CN114976564B - 一种空气复合介质微带线的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是一种空气复合介质微带线的制造方法,包括以下步骤:1)器件制造完成后整个圆片通过旋涂的方法旋涂上一层电介质并固化;2)光刻形成刻蚀掩膜并刻蚀掉多余的电介质形成电介质支撑结构;3)旋涂光刻胶对圆片进行平坦化处理;4)溅射电镀种子层;5)光刻电镀图形并电镀形成微带线的导体带条;6)电镀去胶以及腐蚀电镀种子层;7)去除平坦化的光刻胶;8)通过背面工艺制备微带线的接地板;本发明采用半导体集成电路制造工艺,制造精度高且更加简便,采用低损耗的可旋涂电介质制作支撑结构,除了能降微带线的低介质损耗,还能对器件起到保护作用,适用范围广,应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种空气复合介质微带线的制造方法,属于半导体集成电路技术领域。
背景技术
微带线是由支在介质基片上的单一导体带构成的微波传输线,适合制作微波集成电路的平面结构传输线。与金属波导相比,微带线具有体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等优点;由于和微波固体器件的连接非常方便,使用微带线的微波单片集成电路发展迅速,已成为微波技术的主要发展方向之一。但是由于微带线在使用过程中产生的损耗较大,尤其是随着工作频率的提高,损耗会进一步增大,大大限制了微带线在高频微波单片集成电路领域的使用。
微带线的损耗包括导体损耗、介质损耗、辐射损耗三部分,其中导体损耗和导体的电导率成负相关,介质损耗和介质的介电常数以及介质损耗角有关,辐射损耗和微带的表面形貌相关。
导体损耗通过使用高电导率的金来制备导体带条能被有效降低,而降低辐射损耗要求较高的制造工艺使微带表面更加平整光滑。为了降低介质损耗,复合介质的方案被提出,其中尤其以空气复合介质微带的损耗最低。空气复合介质微带的设计思路为将原来的单一电介质层改为电介质层和空气层结合的方式,其中空气层可以在电介质的上层,也可以在电介质的下层(可视为悬置微带线),甚至可以夹杂在介质层中间。由于微带线的电场强度主要集中在导体带条的下方,因此空气层设置于导体带条下方(即设置于电介质层的上方)的设计方案介质损耗较低。上述空气复合介质微带线的设计方案虽然能大幅降低介质损耗,但是由于空气缺少支撑性,制造起来往往过于困难,因此空气复合介质微带的制造技术极其重要。
在高频半导体微波单片集成电路的制造中,由于目前半导体晶圆的电阻率较低,介电常数较大,会导致较大的介质损耗。目前常用的Si、GaAs、GaN、InP、SiC等都存在以上问题,用来制作微带线的电介质并不理想,因此采用复合介质的微带线设计思路是提升高频微波单片集成电路传输性能的有效途径,且半导体制造工艺也比较容易兼容复合介质微带线的制造方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有微带线结构和使用过程中存在的上述问题,提出一种空气复合介质微带线的制造方法,用于降低微带线的传输损耗,提高微带线在高频条件下的传输性能。
本发明的技术解决方案:一种空气复合介质微带线的制造方法,具体包括如下步骤:
1)在器件制备完成后,在圆片表面旋涂一层可旋涂电介质,并进行固化;其中可旋涂电介质包括苯并环丁烯、聚酰亚胺或旋涂玻璃中的一种或多种,可旋涂电介质的厚度在10μm~100μm之间;
2)在步骤1)圆片表面的可旋涂电介质层固化后,在此基础上旋涂一层光刻胶,通过曝光显影后形成刻蚀掩膜层,然后使用ICP干法刻蚀工艺对固化后的可旋涂电介质层进行刻蚀处理,形成电介质支撑结构;
3)旋涂光刻胶对圆片表面进行平坦化处理,并通过光刻工艺在平坦化的光刻胶层上形成器件的连接孔;其中旋涂光刻胶的厚度大于电介质支撑结构的高度,对整个圆片表面形成覆盖;接着使用光刻工艺将器件的连接通孔曝光显影出来,随后对涂胶后的圆片进行打胶,将电介质支撑结构顶部的平坦化光刻胶去除;
4)溅射电镀种子层;
5)光刻形成电镀图形,然后通过电镀工艺镀金制备微带线的导体带条;其中通过光刻工艺形成电镀光刻胶掩膜后,接着对整个圆片进行电镀金工艺,电镀金的厚度在1μm到10μm之间;
6)去除电镀的光刻胶形成微带线的导体带条,接着通过湿法腐蚀工艺去除未电镀区域的电镀种子层;
7)去除平坦化的光刻胶,使微带线的导体带条下方成为电介质与空气间隔排列的形式,形成受电介质支撑的悬空导体带条;
8)将圆片背面减薄,并制备微带线的接地板。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1)采用半导体集成电路制造工艺,制造精度高且更加简便,采用金制备微带线的导体带条提高了电导率,从而使微带线的导体损耗更低,在高频条件下的传输性能进一步提高;
2)采用低损耗的可旋涂电介质制作支撑结构,将微带线的导体带条悬置于半导体材料表面上方,实现大部分导体带条的悬空,除了能降微带线的低介质损耗,还能对器件起到保护作用;
3)电介质支撑结构间距和高度调整精度高,便于微带线的设计;采用光刻胶平坦化技术,保证了微带线导体带条的平整度,提高微带线的制造质量从而降低微带线的辐射损耗;
4)可用于制造空气复合介质微带线,也可以不做接地板用作悬空微带线,适用范围广,应用前景广泛。
附图说明
图1是制备完器件后的圆片结构示意图。
图2是旋涂完可旋涂电介质并固化后的圆片结构示意图。
图3是光刻后形成光刻胶刻蚀掩膜的圆片结构示意图。
图4是刻蚀部分旋涂电介质形成电介质支撑结构的圆片结构示意图。
图5是平坦化处理并形成器件电极处开孔的圆片结构示意图。
图6是平坦化光刻胶打胶后的圆片结构示意图。
图7是溅射完电镀种子层后的圆片结构示意图。
图8是形成电镀光刻胶掩膜后的圆片结构示意图。
图9是电镀后的圆片结构示意图。
图10是完成微带线电镀工艺后的圆片结构示意图。
图11是完成背面工艺形成接地金属层后的圆片结构示意图。
图12是空气复合介质微带线的三维结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”“某些实施方式”“示意性实施方式”“示例”“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征结构材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征结构材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
本实施例中提出的空气复合介质微带线的制造方法,其具体步骤如下:
1)制备完器件后的圆片示意图如图1所示,其中a为半导体及其衬底,b为需要使用微带线连接的器件(简称器件);在图1所示的圆片上旋涂一层可旋涂电介质,如:苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺(PI)、以及旋涂玻璃(SOG)等;旋涂的电介质厚度可根据微带线设计和旋涂工艺能力决定,一般在几微米到几十微米之间。旋涂完可旋涂电介质后进行固化处理,如图2所示,其中c即为固化后的可旋涂电介质层。
2)在图2所示的基础上旋涂一层光刻胶,通过曝光显影后形成刻蚀掩膜层,如图3所示;其中d为光刻胶形成的刻蚀掩膜,所述刻蚀掩膜d形成在所述电介质c上。形成光刻胶刻蚀掩膜d后使用干法刻蚀工艺对固化后的电介质层c进行刻蚀处理,形成电介质支撑结构c1。刻蚀工艺使用ICP干法刻蚀,目的是去除所述电介质层c的部分电介质,随后使用湿法去胶工艺去除所述的光刻胶掩膜d。如图4所示,该步骤一方面在圆片表面形成电介质支撑结构c1,另一方面去除掉器件电极上方的电介质材料形成连接通孔c2。
3)如图5所示,在形成所述电介质支撑结构c1后通过旋涂的方法旋涂一层光刻胶e,所述光刻胶e能对圆片表面进行平坦化处理,旋涂的光刻胶e厚度应大于电介质支撑结构c1的高度,对整个圆片表面形成覆盖。接着使用光刻工艺将器件的连接通孔c2曝光显影出来,为后续电镀将微带线的导体带条与器件形成连接做好准备。随后对涂胶后的圆片进行打胶,将电介质支撑结构c1顶部的平坦化光刻胶e去除,确保后续制备的导体带条形成在所述电介质支撑结构c1上表面,打胶后的示意图如图6所示。
4)如图7所示,通过溅射工艺在整个圆片上溅射一层电镀种子层f1,电镀种子层f1一方面起导电作用,另一方面能增强电镀金属层和电介质支撑结构表面的粘附力,也能增强导体带条的机械强度。
5)电镀制备微带线的导体带条:在图7的基础上通过光刻工艺形成图8的工艺结果,图中的f2为电镀的光刻胶掩膜。光刻形成电镀光刻胶掩膜后,如图9所示,接着整个圆片进行电镀金工艺,电镀金的厚度在1μm到10μm之间。电镀完金后去除所述电镀的光刻胶掩膜f2,并通过湿法腐蚀工艺去除掉未电镀区域的所述电镀种子层f1,其中f为电镀后形成的微带线的导体带条。电镀工艺完成后将所述平坦化的光刻胶e用湿法工艺去除掉,使微带线的导体带条f下方成为电介质与空气间隔排列的形式,如图10所示,其中g为微带线的导体带条下方的空气。
6)制备微带线的接地板:对圆片进行减薄处理后电镀金形成接地板,如图11所示,其中h即为电镀形成的接地板。
7)整个工艺完成后的空气复合介质微带线如图12的三维示意图所示。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种空气复合介质微带线的制造方法,其特征在于,该方法具体包括如下步骤:
1)在器件制备完成后,在圆片表面旋涂一层可旋涂电介质,并进行固化;
2)通过光刻工艺形成刻蚀掩膜,并刻蚀掉多余的可旋涂电介质,形成电介质支撑结构;
3)旋涂光刻胶对圆片表面进行平坦化处理,并通过光刻工艺在平坦化的光刻胶层上形成器件的连接孔;
4)溅射电镀种子层;
5)光刻形成电镀图形,然后通过电镀工艺镀金制备微带线的导体带条;
6)去除电镀的光刻胶形成微带线的导体带条,接着通过湿法腐蚀工艺去除未电镀区域的电镀种子层;
7)去除平坦化的光刻胶,形成受电介质支撑的悬空导体带条;
8)将圆片背面减薄,并制备微带线的接地板。
2.根据权利要求1所述的一种空气复合介质微带线的制造方法,其特征在于:所述步骤1)中的可旋涂电介质包括苯并环丁烯、聚酰亚胺或旋涂玻璃中的一种或多种,可旋涂电介质的厚度在10μm~100μm之间。
3.根据权利要求1所述的一种空气复合介质微带线的制造方法,其特征在于:所述步骤2)的具体操作过程如下:
在步骤1)圆片表面的可旋涂电介质层固化后,在此基础上旋涂一层光刻胶,通过曝光显影后形成刻蚀掩膜层,然后使用ICP干法刻蚀工艺对固化后的可旋涂电介质层进行刻蚀处理,形成电介质支撑结构。
4.根据权利要求1所述的一种空气复合介质微带线的制造方法,其特征在于:所述步骤3)中旋涂光刻胶的厚度大于电介质支撑结构的高度,对整个圆片表面形成覆盖;接着使用光刻工艺将器件的连接通孔曝光显影出来,随后对涂胶后的圆片进行打胶,将电介质支撑结构顶部的平坦化光刻胶去除。
5.根据权利要求1所述的一种空气复合介质微带线的制造方法,其特征在于:所述步骤5)中通过光刻工艺形成电镀光刻胶掩膜后,接着对整个圆片进行电镀金工艺,电镀金的厚度在1μm到10μm之间。
6.根据权利要求1所述的一种空气复合介质微带线的制造方法,其特征在于:所述步骤7)中电镀工艺完成后将平坦化的光刻胶用湿法工艺去除掉,使微带线的导体带条下方成为电介质与空气间隔排列的形式。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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