CN102055053B - 一种基于键合技术制作微波传输线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于键合技术制作微波传输线的方法，该方法包括：采用键合技术将外延片的外延材料层与键合基片键合在一起；去除外延片的衬底，露出外延片的外延材料层；对外延片的外延材料层进行刻蚀，制作外延器件，将微波传输线制作区域刻蚀至键合界面；在键合界面上制作作为电极传输线的微波传输线。利用本发明，在实现硅基器件集成的同时，可以更容易地制作高质量的微波传输线。

Description

一种基于键合技术制作微波传输线的方法
技术领域
本发明涉及微波传输线制作技术领域，尤其涉及一种基于键合技术制作微波传输线的方法。
背景技术
在制作微波传输线的时候，为降低传输线损耗，提升高频特性，要求传输线的衬垫材料有高阻抗、低介电常数特性。通常可以将微波传输线制作在绝缘、半绝缘衬底上，或者在传输线下方使用聚酰亚胺、BCB等高阻抗、低介电常数的材料作为衬垫，也可以使用空气桥技术。但是衬底材料的介电常数是固定的，尤其微波器件常用的III-V族、II-VI族材料，其介电常数都比较高；使用高阻、低介电常数材料作传输线衬垫或空气桥技术又会增加工艺难度。
另一方面，晶格常数差较大的材料无法直接外延生长，键合技术较好地解决了这一问题，有利于不同材料、器件间相互集成。其中，直接键合、间接键合都可以选用高阻抗、低介电常数的材料作为键合基片，并且间接键合又可以选择具有高阻抗、低介电常数的材料作为键合介质。这些特点都有利于在键合型高频器件上制作高质量微波传输线。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了克服现有半导体微波器件在制作高频传输线方面的不足，本发明提供一种基于键合技术的微波传输线制作方法。
(二)技术方案
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于键合技术制作微波传输线的方法，该方法包括：
采用键合技术将外延片的外延材料层与键合基片键合在一起；
去除外延片的衬底，露出外延片的外延材料层；
对外延片的外延材料层进行刻蚀，制作外延器件，将微波传输线制作区域刻蚀至键合界面；
在键合界面上制作作为电极传输线的微波传输线。
上述方案中，所述外延片包括外延材料层和衬底两层结构，或者包括外延材料层、键合介质和衬底三层结构。
上述方案中，所述键合基片为具有高阻抗、低介电常数特性的半导体材料。
上述方案中，所述具有高阻抗、低介电常数特性的半导体材料是蓝宝石衬底、SOI片、高阻抗Si片、SiC、生长有SiO2的Si片、生长有Si3N4的Si片、生长有SiO2的SiC或者生长有Si3N4的SiC片。
上述方案中，所述键合采用直接键合或间接键合，若采用直接键合则采用蓝宝石衬底、SOI片、高阻抗Si片、SiC、生长有SiO2的Si片、生长有Si3N4的Si片、生长有SiO2的SiC或者生长有Si3N4的SiC片作为键合基片，若采用间接键合则采用溶胶凝胶法(sol-gel)或苯并环丁烯(BCB胶)或环氧基树脂或正性光致抗蚀剂或负性光致抗蚀剂或聚酰亚胺或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)将外延片与键合基片相键合。
上述方案中，所述在键合界面上制作作为电极传输线的微波传输线包括：
在外延器件及因刻蚀而露出的键合界面上生长一层SiO2或Si3N4，作为电学隔离层；
对外延器件的电极位置进行挖孔，作为外延器件电极与微波传输线的接触点；
在露出的键合界面上制作微波传输线。
(三)有益效果
本发明的有用效益是在键合技术基础上制作高频传输线，器件集成的同时便于制作高质量的微波传输线，方法简单易行。利用本发明，在实现硅基器件集成的同时，可以更容易地制作高质量的微波传输线。
附图说明
图1是本发明提供的采用键合技术将外延片的外延材料层与键合基片键合在一起的示意图；
图2是本发明提供的去除外延片的衬底，并对外延片的外延材料层进行刻蚀至键合界面的示意图；
图3是本发明提供的在未被刻蚀的外延材料层及因刻蚀而露出的键合界面上生长电学隔离层，并在器件电极位置挖孔后的示意图；
图4是本发明提供的在露出的键合界面上制作与器件电极相连接的微波传输线的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参阅图1～图4，该实施例揭示了本发明提供的基于键合技术制作微波传输线的方法，其工艺步骤包括：
采用键合技术将外延片的外延材料层与键合基片键合在一起(图1)，外延片包括外延材料层和衬底两层结构，键合基片为具有高阻抗、低介电常数特性的半导体材料，例如蓝宝石衬底、SOI片、高阻抗Si片、SiC、生长有SiO2的Si片、生长有Si3N4的Si片、生长有SiO2的SiC或者生长有Si3N4的SiC片。键合可以采用直接键合或间接键合，若采用直接键合则可采用蓝宝石衬底、SOI片、高阻抗Si片、SiC、生长有SiO2的Si片、生长有Si3N4的Si片、生长有SiO2的SiC或者生长有Si3N4的SiC片作为键合基片，若采用间接键合则可采用溶胶凝胶法(sol-gel)或苯并环丁烯(BCB胶)或环氧基树脂或正性光致抗蚀剂或负性光致抗蚀剂或聚酰亚胺或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)将外延片与键合基片相键合。
然后，去除外延片的衬底，露出外延片的外延材料层(图2)；
然后，对外延片的外延材料层进行刻蚀，制作外延器件，将微波传输线制作区域刻蚀至键合界面；
最后，在键合界面上制作作为电极的微波传输线。
其中，在键合界面上制作作为电极的微波传输线，具体包括：
在外延材料上制作外延器件；
在外延器件及因刻蚀而露出的键合界面上生长一层SiO2或Si3N4，作为电学隔离层(图3)；
对外延器件的电极位置进行挖孔，作为外延器件电极与微波传输线的接触点(图3)；
在露出的键合界面上制作微波传输线(图4)。
本发明揭示了一种基于键合技术制作微波传输线的方法，其巧妙之处在于可选取利用具有高阻抗、低介电常数特性的键合基片或键合介质，直接利用其作为微波传输线的衬垫，器件集成的同时可实现高质量的微波传输线。
虽然本发明以直接键合器件上制作微波传输线为实例进行描述，但这不应该认为它就是本发明的所有内容或内涵。阅读完上述内容后，毫无疑问可以对本发明的技术进行修改或替换。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于键合技术制作微波传输线的方法，其特征在于，该方法包括：
采用键合技术将外延片的外延材料层与键合基片键合在一起；
去除外延片的衬底，露出外延片的外延材料层；
对外延片的外延材料层进行刻蚀，制作外延器件，将微波传输线制作区域刻蚀至键合界面；
在键合界面上制作作为电极传输线的微波传输线；
其中，所述在键合界面上制作作为电极传输线的微波传输线包括：在外延器件及因刻蚀而露出的键合界面上生长一层SiO2或Si3N4，作为电学隔离层；对外延器件的电极位置进行挖孔，作为外延器件电极与微波传输线的接触点；在露出的键合界面上制作微波传输线。
2.根据权利要求1所述的基于键合技术制作微波传输线的方法，其特征在于，所述外延片包括外延材料层和衬底两层结构，或者包括外延材料层、键合介质和衬底三层结构。
3.根据权利要求1所述的基于键合技术制作微波传输线的方法，其特征在于，所述键合基片为具有高阻抗、低介电常数特性的半导体材料。
4.根据权利要求3所述的基于键合技术制作微波传输线的方法，其特征在于，所述具有高阻抗、低介电常数特性的半导体材料是蓝宝石衬底、SOI片、高阻抗Si片、SiC、生长有SiO2的Si片、生长有Si3N4的Si片、生长有SiO2的SiC或者生长有Si3N4的SiC片。
5.根据权利要求1所述的基于键合技术制作微波传输线的方法，其特征在于，所述键合采用直接键合或间接键合，若采用直接键合则采用蓝宝石衬底、SOI片、高阻抗Si片、SiC、生长有SiO2的Si片、生长有Si3N4的Si片、生长有SiO2的SiC或者生长有Si3N4的SiC片作为键合基片，若采用间接键合则采用溶胶凝胶法(sol-gel)或苯并环丁烯(BCB胶)或环氧基树脂或正性光致抗蚀剂或负性光致抗蚀剂或聚酰亚胺或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)将外延片与键合基片相键合。
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