CN110112523B - 微同轴结构、微同轴结构的制备方法及微型同轴线 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于半导体技术领域，提供了一种微同轴结构、微同轴结构的制备方法及微型同轴线，其中微同轴结构包括：通过金属层键合的第一基片和第二基片；贯穿所述第一基片和所述第二基片的通孔阵列；位于所述第一基片的键合面一侧的第一空气槽和位于所述第二基片的键合面一侧的第二空气槽形成的空气腔体结构，所述空气腔体结构为至少两个；覆盖在所述第一基片的第一面、所述第二基片的第一面和所述通孔阵列中通孔内壁的金属层，所述第一基片的第一面为与所述第一基片的键合面背向设置的一面；所述第二基片的第一面为与所述第二基片的键合面背向设置的一面。上述微同轴结构的损耗较低、隔离度较高。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及微同轴结构、微同轴结构的制备方法及微型同轴线。
背景技术
目前，在电子集成系统中，有源芯片之间的互联通常采用微带线、带状线和共面波导等传输结构。这些传统的传输结构的损耗较高，且隔离度较低。随着电子系统向毫米波和太赫兹频段的发展，传统的传输结构已然无法满足毫米波和太赫兹系统高密度集成的迫切需求。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种微同轴结构、微同轴结构的制备方法及微型同轴线，以解决现有的电子集成系统中传输结构的损耗较高、隔离度较低的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种微同轴结构，包括：
通过金属层键合的第一基片和第二基片；
贯穿所述第一基片和所述第二基片的通孔阵列；
位于所述第一基片的键合面一侧的第一空气槽和位于所述第二基片的键合面一侧的第二空气槽形成的空气腔体结构，所述空气腔体结构为至少两个；
覆盖在所述第一基片的第一面、所述第二基片的第一面和所述通孔阵列中通孔内壁的金属层，所述第一基片的第一面为与所述第一基片的键合面背向设置的一面，所述第二基片的第一面为与所述第二基片的键合面背向设置的一面。
可选的，所述通孔阵列为i×j阵列；
其中，为阵列的行数，j为阵列的列数，i≥2，j≥1。
可选的，所述空气腔体结构位于所述通孔阵列的两行通孔之间。
可选的，所述通孔所在行的方向与所述空气腔体结构长度所在的方向一致。
可选的，所述通孔所在行的长度大于或等于所述空气腔体结构的长度。
可选的，所述第一基片长度方向的两端在所述第二基片上的正投影均位于所述第二基片在长度方向两端的内侧，其中，所述第一基片的长度方向、第二基片的长度方向均与所述空气腔体结构的长度方向一致。
本申请实施例的第二方面提供了一种微同轴结构的制备方法，包括：
准备第一基片和第二基片；
在所述第一基片和所述第二基片的相同位置制备通孔阵列；
在所述第一基片的第一面和所述第二基片的第一面分别制备第一图形化金属层，并在所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面分别制备第二图形化金属层，所述第二图形化金属层包括第一图形，所述第一基片的键合面上的第一图形和所述第二基片的键合面上的第一图形对向相同；
在所述第一基片的键合面上第一图形所在的位置制备第一空气槽，并在所述第二基片的键合面上第一图形的位置制备第二空气槽；
将所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面对向放置，进行键合处理。
可选的，所述第一图形化金属层包括第二图形，所述第二图形化金属层包括第二图形；
将所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面对向设置，进行键合处理之前，所述制备方法还包括：
在所述第一基片的第一面上所述第二图形所在的位置进行刻蚀，形成断面。
可选的，所述在所述第一基片和所述第二基片的相同位置制备通孔阵列，包括：
采用干法刻蚀工艺，在所述第一基片和所述第二基片的相同位置制备通孔阵列；
所述进行键合处理，包括：
采用晶圆级键合工艺，并采用高温热压的方式进行键合处理。
本申请实施例的第三方面提供了一种微型同轴线，包括至少一组微同轴结构，所述微同轴结构为如本申请实施例第一方面所述的微同轴结构。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本申请实施例中的微同轴结构由通过金属层键合的第一基片和第二基片、贯穿所述第一基片和所述第二基片的通孔阵列、位移所述第一基片的键合面一侧的第一空气槽和位于所述第二基片的键合面一侧的第二空气槽形成的空气腔体结构、以及覆盖在所述第一基片的第一面、所述第二基片的第一面和所述通孔阵列中通孔内壁的金属层构成；其中，所述空气腔体结构为至少两个，所述第一基片的第一面为与所述第一基片的键合面背向设置的一面，所述第二基片的第一面为与所述第二基片的键合面背向设置的一面。上述微同轴结构采用阵列通孔进行电磁隔离，隔离度较高，且损坏较低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的微同轴结构的三维结构示意图；
图2是本申请实施例提供的微同轴结构的三维结构效果图；
图3是本申请实施例提供的微同轴结构的剖视图；
图4是本申请实施例提供的微同轴结构的制备方法的实现流程示意图；
图5是本申请实施例提供的微同轴结构的制备方法的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1是本申请实施例提供的微同轴结构的三维结构示意图。图2是本申请实施例提供的微同轴结构的三维结构效果图。图3是本申请实施例提供的微同轴结构的剖视图，该剖视图是沿图1中微同轴结构的宽度方向进行剖视得到的。宽度方向为通孔阵列的列的方向。图3(a)为键合前的剖视图，图3(b)为键合后的剖视图。
如图所示，所述微同轴结构包括：
通过金属层键合的第一基片100和第二基片200。
在实际应用中，第一基片和第二基片可以是高阻硅片。
优选的，可以选择电阻率为10000～20000Ω﹒cm2的高阻硅片。
优选的，高阻硅片的尺寸可以为6英寸，这样的硅片体积小。
贯穿所述第一基片100和所述第二基片200的通孔阵列300。
位于所述第一基片100的键合面一侧的第一空气槽410和位于所述第二基片200的键合面一侧的第二空气槽420形成的空气腔体结构400，所述空气腔体结构400为至少两个。
覆盖在所述第一基片100的第一面、所述第二基片200的第一面和所述通孔阵列300中通孔内壁的金属层，所述第一基片100的第一面为与所述第一基片100的键合面背向设置的一面，所述第二基片200的第一面为与所述第二基片200的键合面背向设置的一面。
在一个实施例中，所述通孔阵列300为i×j阵列。
其中，为阵列的行数，j为阵列的列数，i≥2，j≥1。
如图2所示，图中示出的微同轴结构中通孔阵列为2×20阵列。实际应用中，可以根据需要设计通孔阵列的列数。
在一个实施例中，所述空气腔体结构400位于所述通孔阵列的两行通孔之间。
空气腔体结构至少为两个，如图2所示，通孔阵列的行数为2，空气腔体结构为两个。在实际应用中，每两行通孔之间，还可以有三个、四个、多个空气腔体结构。
假如通孔阵列的行数为3，每两行通孔之间都有两个空气腔体结构，那么，微同轴结构中共有4个空气腔体结构。
另外，在实际应用中，根据需要，也可以改变空气腔体结构的位置，例如，将空气腔体结构设在在两行通孔之外。
在一个实施例中，所述通孔所在行的方向与所述空气腔体结构400长度所在的方向一致。
在一个实施例中，所述通孔所在行的长度大于或等于所述空气腔体结构400的长度。
在实际中，空气腔体结构的长度可以等于通孔阵列的行的长度，也可以等于通孔阵列的行的长度。
另外，空气腔体结构的长度与通孔阵列的行的长度成正比例关系。即随着通孔阵列的行的长度的增加，空气腔体结构的长度也相应的增加；随着通孔阵列的行的长度的减少，空气腔体结构的长度也相应的减少。而通孔阵列的行的长度又是由通孔阵列的列数决定的，因此，换句话说，空气腔体结构的长度与通孔阵列的列数成正比例关系。
在一个实施例中，所述第一基片100长度方向的两端在所述第二基片200上的正投影均位于所述第二基片200在长度方向两端的内侧，其中，所述第一基片100的长度方向、第二基片200的长度方向均与所述空气腔体结构400的长度方向一致。
在本申请实施例中，在第一基片和第二基片的两端分别形成了一个阶梯型端口，这两个端口分别作为微同轴结构的输入端口和输出端口。
端口在第一基片上的面为断面，断面上未覆盖有金属层。端口在第二基片上的面覆盖有金属层。
在实际应用中，可以采用CPWG结构作为输入输出端口，该结构易于与其他微波毫米波结构进行集成，使微同轴结构具有较高的适应性。
本申请实施例中的微同轴结构由通过金属层键合的第一基片和第二基片、贯穿所述第一基片和所述第二基片的通孔阵列、位于所述第一基片的键合面一侧的第一空气槽和位于所述第二基片的键合面一侧的第二空气槽形成的空气腔体结构、以及覆盖在所述第一基片的第一面、所述第二基片的第一面和所述通孔阵列中通孔内壁的金属层构成；其中，所述空气腔体结构为至少两个，所述第一基片的第一面为与所述第一基片的键合面背向设置的一面，所述第二基片的第一面为与所述第二基片的键合面背向设置的一面。上述微同轴结构采用阵列通孔进行电磁隔离，隔离度较高，且损坏较低。
图4是本申请实施例提供的微同轴结构的制备方法的实现流程示意图，图5是本申请实施例提供的微同轴结构的制备方法的示意图(图5中均为微同轴结构的剖视图)。如图所示，所述微同轴结构的制备方法应用于如图1实施例中的微同轴结构，所述方法可以包括以下步骤：
步骤S401，准备第一基片和第二基片。
通常，第一基片和第二基片的大小、形状都相同。
步骤S402，在所述第一基片和所述第二基片的相同位置制备通孔阵列。
如图5(b)所示，第一基片中通孔的位置和第二基片中通孔的位置相同，或者说是相对应，以保证第一基片和第二基片键合之后，第一基片上的通孔和第二基片上的通孔可以形成贯穿第一基片和第二基片的通孔。
步骤S403，在所述第一基片的第一面和所述第二基片的第一面分别制备第一图形化金属层，并在所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面分别制备第二图形化金属层，所述第二图形化金属层包括第一图形，所述第一基片的键合面上的第一图形和所述第二基片的键合面上的第一图形对向相同。
在实际应用中，预先制作模板，根据模板制备第一图形化金属层510、第二图形化金属层520。即模板上的图形是什么，金属层上的图形就是什么。如图5(c)所示，第二图形化金属层中预留出了空气槽的位置，在第一基片的第一图形化金属层中预留出了两端的位置。
步骤S404，在所述第一基片的键合面上第一图形所在的位置制备第一空气槽，并在所述第二基片的键合面上第一图形的位置制备第二空气槽。
如图5(d)所示，根据第二图形化金属层中预留出的空气槽的位置，制备出第一空气槽和第二空气槽。
步骤S405，将所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面对向放置，进行键合处理。
在一个实施例中，所述第一图形化金属层包括第二图形，所述第二图形化金属层包括第二图形。
将所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面对向设置，进行键合处理之前，所述制备方法还包括。
在所述第一基片的第一面上所述第二图形所在的位置进行刻蚀，形成断面。
在一个实施例中，所述在所述第一基片和所述第二基片的相同位置制备通孔阵列，包括：
采用干法刻蚀工艺，在所述第一基片和所述第二基片的相同位置制备通孔阵列。
在一个实施例中，所述进行键合处理，包括：
采用晶圆级键合工艺，并采用高温热压的方式进行键合处理。
本申请实施例通过在第一基片和第二基片的相同位置制备通孔阵列；在所述第一基片的第一面和所述第二基片的第一面分别制备第一图形化金属层，并在所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面分别制备第二图形化金属层；在所述第一基片的键合面上第一图形所在的位置制备第一空气槽，并在所述第二基片的键合面上第一图形的位置制备第二空气槽；将所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面对向放置，进行键合处理。通过上述制备方法得到的微同轴结构，具有损耗较低、隔离度较高的特点。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本申请实施例提供一种微型同轴线，包括至少一组微同轴结构，所述微同轴结构为如图1实施例所述的微同轴结构。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种微同轴结构，其特征在于，包括：
通过金属层键合的第一基片和第二基片；
贯穿所述第一基片和所述第二基片的通孔阵列；
由位于所述第一基片的键合面一侧的第一空气槽和位于所述第二基片的键合面一侧的第二空气槽形成的空气腔体结构，所述空气腔体结构为至少两个；所述空气腔体结构位于所述通孔阵列的两行通孔之间；
覆盖在所述第一基片的第一面、所述第二基片的第一面和所述通孔阵列中通孔内壁的金属层，所述第一基片的第一面为与所述第一基片的键合面背向设置的一面，所述第二基片的第一面为与所述第二基片的键合面背向设置的一面。
2.如权利要求1所述的微同轴结构，其特征在于，所述通孔阵列为i×j阵列；
其中，i为阵列的行数，j为阵列的列数，i≥2，j≥1。
3.如权利要求2所述的微同轴结构，其特征在于，所述通孔所在行的方向与所述空气腔体结构长度所在的方向一致。
4.如权利要求3所述的微同轴结构，其特征在于，所述通孔所在行的长度大于或等于所述空气腔体结构的长度。
5.如权利要求1所述的微同轴结构，其特征在于，所述第一基片长度方向的两端在所述第二基片上的正投影均位于所述第二基片在长度方向两端的内侧，其中，所述第一基片的长度方向、第二基片的长度方向均与所述空气腔体结构的长度方向一致。
6.一种微同轴结构的制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的微同轴结构，所述制备方法包括：
准备第一基片和第二基片；
在所述第一基片和所述第二基片的相同位置制备通孔阵列；
在所述第一基片的第一面和所述第二基片的第一面分别制备第一图形化金属层，并在所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面分别制备第二图形化金属层，所述第二图形化金属层包括第一图形，所述第一基片的键合面上的第一图形和所述第二基片的键合面上的第一图形对向相同；
在所述第一基片的键合面上第一图形所在的位置制备第一空气槽，并在所述第二基片的键合面上第一图形的位置制备第二空气槽；
将所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面对向放置，进行键合处理。
7.如权利要求6所述的微同轴结构的制备方法，其特征在于，所述第一图形化金属层包括第二图形，所述第二图形化金属层包括第二图形；
将所述第一基片的键合面和所述第二基片的键合面对向设置，进行键合处理之前，所述制备方法还包括：
在所述第一基片的第一面上所述第二图形所在的位置进行刻蚀，形成断面。
8.如权利要求6所述的微同轴结构的制备方法，其特征在于，所述在所述第一基片和所述第二基片的相同位置制备通孔阵列，包括：
采用干法刻蚀工艺，在所述第一基片和所述第二基片的相同位置制备通孔阵列；
所述进行键合处理，包括：
采用晶圆级键合工艺，并采用高温热压的方式进行键合处理。
9.一种微型同轴线，其特征在于，包括至少一组微同轴结构，所述微同轴结构为如权利要求1至5任一项所述的微同轴结构。
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