)装置。
[0031]在大量实施方式中，本公开涉及射频（RF)模块，其包括构造为容纳多个元件的封 装基板。该模块还包括芯片，该芯片安装在封装基板上且包括形成在化合物半导体基板上 的半导体装置。该芯片还包括半导体装置的互连金属化堆叠。金属化堆叠包括设置在与半 导体装置相关的基板之上的第一钛（Ti)层、设置在第一 Ti层之上的第一氮化钛（TiN)层 以及设置在第一 TiN层之上的铜（Cu)层。
[0032]在某些实施方式中，本公开涉及射频（RF)装置，其包括天线和RF电路，rf电路与 天线连通且构造为提供发射和/或接收功能。RF装置还包括构造为利于天线和RP电路的运 行的模块。该模块包括形成在化合物半导体基板上的半导体装置。该模块还包括半导体装 置的互连金属化堆叠。金属化堆叠包括设置在与半导体装置相关的基板之上的第一钛 （Ti) 层、设置在第一 Ti层之上的第一氮化钛（TiN)层以及设置在第一 TiN层之上的铜（Cu)层。 [0033]在大量实施方式中，本公开涉及化合物半导体装置的金属化结构。该结构包括设 置在与化合物半导体装置相关的基板之上的堆叠。该堆叠包括势垒和设置在势垒之上的铜 (Cu)层。该结构还包括设置在堆叠之上的溅射的钛钨（ TiW)层。
[0034]在某些实施例中，该势垒可包括设置在Ti层之上的氮化钛（TiN)层。在某些实施 例中，该势垒可包括第一钛层、设置在第一 Ti层之上的阻挡层以及设置在阻挡层之上的第 二Ti层。阻挡层可包括铂（Pt)、钯（Pd)或镍（Ni)。
[0035]在某些实施例中，该堆叠还可包括设置在Cu层和溅射的TiW层之间的钛（Ti)层。 在某些实施例中，该堆叠还可包括设置在溅射的TiW层之上的金（Au)层。溅射的TiW层的 厚度可足以抑制Cu层和Au层之间的交互作用。在某些实施例中，该堆叠还可包括设置在 Au层之上的Ti层。在某些实施例中，该堆叠的每一层可通过蒸发形成。在某些实施例中， Au层和Au层之上的Ti层中的每一层可通过蒸发形成。在某些实施例中，溅射的τι可基 本上没有分支（wing)或祐1条（stringer)特征。
[0036]根据大量的实施方式，本公开涉及形成化合物半导体装置的金属化结构的方法。 该方法包括形成光刻胶掩模，该掩模在与化合物半导体装置相关的基板之上限定开口。该 方法还包括在该开口内以及该基板之上形成堆叠。该堆叠包括势垒和形成在势垒之上的铜 (Cu)层。该方法还包括以允许光刻胶掩模通过剥离工艺去除的方式在该堆叠之上溅射钛钨 (TiW)层。
[0037]在某些实施例中，光刻胶掩模可具有在该开口处的凹陷形状。在某些实施例中，该 堆叠的形成还可包括在Cu层和TiW层之间形成钛（Ti)层。在某些实施例中，该方法还可 包括在TiW层之上形成金（Au)层。在某些实施例中，该方法还可包括在 Au层之上形成Ti 层。在某些实施例中，该方法还可包括剥离光刻胶掩模从而产生梯形形状的堆叠。
[0038]根据某些实施方式，本公开涉及化合物半导体芯片，其包括形成在化合物半导体 基板上的半导体装置。该芯片还包括半导体装置的互连金属化堆叠。金属化堆叠包括设置 在势垒之上的铜（Cu)层。金属化堆叠还包括设置在Cu层之上的溅射的钛钨（TiW)层。 [00 39]在某些实施例中，金属化堆叠还可包括设置在Cu层和TiW层之间的钛（Ti)层。 [0040] 在大量实施方式中，本公开涉及射频（RF)模块，其包括构造为容纳多个元件的封 装基板。该模块还包括芯片，该芯片安装在封装基板上且包括形成在化合物半导体基板上 的半导体装置。该芯片还包括半导体装置的互连金属化堆叠。金属化堆叠包括设置在势垒 之上的铜（Cu)层。金属化堆叠还包括设置在Cu层之上的溅射的钛钨（TiW)层。
[0041]、、在某些实施方式中，本公开涉及射频（RF)装置，其包括天线和即电路，该 RF电路 与连通且构造为提供发射和/或接收功能。RF装置还包括构造为利于天线和即电路 的运行的模块。该模块包括形成在化合物半导体基板上的半导体装置。该模块还包括半导 体装置的互连金属化堆叠。金属化堆叠包括设置在势垒之上的铜（ Cu)层。金属 包括设置在CU层之上的溅射的钛钨（TiW)层。 准且L
[0042]根据大量的实施方式，本公开涉及化合物半导体的金属化结构。该结构包括设置 在化合，半导体表面之上的粘合层。该结构还包括设置在粘合层之上的阻挡层。该结构还 包括设直在阻挡层之上的铜（Cu)层。阻挡层构造为基本上承受在约2001的温度下至少 100小时的尚温工作寿命（HT0L)试验应力。
[0043]在某些实施例中，该结构还可包括设置在CU层之上的钝化层。在某些实施例中 粘合层可包括第一钛（Ti)层。 '
[0044]在某些实施例中，阻挡层可包括第二Ti层和第一铀（Pt)层，其中第二Ti层设置 在第一 Pt层之上。钝化层可包括第二Pt层和第三Ti层，其中第二pt层设置在第三 Ti层 之上。在某些实施例中，该结构还可包括设置在第二Pt层之上的金层。
[0045]在某些实施例中，阻挡层可包括第一氮化钛（TiN)层。钝化层可包括第二pt层和 第-ΤιΝ层，其中第二Pt层设置在第二TiN层之上。在某些实施例中，该结构还可包括设 置在第二Pt层之上的金层。
[0046]在某些实施例中，粘合层、阻挡层、Cu层和钝化层中的每一层可通过蒸发沉积形 成。在某些实施例中，至少一些钝化层可包括溅射层。在某些实施例中，钝化层可包括溅射 的钛钨（TiW)层和蒸发的钛（Ti)层，其中TiW层设置在Ti层之上。
[0047]在某些实施例中，粘合层、阻挡层、Cu层和Ti层的侧面轮廓可对应于凹陷的光刻 胶轮廓。Cu层的厚度可足以使沉积在凹陷的光刻胶轮廓上的铜产生修改的光刻胶轮廓，该 修改的光刻胶轮廓的尺寸允许形成溅射的TiW层而基本上没有分支或桁条特征，从而利于 剥离工艺。
[0048]在某些实施例中，该结构还可包括设置在第二TiW层之上的金层。在某些实施例 中，化合物半导体可包括砷化镓（GaAs)。
[0049] 根据某些实施方式，本公开涉及半导体芯片，其包括集成电路（IC)，该IC具有形 成在化合物半导体基板上的至少一个晶体管。该芯片还包括构造为利于晶体管电连接的 金属化结构。金属化结构包括设置在化合物半导体表面之上的粘合层、设置在粘合层之上 的阻挡层以及设置在阻挡层之上的铜（Cu)层，其中阻挡层构造为基本上承受在27(TC和 273Γ之间的温度下至少100小时或500小时的高温工作寿命（HT0L)试验。
[0050]在某些实施例中，化合物半导体基板可包括砷化镓（GaAs)。在某些实施例中，该至 少一个晶体管可包括异质结双极晶体管（HBT)或赝配高电子迁移率晶体管（pHEMT)。
[0051]在大量实施方式中，本公开涉及封装电子模块，其包括构造为容纳多个元件的封 装基板。该模块还包括安装在封装基板上的半导体芯片。该芯片包括集成电路，该集成电 路具有形成在化合物半导体基板上的至少一个晶体管。该芯片还包括构造为利于晶体管电 连接的金属化结构。金属化结构包括设置在化合物半导体表面之上的粘合层、设置在粘合 层之上的阻挡层以及设置在阻挡层之上的铜（Cu)层。阻挡层构造为基本上承受在270Γ和 273°C之间的温度下至少100小时或500小时的高温工作寿命（HT0L)试验。该模块还包括 接触焊盘（contact pad)，该接触焊盘设置在封装基板上且电连接到金属化结构。
[0052]在某些实施方式中，本公开涉及射频（RF)装置，其包括构造为产生发射信号和/ 或处理接收信号的RF电路。RF装置还包括构造为利于发射信号的传输和/或接收信号的 处理的模块。该模块包括半导体芯片，该半导体芯片具有形成在化合物半导体基板上的至 少一个晶体管。该芯片还包括构造为利于晶体管电连接的金属化结构。金属化结构包括设 置在化合物半导体表面之上的粘合层、设置在粘合层之上的阻挡层以及设置在阻挡层之上 的铜（Cu)层。阻挡层构造为基本上承受住在270?和273°C之间的温度下至少100小时或 500小时的高温工作寿命（HT0L)试验。
[0053] 在某些实施例中，RF装置可包括无线装置。在某些实施例中，无线装置可包括移 动电话。
[0054]在某些实施方式中，本公开涉及形成金属化结构的方法。该方法包括提供化合物 半导体基板。该方法还包括在基板之上形成光刻胶层。该方法还包括图案化该光刻胶层以 限定开口。该方法还包括在图案化的光刻胶层之上蒸发铜堆叠。铜堆叠包括粘合层、阻挡 层和铜层。该方法还包括在铜堆叠之上形成钝化层。该方法还包括执行剥离工艺以去除该 铜堆叠位于光刻胶层之上的部分，从而在开口的位置产生金属化结构。
[0055]已在此描述了本发明的某些方面、优点和新颖性特征以用于概括本公开。应理解， 根据本发明的任何特定的实施例可不必实现所有这些优点。因此，本发明可以以实现或优 化在此教导的一个或一组优点的方式实施或执行，而不必实现在此教导或提出的其它优 点。

【专利附图】

【附图说明】
[0056]图1示意性地示出了在某些实施方式中具有在此描述的一个或多个特征的装置 可形成在诸如晶片的化合物半导体基板上；
[0057]图2A和2B示出了图1中装置的示例，其中该装置可包括铜基金属化结构；
[0058] 图3示出了铜基金属堆叠结构的示例；
[0059]图4示意性地示出了铜基金属堆叠结构的第一示例性构造；
[0060]图5A示出了图4中示例性金属化堆叠的截面图的照片；
[0061]图5B示出了图5A中示例性金属化堆叠的近视图；
[0062] 图6A示出了在不包含图4和5中示例性金属化堆叠的一个或多个特征的情况下、 势垒可能失效的示例；
[0063]图6B示出了在不包含图4和5中示例性金属化堆叠的一个或多个特征的构造中、 Ml可能变色并且引线接合性能可能下降的示例；
[0064]图7示意性地示出了铜基金属堆叠结构的第二示例性构造；
[0065] 图8A示出了图7中示例性金属化堆叠的截面图的照片；
[0066] 图8B示出了图8A中示例性金属化堆叠的近视图；
[0067] 图9A示出了在不包含图7和8中示例性金属化堆叠的一个或多个特征的构造中、 铜层中会形成明显空隙的示例；
[0068] 图9B示出了在不包含图7和8中示例性金属化堆叠的一个或多个特征的构造中、 Ml可能变色并且引线接合性能可能下降的示例；
[0069] 图10示意性地示出了铜基金属堆叠结构的第三示例性构造；
[0070] 图11示出了预剥离阶段，其可被实施以制造图10中示例性金属堆叠结构；
[0071] 图12示出了已经成功经受了剥离工艺的金属层的下侧；
[0072] 图13示出了可被实施以制造图4和5中第一示例性金属堆叠的工艺；
[0073] 图14示出了图13中示例性制造工艺的不同阶段；
[0074] 图15示出了可被实施以制造图7和8中第一示例性金属堆叠的工艺；
[0075] 图16示出了图15中示例性制造工艺的不同阶段；
[0076] 图17A和17B示出了可被实施以制造图10和11中第一示例性金属堆叠的工艺；
[0077] 图18A和18B示出了图17A和17B中示例性制造工艺的不同阶段；
[0078] 图19示出了图4和5中金属化结构样品的高温工作寿命（HT0L)试验性能的示 例；
[0079] 图20示出了不包含图4和5中金属化结构的势垒功能性的样品的HT0L试验失败 的示例；
[0080] 图21示出了在图19中的一个样品上进行1，400小时的HT0L试验后的金属化结 构的光学图像；
[0081] 图22示出了图20中的一个样品在HT0L试验失败后其上金属化结构的光学图像；
[0082] 图23示出了可被实施以制造具有在此描述的一个或多个金属化结构的芯片的工 艺；
[0083] 图24示意性地示出了可通过图23中的制造工艺形成的芯片；
[0084] 图25A和25B示意性地示出了具有图24中一个或多个芯片的模块；
[0085] 图26示意性地示出了射频（RF)装置，其包括具有在此描述的一个或多个特征的 一个或多个芯片和/或一个或多个模块；
[0086] 图27示出了图26中RF装置实施为无线装置的更多具体示例。

【具体实施方式】
[0087] 如果在此提供了标题，则其仅用于便利目的而不必影响本发明所请求保护的范围 或意义。
[0088] 形成在诸如化合物半导体的半导体上的金属化特征例如可构造为提供互连功能 性。这样的互连通常称为金属1、金属2和金属3。金属1或Ml通常是指接触电路中的欧 姆金属和/或其它有源或无源元件（例如，电阻器、电容器、电感器）的金属互连层。金属 2或M2通常是指连接到Ml层的金属层。金属3或M3通常是指（例如，功率放大器中的） 散热器。
[0089] 在某些实施方式中，金因其诸如低电阻系数、化学惰性和理想的引线接合特性等 特性而被选为用作Ml互连。然而，金相当昂贵并且其价格一直稳步上升。因此，与使用金 作为Ml互连的晶片和所形成的装置相关的成本也会增加。
[0090] 相应地，期望有一种具有金的一个或多个令人满意的特性的不太昂贵的替代物。 铜可为这样的替代物。例如，铜的电阻系数低于金约20% (铜约为1.7μ Ω-cm，而金约为 2. 2 μ Ω -cm)。铜还具有高于金的导热率（铜约为SSSWm^T1，而金约为314W η^ΙΓ1)，这使 得其成为用于Μ3散热器的金的理想替代物。
[0091]然而，当在半导体基板上实施时，铜的使用面对一些挑战。例如，铜是相对快的扩 散体；从而典型地需要阻挡层来防止金属扩散到半导体基板中。铜还容易在空气中发生化 学反应和氧化；因此其典型地需要被钝化，从而防止其在各步骤之间受到工艺化学品和/ 或制造环境的影响。
[0092]在此描述的是与基于铜的金属结构（例如Ml互连）相关的结构、装置和方法。描 述了提供利于使用铜作为互连导体的功能性的、期望的势垒和钝化构造的各种示例。尽管 在Ml互连的情况下进行了描述，但是应理解，本公开的一个或多个特征也可在其它类型的 铜基金属结构中实施。
[0093]图1示出了在某些实施方式中，形成在化合物半导体基板（例如晶片10)上的装 置12可包括具有在此描述的一个或多个特征的一个或多个铜基互连结构。在此描述的各 种示例是在可实施这样的铜基互连结构的砷化镓（GaAs)化合物半导体的情况下给出的。 然而，应理解，这样的铜基互连特征也可在其它化合物半导体上实施。例如，可使用诸如 InP、GaN、InGaP和InGaAs的化合物半导体作为基板并且在其上形成具有在此描述的一个 或多个特征的铜基互连。
[0094]还应理解，尽管在此的各种示例是在化合物半导体的情况下进行描述的，但是本 公开的一个或多个特征也可在单质半导体上实施。例如，可使用诸如硅和/或锗的单质半 导体作为基板并且在其上形成具有在此描述的一个或多个特征的铜基互连。
[0095]图2A和2B示出了可实施铜基互连结构的装置12的示例。在图2A中，所示出的 异质结双极晶体管（HBT) 20包括形成为各种接触的多个铜基结构1〇〇。例如，所示出的铜基 接触100形成在子集电层24 (其形成在诸如GaAs的半绝缘化合物半导体基板22之上）之 上。在另一个示例中，所示出的铜基接触100形成在基底层28 (其形成在集电层26之上） 之上。在再一个示例中，所示出的铜基接触100形成在发射器堆叠30 (其形成在基底层28 之上）之上。在图2A的示例性构造20中，所示出的欧姆金属层32设置在铜基接触100及 其各自的半导体基板之间。
[0096] 在图2B中，所示出的诸如赝配HEMT(pHEMT)40的高电子迁移率晶体管（HEMT)包 括形成为各种接触的多个铜基结构100。所示出的PHEMT40包括化合物半导体基板42 (例 如GaAs)，其上形成缓冲层44。所示出的超晶格结构46形成在缓冲层44之上，并且所示出 的沟道层48形成在超晶格结构46之上。所示出的阻挡层 50形成在沟道层48之上，并且 所示出的包覆层52形成在阻挡层50的部分之上。所示出的铜基接触1〇〇形成在包覆层52 之上从而形成源极和漏极接触。所示出的铜基接触1〇〇还形成在阻挡层50之上从而形成 栅极接触。在图 2B所示的示例性构造40中，所示出的欧姆金属层54设置在铜基接触100 及其各自的半导体基板之间。
[0097] 在某些实施例中，铜基结构100也可在其它半导体装置中实施。在此对这样的半 导体装置的示例进行更加详细的描述。
[0098]图3示出了诸如Ml结构的铜基金属化结构100可包括设置在势垒106之上的铜 (Cu)层110。所示出的势垒106形成在欧姆金属层1〇4之上，而欧姆金属层1〇4形成在化 合物半导体基板102之上。如图3进一步所示，金属化结构1 〇0也可包括形成在铜层110 之上的钝化结构112。在此描述势垒106和钝化结构112的各种非限定性示例及其如何形 成。
[0099]示例 1
[0100]图4示意性地示出了铜基金属堆叠结构1〇〇的第一示例性构造12〇。欧姆金属层 104可形成在诸如GaAs的化合物半导体基板102之上。第一钛（Ti)层122 (厚度dl)可 形成在欧姆金属层104之上。第一铂（Pt)层124(厚度d2)可形成在第一 Ti层122之上。 第二Ti层126(厚度d3)可形成在第一 Pt层124之上。铜（Cu)层110(厚度d4)可形成 在第二Ti层1况之上。在此对可由前述Ti-Pt-Ti组合中的一些或全部提供的期望的功能 性以及某些可能的替换构造的示例进行更加详细的描述。
[0101] 在某些实施例中，第三Ti层13〇(厚度d5)可形成在CU层110之上。第二Pt层 132 (厚度d6)可形成在第三Ti层130之上。金（Au)层134 (厚度d7)可形成在第二Pt层 I32之上。第四Ti层136(厚度d8)可形成在Au层1：34之上。在此对可由前述组合中的一 些或全部提供的期望的功能性以及某些可能的替换构造的示例进行更加详细的描述。
[0102] 表1列出了图4所示各层的示例性厚度。
[0103] 表 1
[0104] I |尺寸|近似值（埃） 第一 Ti dl~1,000 第一 Pt d2~ 500 第二 Ti d3~1,000 Cu d4~ 25, 000 第三 Ti d5~ 500 第二 Pt d6^ 500 Au d7~1,200 第四 Ti d8~ 90
[0105] 图5A示出了具有参考图4描述的示例性构造的金属化堆叠120的截面照片。图 5B示出了图5A中金属化堆叠120的近视图。在两张照片中可见：可在己形成在欧姆金属 层104和GaAs基板102之上的钝化层150中的开口中形成层Ti-Pt-Ti (122、124、126)的 示例性组件。此外，图5A和5B示出了可形成钝化层152以便覆盖可能露出的一些或全部 侧表面和上表面。
[0106] 在某些实施方式中，参考图4和5描述的示例性金属化堆叠120的至少一些层可 通过电子束蒸发沉积形成。 申请人:已经发现Ti可充当Cu的势垒且Pt可为Cu的良好势垒， 以防止或减少扩散。在金属化堆叠120中，所示出的Cu层夹设在两个Ti层之间。 申请人:的 可靠性试验已经显示，如果没有Ti层，Pt可能与Cu合金化从而导致势垒失效（图6A)。在 发生这样的问题时，Ml堆叠的电阻系数会显著增加，因此导致与Ml堆叠相关装置的失效。 Cu也可能到达（reach)Au的顶部1200A从而导致Ml变色且还导致引线接合问题（图6B)。
[0107]图6A示出了示例性构造 140,其中Cu层110的两侧均没有Ti层。因此，示例性 堆叠 140包括形成在欧姆金属层1〇4之上的层Ti (122)、Pt (124)、Cu (110)、Pt (图4中的 132)、Au(图4中的134)和Ti (图4中的136)。图6A示出了如果在Cu层110和Pt层124 之间没有Ti层（图4中的126)，则Pt层124恶化，并且因此不再是Cul 10的可靠势垒。据 信，这样的恶化是由于铜和铀在相对低温下形成合金。
[0108] 参见图6B，由于Cu层110和上部Pt层（图4中的132)之间没有Ti层（图4中 的130)，铜也可到达金层（图4中的134)从而导致Ml结构140的变色（例如，表面上的不 均匀图案）和不期望的特征，例如引线接合问题。再者，据信，上部 Pt层的这种恶化是由于 铜和铂在相对低温下形成合金。
[0109]关于图4和5中的示例性金属化堆叠 120,例如，由于欧姆金属膜104的粗糙度， 第一 Ti层122可构造为提供诸如粘合和覆盖表面不平整的功能性。在此将对如何形成第 一 Ti层122的示例进行更加详细的描述。应理解，第一 Ti层122的厚度可小于或大于约 1，〇〇〇埃的示例性厚度。在某些实施方式中，第一 Ti层122的厚度可选择为足以提供一个 或多个前述功能。
[0110] 关于图4和5中的示例性金属化堆叠120,第一 Pt层124可构造为例如用作势垒， 以减少或抑制金、铜和/或其它原子在欧姆金属层104(通过第一 Ti层122)和Cu层110 之间迁移。在此将对如何形成第一 Pt层124的示例进行更加详细的描述。应理解，第一 Pt 层124的厚度可小于或大于约5〇0埃的示例性厚度。在某些实施方式中，第一 Pt层124可 形成为具有厚度也，其至少为约25〇埃。在某些实施例中，厚度d2可显著地大于250埃的 示例性厚度。在某些实施方式中，第一 Pt层1?的厚度可选择为足以提供在此描述的一个 或多个特征。
[0111] 关于图4和5中的示例性金属化堆叠120,第二Ti层126例如可构造为减少或抑 制Cu层110与第一 Pt层124的合金化。在此将对如何形成第二Ti层126的示例进行更 加详细的描述。应注意，第二Ti层I 26的厚度可小于或大于约1，〇〇〇埃的示例性厚度。在 某些实施方式中，第二Ti层126的厚度可选择为足以提供在此描述的一个或多个特征。
[0112] 关于图4和5中的示例性金属化堆叠12〇, Cu层110例如可构造为产生期望的电 阻系数。因为Cu层110可构造为堆叠120的主导电层，所以Cu层的截面尺寸（例如，厚度 和/或宽度）可选择为提供堆叠1 2〇的期望的导电特性在图4和5中的示例性堆叠120中， 选择约25000埃的Cu层110以提供与被Cu层110取代的约30, 000埃的金层相关的大致 相同的片阻。在此将对Cu层110如何形成的示例进行更加详细的描述。应理解，⑶层丄⑴ 的厚度可小于或大于约25, 000埃的示例性厚度。在某些实施方式中，Cu层11〇的厚度可 选择为足以提供在此描述的一个或多个特征。
[0113]关于图4和5中的示例性金属化堆叠120,第三Ti层130例如可构造为减少或抑 制Cu层110与第二Pt层132的合金化。如参考图6A和6B所描述的，铜层与铂层的这种 合金化会导致一些铜到达金层且广生与金属化结构相关的变色和引线接合问题。在此将对 如何形成第三Ti层130的不例进行更加详细的描述。应理解，第三 Ti层13〇的厚度可小 于或大于约5〇〇埃的示例性厚度。在某些实施方式中，第三Ti层130的厚度可选择为足以 提供在此描述的一个或多个特征。
[0114] 关于图4和5中的示例性金属化堆叠120,第二Pt层132例如可构造为用作势垒， 以减少或抑制金、铜和/或其它原子在Au层134 (通过第三Ti层130)和Cu层110之间的 迁移。在此将对如何形成第二Pt层132的示例进行更加详细的描述。应理解，第二Pt层 132的厚度可小于或大于约500埃的示例性厚度。在某些实施方式中，第二Pt层132可形 成具有至少为约2δ0埃的厚度d6。在某些实施例中，厚度册可显著大于250埃的示例性厚 度。在某些实施方式中，第二Pt层132的厚度可选择为足以提供在此描述的一个或多个特 征。
[0115] 关于图4和5中的示例性金属化堆叠120, Au层134例如可构造为允许金属化堆 叠12〇的引线接合和/或防止Cu层110氧化。在此将对如何形成Au层134的示例进行更 加详细的描述。应理解，Au层134的厚度可小于或大于约1,200埃的示例性厚度。在某些 实施方式中，Au层Π 4的厚度可选择为足以提供在此描述的一个或多个特征。
[0116] 关于图4和5中的示例性金属化堆叠120,第四Ti层136例如可构造为提供Au层 134的钝化层和/或构造为充当附加钝化层（例如，氮化物层）的粘合层（例如，图 5A中 的152)。在此将对如何形成第四Ti层136的示例进行更加详细的描述。应理解，第四Ti 层136的厚度可小于或大于约90埃的示例性厚度。在某些实施方式中，第四Ti层136的 厚度可选择为足以提供如在此描述的一个或多个特征。
[0117] 在某些实施方式中，包括第一 Ti层122、第一 Pt层124和第二Ti层126的层组合 可构造为足以减少或防止欧姆金属（104)中的金迁移到Cu层110,以及减少或防止Cu层 110中的铜扩散到欧姆金属（104)中。当不希望或不旨在受特定理论约束时，Ti/Pt/Ti结 构可被模拟或在电气上近似为两个背对背的二极管，由此抑制或减少欧姆层（ 104)中的金 朝着Cu层110移动，并且抑制或减少（Cu层110的）Cu移动到Pt层124中。
[0118]对于包括第三Ti层130、第二Pt层132和Au层134的层组合，其可构造为足以减 少或防止Cu层110和Au层134之间的迁移和/或扩散。这样的组合还可构造为足以机械 稳固地经受住引线接合和/或探针的应力。
[0119] 在图4和5中的示例性构造12〇中，各层的尺寸（例如，厚度）可不同于表1所列 的其相应示例性数值。例如，第一 Ti层（122)的厚度范围可为50至5, 000埃，在1〇〇至 4, 000埃、200至3, 000埃、500至2, 000埃或750至1，250埃的范围内。在另一个示例中， 第一 Pt层（124)的厚度范围可为5〇至5, 〇〇〇埃，在1〇〇至2, 500埃、2〇〇至i，000埃、300 至700埃或400至600埃的范围内。在再一个示例中，第二Ti层（126)的厚度范围可为50 至5, 000埃，在100至4, 000埃、200至3, 000埃、500至2, 000埃或750至1, 250埃的范围 内。在再一个示例中，Cu层（110)的厚度范围可为500至50, 000埃，在5, 000至40, 000埃、 10, 000至35, 000埃或20, 000至30, 000埃的范围内。在再一个示例中，第三Ti层（130) 的厚度范围可为50至5, 000埃，在100至2, 500埃、200至1，〇〇〇埃、3〇〇至700埃或400 至6〇〇埃的范围内。在再一个示例中，第二Pt层（132)的厚度范围可为50至5, 000埃，在 100至2, 500埃、200至1，000埃、300至700埃或400至600埃的范围内。在再一个示例 中，Au层（134)的厚度范围可为1〇〇至5, 000埃，在2〇〇至4, 〇〇〇埃、300至3, 000埃、500 至2,000埃或9〇〇至1，5〇〇埃的范围内。在再一个示例中，第四 11层（136)的厚度范围可 为20至500埃，在40至3〇0埃、60至 2〇0埃或70至110埃的范围内。
[0120] 在某些实施例中，图4和5的示例性构造120中的一些或所有层可由不同的材料 形成以提供类似的功能。例如，第-Ti层（122)可用诸如格（⑶的材難在另 示例中，第一 Pt层（124)可用诸如钯（Pd)或镍（Ni)的材料取代。在再一个示例中，第二 Ti层（126)可用诸如铬（Cr)的材料取代。在再一个示例中,Cu层（11〇)可用诸如错（ Αι)· p材料取代。在再一个示例中，第三Ti层（ISO)可用诸如铬（Cr)的材料取代。在再- 示例中，第二Pt层（132)可用诸如钯（Pd)或镍（Ni)的材料取代。在再一个示例中第四 Ti层（136)可用诸如铬（Cr)的材料取代。 ' U
[0121] 在图4和5中的示例性构造12〇中，欧姆层1〇4描述为由金形成。应理解，也可 实现其它类型的欧姆层。对于诸如MESFET和pHEMT的装置，欧姆层可为N-欧姆层。对于 N-型半导体，欧姆层可包括镍、锗（或金-锗AuGe)和/或金。可利用这样的材料的不同 变化，包括例如 Ni/Ge/Au、Ni/Au/Ge/Au、Ni/AuGe/Au、Ni/Au/Ge/Ni/Au、Ge/Ni/Au 和 AuGe/ Ni/Au。对于诸如HBT、BiFET、BiHEMT的装置，欧姆层可为N-欧姆或P-欧姆。p-欧姆类型 可在层中具有Au以及诸如Pr和Pd的其它金属。其它的构造也是可能的。 土
[0122] 示例 2
[0123]图7示意性地示出了铜基金属堆叠结构100的第二示例性构造"ο。欧姆金属层 104可形成在诸如GaAs的化合物半导体基板1〇2之上。第一钛（Ti)层162 (厚度dl)可 形成在欧姆金属层104之上。第一氮化钛（TiN)层164 (厚度也）可形成在第一 Ti层162 之上。铜（Cu)层110(厚度d3)可形成在第一 TiN层164之上。第二TiN层170(厚度d4) 可形成在Cu层110之上。Pt层172(厚度d5)可形成在第二TiN层170之上。金（ Au)层 174 (厚度d6)可形成在Pt层172之上。第二Ti层176 (厚度d7)可形成在Au层174之 上。在此对可由前述组合中的一些或全部提供的期望的功能性以及某些可能的替换构造的 示例进行更加详细的描述。
[0124] 表2列出了图7所示各种层的示例性厚度。
[0125] 表 2
[0126]

【权利要求】
1. 一种化合物半导体装置的金属化结构，该结构包括： 第一钛（Ti)层，设置在与该化合物半导体装置关联的基板之上； 第一阻挡层，设置在该第一 Ti层之上； 第二Ti层，设置在该第一阻挡层之上；以及 铜（Cu)层，设置在该第二Ti层之上，该第二Ti层构造为抑制该Cu层和该阻挡层的合 金化。
2. 如权利要求1所述的结构，其中该第一 Ti层、该第一阻挡层和该第二Ti层构造为在 该Cu层和形成在该基板上的欧姆金属层之间产生势垒。
3. 如权利要求1所述的结构，其中该第一阻挡层包括怕（Pt)、钯（Pd)或镍（Ni)。
4. 如权利要求1所述的结构，还包括设置在该Cu层之上的第三Ti层和设置在该第三 Ti层之上的第二阻挡层。
5. 如权利要求4所述的结构，其中该第二阻挡层包括钼（Pt)、钯（Pd)或镍（Ni)。
6. 如权利要求5所述的结构，其中该第一阻挡层与该第一 Ti层直接接触，该第二Ti层 与该第一阻挡层直接接触，该Cu层与该第二Ti层直接接触，该第三Ti层与该Cu层直接接 触，并且该第二阻挡层与该第三Ti层直接接触。
7. 如权利要求5所述的结构，其中该第一阻挡层和该第二Ti层的厚度选择为在该Cu 层和欧姆金属层之间提供足够的势垒功能性，该欧姆金属层设置在该第一 Ti层和该基板 之间。
8. 如权利要求7所述的结构，其中该第一 Ti层的厚度足以用作粘合层。
9. 如权利要求8所述的结构，其中该第一 Ti层的厚度为约1，〇〇〇埃，该第一 Pt层的厚 度为约500埃，并且该第二Ti层的厚度为约1, 〇〇〇埃。
10. 如权利要求4所述的结构，其中该Cu层的厚度选择为产生类似于被该Cu层取代的 金层的电阻率值。
11. 如权利要求10所述的结构，其中该Cu层的厚度为约25, 000埃。 I2·如权利要求4所述的结构，还包括设置在该第二阻挡层之上的金（Au)层。
13. 如权利要求12所述的结构，其中该第三Ti层和该第二阻挡层的厚度选择为在该 Cu层和该Au层之间产生足够的钝化功能性。
14. 如权利要求13所述的结构，其中该第三Ti层的厚度为约500埃，并且该第二阻挡 层包括厚度为约500埃的铂（Pt)层。
15. 如权利要求12所述的结构，还包括设置在该Au层之上的第四Ti层。
16. 如权利要求I5所述的结构，其中该Au层的厚度为约1，2〇〇埃，并且该第四Ti层的 厚度为约90埃。 如权利要求I5所述的结构，其中该第一 Ti层、该第一阻挡层、该第二Ti层、该Cu 层、该第三Ti层、该第二阻挡层、该Au层和该第四Ti层中的每一层通过蒸发形成。
18. -种形成化合物半导体装置的金属化结构的方法，该方法包括： 在与该化合物半导体装置关联的基板之上形成第一钛（Ti)层； 在该第一 Ti层之上形成第一阻挡层； 在该第一阻挡层之上形成第二Ti层；以及 在该第二Ti层之上形成铜（Cu)层。
19.如权利要求18所述的方法，还包括： 在该Cu层之上形成第三Ti层；以及 在该第三Ti层之上形成第二阻挡层。 2〇·如权利要求I9所述的方法，还包括在该第二阻挡层之上形成金（Au)层。
21. 如权利要求20所述的方法，还包括在该Au层之上形成第四Ti层。
22. 如权利要求21所述的方法，其中该第一 Ti层、该第一阻挡层、该第二Ti层、该Cu 层、该第三Ti层、该第二阻挡层、该Au层和该第四Ti层中的每一层通过蒸发形成。
23·如权利要求I9所述的方法，其中该第一阻挡层和该第二阻挡层中的每一层包括钼 (Pt)、钮1 (Pd)或镍（Ni)。
24. -种化合物半导体芯片，包括： 半导体装置，形成在化合物半导体基板上；以及 该半导体装置的互连金属化堆叠，该金属化堆叠包括设置在与该半导体装置关联的基 板之上的第一钛（Ti)层、设置在该第一 Ti层之上的第一阻挡层、设置在该第一阻挡层之上 的第二Ti层以及设置在该第二Ti层之上的铜（Cu)层。
25. 如权利要求24所述的芯片，其中该互连金属化堆叠还包括设置在该Cu层之上的第 三Ti层和设置在该第三Ti层之上的第二阻挡层。
26·如权利要求25所述的芯片，其中该互连金属化堆叠还包括设置在该第二阻挡层之 上的金（Au)层和设置在该Au层之上的第四Ti层。
27·如权利要求26所述的芯片，其中该第一阻挡层和该第二阻挡层中的每一层包括怕 (Pt)、艳（Pd)或镍（Ni)。
28. 如权利要求24所述的芯片，其中该化合物半导体芯片是砷化镓GaAs芯片。
29. 如权利要求24所述的芯片，其中该半导体装置包括赝配高电子迁移率晶 体管（pHEMT)、金属半导体场效应晶体管（MESFET)、异质结双极晶体管（HBT)、马 赫（Mach-Zehnder，MZ)调制器、光伏器件、发光二极管（LED)、双极FET (BiFET)、双极 HEMT(BiHEMT)、激光二极管或表面声波（SAW)装置。
30. -种射频（RF)模块，包括： 封装基板，构造为容纳多个部件；以及 芯片，安装在该封装基板上，该芯片包括形成在化合物半导体基板上的半导体装置和 该半导体装置的互连金属化堆叠，该金属化堆叠包括设置在与该半导体装置关联的基板之 上的第一钛（Ti)层、设置在该第一 Ti层之上的第一阻挡层、设置在该第一阻挡层之上的第 二Ti层以及设置在该第二Ti层之上的铜（Cu)层。
31. -种射频（RF)装置，包括： 天线； RF电路，与该天线连通，该RF电路构造为提供发射和/或接收功能；以及 模块，构造为利于该天线和该RF电路的运行，该模块包括形成在化合物半导体基板上 的半导体装置，该模块还包括该半导体装置的互连金属化堆叠，该金属化堆叠包括设置在 与该半导体装置关联的基板之上的第一钛（Ti)层、设置在该第一Ti层之上的第一阻挡层、 设置在该第一阻挡层之上的第二Ti层以及设置在该第二Ti层之上的铜（ Cu)层。
32. -种化合物半导体装置的金属化结构，该结构包括： 第一钛（Ti)层，设置在与该化合物半导体装置关联的基板之上； 第一氮化钛（TiN)层，设置在该第一 Ti层之上；以及 铜（Cu)层，设置在该第一 TiN层之上。
33. 如权利要求32所述的结构，其中该第一 Ti层和该第一 TiN层构造为在该Cu层和 该基板之间产生势垒。
34. 如权利要求32所述的结构，还包括设置在该Cu层之上的第二TiN层和设置在该第 二TiN层之上的第一铂（Pt)层。
35. 如权利要求34所述的结构，其中该第一 TiN层与该第一 Ti层直接接触，该Cu层与 该第一 TiN层直接接触，该第二TiN层与该Cu层直接接触，并且该第一 Pt层与该第二TiN 层直接接触。
36. 如权利要求34所述的结构，其中该第一 TiN层的厚度选择为在该Cu层和欧姆金属 层之间提供足够的势全功能性，该欧姆金属层设置在该第一 层和该基板之间。
37. 如权利要求36所述的结构，其中该第一 Ti层的厚度足以用作粘合层。
38. 如权利要求37所述的结构，其中该第一 Ti层的厚度为约1，000埃，并且该第一 TiN 层的厚度为约500埃。
39. 如权利要求34所述的结构，其中该Cu层的厚度选择为产生与被该Cu层取代的金 层类似的电阻率值。
40. 如权利要求39所述的结构，其中该Cu层的厚度为约四，000埃。
41. 如权利要求34所述的结构，还包括设置在该第一 Pt层之上的金（Au)层。
42. 如权利要求41所述的结构，还包括设置在该Au层之上的第二Ti层。
43. 如权利要求42所述的结构，其中该Au层的厚度为约1，200埃，并且该第二Ti层的 厚度为约90埃。
44. 如权利要求42所述的结构，其中该第一 Ti层、该第一 TiN层、该Cu层、该第二TiN 层、该第一 Pt层、该Au层和该第二Ti层中的每一层通过蒸发形成。
45. -种形成化合物半导体装置的金属化结构的方法，该方法包括： 在与该化合物半导体装置关联的基板之上形成第一钛（Ti)层； 在该第一 Ti层之上形成第一氮化钛（TiN)层；以及 在该第一 TiN层之上形成铜（Cu)层。
46. 如权利要求45所述的方法，还包括： 在该Cu层之上形成第二TiN层；以及 在该第二TiN层之上形成第一 Pt层。
47. 如权利要求46所述的方法，还包括在该第一 Pt层之上形成金（Au)层。
48. 如权利要求47所述的方法，还包括在该Au层之上形成第二Ti层。
49·如权利要求48所述的方法，其中该第一 Ti层、该第一 TiN层、该Cu层、该第二TiN 层、该第一 Pt层、该Au层和该第二Ti层中的每一层通过蒸发形成。
50.如权利要求49所述的方法，其中该第一 TiN层和第二TiN层中的每一层的蒸发包 括： 在离子源的辅助下蒸发Ti ;以及 在由离子源蒸发Ti的至少部分过程中引入氮气。
51. -种化合物半导体芯片，包括： 半导体装置，形成在化合物半导体基板上；以及 该半导体装置的互连金属化堆叠，该金属化堆叠包括设置在与该半导体装置关联的基 板之上的第一钛（Ti)层、设置在该第一 Ti层之上的第一氮化钛（TiN)层和设置在该第一 TiN层之上的铜（Cu)层。
52·如权利要求所述的芯片，其中该互连金属化堆叠还包括设置在该Cu层之上的第 二TiN层和设置在该第二TiN层之上的铂（Pt)层。
53·如权利要求52所述的芯片，其中该互连金属化堆叠还包括设置在该pt层之上的金 (Au)层和设置在该Au层之上的第二Ti层。
54. 如权利要求51所述的芯片，其中该化合物半导体芯片是砷化镓GaAs芯片。
55. 如权利要求51所述的芯片，其中该半导体装置包括赝配高电子迁移率晶体管 (pHEMT)、金属半导体场效应晶体管（MESFET)、异质结双极晶体管（HBT)、马赫（ MZ)调制器、 光伏器件、发光二极管（LED)、双极FET(BiFET)、双极HEMT(BiHEMT)、激光二极管或表面声 波（SAW)装置。
56. -种射频（RF)模块，包括： 封装基板，构造为容纳多个部件；以及 芯片，安装在该封装基板上，该芯片包括形成在化合物半导体基板上的半导体装置和 该半导体装置的互连金属化堆置，该金属化堆叠包括设置在与该半导体装置关联的基板之 上的第一钛（Ti)层、设置在该第一 Ti层之上的第一氮化钛（TiN)层和设置在该第一 TiN 层之上的铜（Cu)层。
57. -种射频（RF)装置，包括： 天线； RF电路，与该天线连通，该RF电路构造为提供发射和/或接收功能；以及 模块，构造为利于该天线和该RF电路的运行，该模块包括形成在化合物半导体基板上 的半导体装置，该模块还包括该半导体装置的互连金属化堆叠，该金属化堆叠包括设置在 与该半导体装置关联的基板之上的第一钛（Ti)层、设置在该第一 Ti层之上的第一氮化钛 (TiN)层以及设置在该第一 TiN层之上的铜（Cu)层。
58. -种化合物半导体装置的金属化结构，该结构包括： 堆置，设置在与该化合物半导体装直关联的基板之上，该堆叠包括势鱼和设置在该势 垒之上的铜（Cu)层；以及 溅射的钛钨（TiW)层，设置在该堆叠之上。
59. 如权利要求58所述的结构，其中该势全包括设置在Ti层之上的氮化钛（TiN)层。
60. 如权利要求58所述的结构，其中该势垒包括第一钛层、设置在该第-Ti层之上^ 阻挡层以及设置在该阻挡层之上的第二Ti层。
61. 如权利要求60所述的结构,其中该阻挡层包括铀（Pt)、钯（Pd)或镍（Ni)。
62. 如权利要求5S所述的结构，其中该堆叠还包括设置在该Cu层和该溅射的Tiff层之 间的钛（Ti)层。
63. 如权利要求62所述的结构，还包括设置在该溅射的TiW层之上的金（八11)层。
64. 如权利要求e3所述的结构，其中该溅射的TiW层的厚度足以抑制该Cu层和该Au 层之间的交互作用。
65. 如权利要求63所述的结构，还包括设置在该Au层之上的Ti层。
66. 如权利要求65所述的结构，其中该堆叠的每一层通过蒸发形成。
67. 如权利要求66所述的结构，其中该Au层和该Au层之上的该Ti层中的每一层通过 蒸发形成。
68. 如权利要求58所述的结构，其中该溅射的TiW基本上没有分支或桁条特征。
69. -种形成化合物半导体装置的金属化结构的方法，该方法包括： 在与该化合物半导体装置关联的基板之上形成光刻胶掩模，该光刻胶掩模限定开口； 在该开口内以及在该基板之上形成堆叠，该堆叠包括势垒和形成在该势垒之上的铜 (Cu)层；以及 以允许该光刻胶掩模通过剥离工艺被去除的方式、在该堆叠之上溉射钛钨（TiW)层。
70. 如权利要求69所述的方法，其中该光刻胶掩模在该开口处具有凹陷轮廓。
71. 如权利要求70所述的方法，其中形成该堆叠还包括在该Cu层和该TiW层之间形成 钛（Ti)层。
72. 如权利要求71所述的方法，还包括在该TiW层之上形成金（Au)层。
73. 如权利要求72所述的方法，还包括在该Au层之上形成Ti层。
74·如权利要求73所述的方法，还包括剥离该光刻胶掩模以由此产生梯形形状的堆 叠。
75. -种化合物半导体芯片，包括： 半导体装置，形成在化合物半导体基板上；以及 该半导体装置的互连金属化堆叠，该金属化堆叠包括设置在势全之上的铜（Cu)层，该 金属化堆叠还包括设置在该Cu层之上的溅射的钛钨（TiW)层。
76. 如权利要求75所述的芯片，其中该金属化堆叠还包括设置在该Cu层和该Tiff层之 间的钛（Ti)层。
77. -种射频（RF)模块，包括： 封装基板，构造为容纳多个部件；以及 、芯片，安装在该封装基板上，该芯片包括形成在化合物半导体基板上的半导体装置和 该半导体装置的互连金属化堆叠，该金属化堆叠包括设置在势垒之上的铜（Cu)层，该金属 化堆叠还包括设置在该Cu层之上的溅射的钛钨（ Tiw)层。
78· -种射频（RF)装置，包括： 天线，实施为接收或发射RF信号； 与该天线连通的RF电路，该RF电路构造为提供发射和/或接收功能；以及 模块，构造为利于该天线和该RF电路的运行，该模块包括形成在化合物半导体基板上 的半导体装置和该半导体装置的互连金属化堆叠，该金属化堆叠包括设置在势垒之上的铜 (Cu)层和设置在该Cu层之上的溅射的钛钨 （TiW)层。
【文档编号】H01L21/28GK104221130SQ201380016231
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年2月20日 优先权日:2012年2月24日
【发明者】K.程 申请人:天工方案公司