TWI818961B - 用於射頻應用之底材及其相關製作方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於用於射頻微電子元件之一底材，其包括半導體製之一載體底材，該底材的特徵在於其包括一燒結複合層，該燒結複合層設置於該載體底材上，並由至少一第一介電質之粉末及與該第一介電質不同的一第二介電質之粉末所形成，該燒結複合層具有大於5微米之厚度，以及與該載體底材匹配至正負30%之熱膨脹係數。
Description
本發明涉及集積射頻元件(integrated radiofrequency devices)之領域。本發明更涉及可適用於該些元件之一底材及其相關之製作方法。
在涉及射頻信號(10 MHz至100 GHz)發射或接收的大部份應用中，元件製程因行動電話標準演進(2G，3G，LTE，LTE Advanced，LTE Advanced PRO，5G等)，而需要一種可以符合更嚴苛規格的底材。此種底材材料的性質必須能保證： - 低插入損耗(信號的低衰減)與良好的線性(信號的低失真，其為諧波之肇因)，通常利用在寬廣頻率範圍內高於1000 ohms.cm的有效電阻率而達成； - 效能指數(figures of merit)的溫度穩定性，特別是元件操作範圍內[-40°C；150°C]的溫度穩定性； - 主動層與載體底材之間的低電容性耦合，通常利用等於或小於矽介電係數(
)之介電係數(dielectric permittivity)而達成。
再者，為符合高產量的需求，底材必須與半導體產業相容，特別是要與矽的CMOS製程產線相容。當然，底材更必須擁有具競爭力的成本以適於主流市場之應用，特別是電信通訊領域(蜂巢式網路與電話系統，Wi-Fi連結，藍牙)。
射頻(RF)元件，諸如天線轉接器與切換器，功率放大器，低雜訊放大器或甚至被動(R，L，C)零件，可製作在各種類型的底材上。
舉例而言，藍寶石上矽(silicon-on-sapphire，SOS)的底材係屬習知，此類底材可容許在其矽表面層中以微電子技術製作元件，以得益於藍寶石底材的絕緣特性(此特性不受溫度影響)、高於20 W/m.K的熱傳導性，以及低於11的介電係數。例如，製作於此類底材上的天線切換器與功率放大器皆具有極佳的效能指數，但由於此種解決方式整體成本極高，故主要只使用於特殊應用。
以高電阻率矽為基礎的底材，亦屬習知，該等底材包括一載體底材、設置於載體底材上的一捕捉層(厚度數百奈米至數微米)、設置於捕捉層上的一介電層，與設置於介電層上的一半導體層。其載體底材通常具有高於1 kOhm.cm的電阻率。捕捉層則可包括未摻雜的多晶矽。以高電阻率矽所製成的一載體底材與一捕捉層所構成之習知技術組合，可讓通常出現在HR SOI底材(具有高電阻率矽製載體底材的絕緣體上矽底材)之埋置氧化物層下方的寄生導電層得以被移除。讀者可由Oleg Kononchuk與Bich-Yen Nguyen所著，Woodhead Publishing出版的“Silicon-on-insulator (SOI) Technology, manufacture and applications”，其10.7與10.8節中找到關於習知高電阻率半導體底材上所製作之RF元件效能的評論。
然而，多晶矽捕捉層卻有在高溫熱處理步驟中發生局部再結晶的缺點，這會導致捕捉層中陷阱密度降低。此種陷阱密度降低所造成的RF元件效能下降，對某些應用而言可能是無法接受的。再者，要在整個使用溫度範圍內(特別是100°C以上)保證RF效能的穩定性，乃是此等底材所不易達成的：其電阻率會因載體底材中熱載子(thermal carriers)的產生而下跌，且元件/底材間的耦合變成信號衰減與失真的主因。
為了增進此類底材的效能，可增加捕捉層的厚度(超過數微米)，以增加可用陷阱的數目並增加載體底材與元件之間的距離，從而限制載體底材中所產生之熱載子的影響。但此選項有增加底材應變(stress)及底材翹曲(bow)的缺點，使得在標準微電子設備中處理底材變得極為困難甚至不可能。
其他載體底材，諸如以鋁氮化物或碳化矽所製成的底材，就RF性質而言可以符合規範，但卻無法直接與標準半導體產業技術相容。其作為被移轉的最終元件層的載體底材使用是可以想見的，然而，若要量產，此等特定材料加上電路移轉技術的成本仍嫌太高。
本發明之一目的即在提供可適於射頻用途的一種底材，其可彌補習知技術的全部或部分缺點。
本發明涉及用於射頻微電子元件之一底材，其包括半導體製之一載體底材，以及一燒結複合層，該燒結複合層設置於該載體底材上，並由至少一第一介電質之粉末及與該第一介電質不同的一第二介電質之粉末所形成，該燒結複合層具有大於5微米之厚度，以及與該載體底材匹配至正負30%之熱膨脹係數。
依本發明之有利特徵，不論是其單獨或其組合： 該燒結複合層具有之厚度在10微米與100微米之間； 該燒結複合層的熱膨脹係數與該載體底材的熱膨脹係數匹配至正負10%，甚至正負5%； 該載體底材具有高於500 ohms.cm之電阻率； 該載體底材係以矽製成； 該第一介電質及該第二介電質係從矽氧化物、矽氮化物、鋁氮化物、氧化鋁及富鋁紅柱石(mullite)當中選定； 所述底材包括設置在該載體底材與該燒結複合層間之一保護層； 所述底材包括設置於該燒結複合層上之一中間層； 該中間層為從矽氧化物、矽氮化物、矽氮氧化物及鋁氮化物當中選定之一材料所製之一介電層； 所述底材包括設置在該中間層上之一有用層； 該有用層係由從半導體、絕緣體或導體，或甚至壓電質當中選定之一材料所構成。
本發明亦涉及一種射頻微電子元件結構，其包含： • 如前所述之一底材； • 設置於該底材上之一微電子元件層。
依照本發明之有利實施例，所述微電子元件為一天線轉接器或開關，或一功率放大器，或一低雜訊放大器，或一被動元件，或以高頻操作之其他電路，或一射頻MEMS元件，或甚至一射頻濾波器。
本發明最後亦涉及一種用於製作射頻微電子元件用底材之方法，其包含下列步驟： a) 提供半導體製之一載體底材，其具有一第一側； b) 在該載體底材之第一側上沉積由至少一第一介電質及與該第一介電質不同的一第二介電質之粉末混合物所形成之一層； c) 燒結由所述粉末混合物所形成之該層以獲得一燒結複合層，其牢固地附著在該載體底材之第一側，並具有大於5微米之厚度；該第一介電質、該第二介電質，以及所述粉末混合物中該些介電質之比例被選定成賦予該燒結複合層具有與該載體底材熱膨脹係數匹配至正負30%之熱膨脹係數。
依照本發明之有利特徵，不論單獨或其組合： 在沈積所述粉末混合物所形成之該層之步驟b)之前，該載體底材之第一側包括一保護層； 該保護層係由從矽氮化物、矽氮氧化物及矽氧化物當中選定之至少一材料形成； 所述粉末混合物為黏膏形式，且步驟b)中由該混合物所形成之該層係以旋塗方式沉積； 在沈積以所述粉末混合物形成之該層後，接著進行一低溫熱處理，以從黏膏中移除至少一液體成份； 該方法在步驟c)之後包括鍵結一有用層與該載體底材之步驟d)，以使該燒結複合層設置於該有用層與該載體底材之間； 一中間層被設置於該有用層與該燒結複合層之間； 為步驟d)而提供之該有用層為一施體底材，其係由半導體、絕緣體或導體，或甚至壓電質當中選定之一材料所構成； 該方法包括將該施體底材薄化至該有用層用於製作射頻微電子元件所需厚度之步驟e)。
在以下的說明中，各圖中相同的參考標號可用來標示同類元件。為了易於理解，各圖係屬示意說明之性質，其中之尺度並未成比例。尤其是沿z軸方向各層的厚度相較於沿x及y軸方向的側向尺寸亦未成比例；且各層彼此之相對厚度，亦未必一定如實呈現於圖中。
本發明涉及適於製作射頻微電子元件的一底材10，其包括以一半導體製作的一載體底材1(圖1a)。載體底材1有利地由一單晶矽形成。
依照本發明之底材10亦包括設置於載體底材1上，且由至少二種不同介電質粉末所形成的一燒結複合層2(圖1a)。燒結層一詞於此係指由粉末互混結合所形成之一層：此結合係透過輸入熱能與視需要輸入機械能，而不熔化所述混合物當中至少一粉末材料而獲得。複合層的燒結本質可透過對該層進行結構分析(例如使用電子掃描顯微術)而偵知。介電質粉末的顆粒顯現其被熔結在一起，且複合層的密度取決於混合物在燒結能量輸入期間被壓實的程度。
形成燒結複合層的每一種介電質粉末顆粒的尺寸，大致依循典型高斯分佈(Gaussian distribution)。在本說明書其餘部分，每一給定材料顆粒的平均大小將視為等同於其約當平均直徑(equivalent mean diameter)。顆粒的平均大小通常在約1微米及10微米之間不等。
其較佳者，構成燒結複合層2的至少兩種介電質(稱為第一及第二介電質)，係由矽氧化物、矽氮化物、鋁氮化物、氧化鋁、富鋁紅柱石(mullite)中選定(表1)，此係由於這些材料的高電阻率及其與高溫處理相容之故。
燒結複合層2可視需要地包括三種或更多種不同的介電質。
此外，燒結複合層2具有大於5微米，或甚至大於10微米的厚度。燒結複合層2厚度的選定，取決於欲在底材10上製作的射頻微電子元件的類型。
通常，燒結複合層2具有10微米及100微米之間的厚度，以防止或至少限制被RF元件所產生的電磁場所穿透而進入載體底材1：如此亦可限制該電磁場與易於出現在載體底材內的自由載子(例如熱載子)間的交互作用。
為了限制電磁場的穿透，該第一與第二介電質最好加以選定，以盡可能降低燒結複合層2的等效介電係數(equivalent permittivity)。低介電係數(通常低於11，即矽的介電係數)可容許使用較小厚度的複合層2。
若電磁場的穿透被限制在燒結複合層2上，載體底材1便得以具有標準的電阻率(通常為數十ohms.cm)。若電磁場易於相對深地穿透到載體底材1，則該載體底材1的電阻率便可有利地被選定為高於500 ohm.cm，或甚至高於1k ohm.cm。
燒結複合層2亦具有可與載體底材1匹配的熱膨脹係數(thermal expansion coefficient, CTE)。複合層2的熱膨脹係數被定義為該層的構成介電質的熱膨脹係數平均值，並按構成介電質在複合層2內的體積分數(volume fraction)加權。「與載體底材1的熱膨脹係數匹配」一詞係指與載體底材1的熱膨脹係數越接近越好之意。依照本發明，燒結複合層2的CTE在載體底材1的CTE值的正負30%的範圍內。有利地，燒結複合層2的CTE在載體底材1的CTE值的正負10%範圍內，或甚至正負5%，甚至接近正負3%，或正負1%。
舉例而言，由矽氧化物(SiO2) 粉末與氧化鋁(Al2O3)粉末，按1體積的Al2O3對2.7體積的SiO2之比例所形成的燒結複合層2，其具有的CTE(2.67
E-6/°K)與矽製載體底材1的CTE(2.6
E-6 /°K)匹配，此時二者間的差異小於3%。
複合層2的CTE可有利地被選定，以使設置有複合層2的底材10具有大於5微米的厚度，並使其在微電子製程期間(用於製造底材10的構成結構層與底材10之內與之上的組件)的翹曲不超過150微米。應記得，所述微電子製程可能包括溫度為諸如900°C至1150°C的高溫熱處理。
以圖式說明，圖1b的圖表顯示一底材(以750微米厚度之矽製成)之翹曲達150微米時之溫度，其作為設置在該底材上的複合層2(5微米厚)之熱膨脹係數以及該複合層之不同楊氏係數(Young’s moduli)之函數。
例如，以最高處理溫度900°C而言，若複合層2具有約70 GPa的等效楊氏係數(equivalent Young’s modulus，其定義為複合層2的構成介電質之楊氏係數的平均值，並按其體積分數加權)，則複合層2的CTE與載體1的CTE值二者間的差異，至多必須為正負30%，以維持在實線曲線之下(亦即使底材10的翹曲保持在低於150微米)。
依照另一示例，以最高處理溫度1100°C而言，若複合層2具有約150 GPa的等效楊氏係數，則複合層2的CTE與載體1的CTE值二者間的差異，至多必須為正負11%，以維持在對應於「E = 150 GPa」的虛線曲線之下(亦即使底材10的翹曲保持在低於150微米)。
依據一變化例，底材10可包括設置在載體底材1與燒結複合層2之間的一保護層3。如圖2a及2b所示，底材10包括設置於其第一側1a上的一保護層3，且可能設置於第二側1b與該載體底材1的邊緣面上(圖2b)。如下文的底材10製程說明所述，保護層3可避免或至少限制燒結複合層2所內含或複合層2製作期間所出現的雜質擴散進入載體底材1。
為了在底材10上製作微電子元件，通常需要一有用層5；其被稱為「有用」是因該些元件後續會製作在此層5的上面或當中。
依照本發明，底材10因此可包括設置於燒結複合層2上的一有用層5。有用層5可由半導體(包括矽、矽-鍺、鍺、碳化矽等等)、絕緣體或導體，或甚至壓電質(包括鈮酸鋰、鉭酸鋰等等) 當中所選定的一材料構成。
依據一有利實施例，底材10包括設置在燒結複合層2上的一中間層4 (圖3a)，且其可視需要地完全包覆該複合層(圖3b)。中間層4可以是從矽氧化物、矽氮化物、矽氮氧化物及鋁氮化物當中選定之一材料所製之一介電層。
有用層5接著被設置在中間層4上。中間層4之功能詳言之是要使有用層5與複合層2彼此電性絕緣及/或形成擴散阻障，防止有用層5被存在於燒結複合層2內的雜質所污染。
本發明之底材10包括一燒結複合層2，其具有介電性質及與相接鄰載體底材1匹配的熱膨脹係數。複合層2的厚度可依欲製作在底材10上的RF微電子元件而選定，以避免(或大幅限制)電磁波穿透到載體底材1。由於複合層2的熱膨脹係數與載體底材1匹配，因此不需為了底材10內所誘發的應變與翹曲而限制燒結複合層2的厚度。
如同上述，其熱膨脹係數可予選定，以便在對底材10進行熱處理(常規為900°及1150°C之間)以製作有用層5或微電子元件20期間，該底材的翹曲輻度得以保持在與標準步驟及標準微電子設備相容的臨界值以下；詳言之，就直徑300mm的底材而言，目標為翹曲低於150微米。
由於燒結複合層2的介電性質與其適當厚度，因而可對底材10提供所需保證的特性： - 低插入損耗(信號的低衰減)與良好的線性(信號的低失真，其為諧波之肇因)； - 效能指數(figures of merit)的溫度穩定性，特別是元件操作範圍內[-40°C；150°C]的溫度穩定性； - 有用層與載體底材之間的低電容性耦合，通常利用等於或小於矽介電係數(
)之介電係數而達成。
本發明亦涉及一種用於製作適用於射頻微電子元件之底材10之方法，如圖5a至5e所示。
該方法首先包括提供一半導體製之一載體底材1 之步驟a)。載體底材1具有一前側，稱為第一側1a，與一後側，稱為第二側1b(圖5a)。
該方法更包括步驟b)，其包括在載體底材1之第一側1a上沉積由至少一第一介電質及與該第一介電質不同的一第二介電質之粉末混合物所形成之一層2’。
視需要地，載體底材1之第一側1a包括一保護層3，其係在沉積粉末混合物之層2’之前製作；如圖5b所示，保護層3可完全包覆載體底材1，亦即覆蓋其第二側1b與其邊緣面。保護層3 係由矽氮化物、矽氮氧化物、矽氧化物當中選定之至少一材料所形成，並可應用各種習知化學沉積技術製作。保護層3可避免或至少限制層2’中所含雜質擴散進入載體底材1。
依據一第一變化實施例，所述粉末混合物可為黏膏形態。
此種膏一般係利用將一溶劑類(特別是酒精，例如乙醇)的液體化合物加入乾粉末混合物而獲得。通常，所使用的粉末包含平均大小約1及10微米之間的顆粒。若要形成5至10微米厚的複合層2，最好使用最小尺寸的顆粒。
依另種方式，粉末混合物可摻入能夠在高溫下轉化為陶磁之一矽基聚合物基質(聚合物衍生陶瓷(Polymer-Derived Ceramics，PDC))。應注意的是，當層2’具有一PDC基質時，後續獲得的燒結複合層2將包括粉末混合物的第一及第二介電質，亦包括基質轉化為陶磁時所產生的矽。有利的是，矽含量低於30%且在複合層2內是為目標。由於複合層2內的孔隙是局部性的且並不連續，因此，矽存在於該些孔隙中不會影響複合層2的介電特性。
由步驟b)的粉末混合物所形成的層2’，其較佳者係利用旋塗法或浸塗法或光罩網版印刷而沉積。
膏之黏度係透過粉末/液體化合物(溶劑及/或聚合物)的比例而調整。其被選定成要能容許層2’以大於5微米，或甚至大於10微米，且高達約100微米的厚度均勻沉積。
層2’沉積後，接著以低溫進行熱處理(例如在150°C及400°C之間)，以使溶劑從層2’去除，並避免後續製程中(特別是在鍵結步驟(以下將予說明)之後)的除氣。
依據一第二變化實施例，粉末混合物可為乾燥粉狀形態，並沉積在載體底材1的第一側1a上的層2’中。此層2’可利用壓鑄或熱均壓(hot isostatic pressing)而成形。於此兩種情況中，壓縮應力被施加在層2’上以使混合物中粉末的顆粒互相牢固地附著在一起，並牢固地附著在第一側1a上。要將所述粉狀混合物固定在載體底材上並對載體底材1的整個表面施加均勻的壓縮應力，需要一特定工具。
本發明之製作程序包括步驟c)，其包括燒結由粉末混合物所形成的層2’，以獲得一燒結複合層2，其牢固地附著在載體底材1的第一側1a(圖5c)。
所述燒結一般在高溫下進行，通常高於1000°C，期間可由數小時至約24小時不等。但燒結溫度仍維持在低於層2’所含粉末其中至少一者的熔點。在熱的作用下，粉末中的顆粒被熔結在一起，從而達成複合層2的堅固化。複合層2亦牢固地附著在載體底材1的第一側1a。
視需要地，燒結可以額外地在機械應力下進行，此可進一步地壓實複合層2。
因此，燒結複合層2由第一與第二介電質之顆粒所構成。依壓實程度而定，顆粒之間可能有或多或少的空孔隙(或含有由PDC基質產生的陶磁的孔隙)。視顆粒尺寸分佈而定，這些孔隙的體積分數(volume fraction)可能達到約50%，其較佳者應保持低於25%以下，或甚至低於15%，以提供具有良好機械強度的複合層2。應注意的是，孔隙會增加(移動電荷)的陷阱密度，這對維持底材(捕捉層)的高電阻率可能是有利的。
步驟b)所沉積的層2’厚度可加以選定，以獲得所要的燒結複合層2厚度。詳言之，視所沉積之層2’的形式(具有溶劑及/或聚合物的黏膏或乾粉)而定，燒結步驟期間其厚度減少可或大或小。依情況而定，層2’的體積可能減少約10至30%。
在燒結步驟結束時，依照本發明之燒結複合層2必須具有大於5微米的厚度。
此外，依照本發明，第一介電質的性質、第二介電質的性質，以及所述粉末混合物中該些介電質之比例被選定成賦予燒結複合層2具有與載體底材1熱膨脹係數匹配至正負30%之熱膨脹係數。
有利地，如圖5c所示，在沈積所述粉末混合物所形成之該層之步驟b)之前，載體底材1之第一側1a包括一保護層3。保護層3係由從矽氮化物、矽氮氧化物及矽氧化物當中選定之至少一材料形成。
本發明之製作方法於步驟c)之後，更包括鍵結一有用層5與該載體底材1之步驟d)，以使燒結複合層2設置在有用層5與載體底材1之間。有用層5可由半導體、絕緣體或導體，或甚至壓電質當中選定之一材料所構成。舉例而言，其可為矽製、矽鍺製、鍺製、III-V族材料製、鈮酸鋰製、鉭酸鋰製、鋁氮化物製、PZT製等等。
其較佳者，在鍵結步驟d)之前，先將一中間層4沉積在複合層2上。舉例而言，其厚度可在數奈米及數微米之間不等。中間層4係有利地由矽氧化物、矽氮化物、矽氮氧化物及鋁氮化物當中所選定之一材料形成。其可以各種習知化學沉積技術沉積。
依照本發明，此中間層4一方面包覆了燒結複合層2，從而避免或至少限制了底材10不同層間的交叉污染；另一方面，中間層4對於達成與有用層5的鍵結是有利的，因其允許以常規方式製備中間層4的表面，而非以特定於燒結複合層2組成的方式製備。
有利地，鍵結步驟係使兩表面(亦即，有用層5的第一側5a與複合層2的自由側)互相接觸，利用分子黏附而直接鍵結的步驟。分子黏附的原理在習知領域已廣為週知，不再於此贅述。
依另種方式，所述鍵結可利用一額外黏性材料層，或其他適合預定用途的鍵結技術而達成。
在大多數的鍵結程序中，待組合的底材皆必須要有良好的表面品質(清潔度、低粗度等等)。
依照一變化例，為步驟d)而提供之有用層5為一施體底材5’，其係由半導體、絕緣體或導體，或甚至壓電質當中選定之一材料所構成(圖5d)。
本發明之製作方法接著包括將施體底材5’從其背側5b’薄化至有用層5用於製作射頻微電子元件所需厚度之步驟e)。
舉例而言，薄化步驟e)可以本技術領域習知的薄膜移轉方法為基礎，其中： - SmartCutTM法包括以輕質的氫與/或氦離子植入一施體底材(於鍵結步驟之前)；接著是一分離步驟(於鍵結步驟之後)容許一薄表面層(有用層)從施體底材上分離，其與離子植入深度所界定的弱化平面齊平。最終處理步驟，可包括高溫熱處理，賦予有用層5所需的表面與晶格品質。此方法特別適於製作厚度在數奈米及約1.5µm間的極薄有用層，以矽層為例。 - 在SmartCutTM法之後接續一磊晶步驟，其可獲得諸如厚度數十奈米至20 µm的較厚有用層。 - 機械、化學與/或化學-機械薄化法；其包括透過諸如研磨及拋光(化學-機械研磨，CMP)將施體底材由其背側薄化至有用層所需厚度。這些方法特別適合所謂的厚層移轉，例如厚度數微米至數十微米，甚至厚達數百微米之層。
如前所述，薄化步驟e)可包括用於最終處理有用層5之側5b的熱處理。底材10可良好地抵擋熱處理，即便熱處理是在高溫(900°C至1100°C，或甚至1200°C)下進行亦然，特別是因為燒結複合層2擁有可與載體底材1匹配的熱膨脹係數，因此可限制底材10的相關應變及翹曲(曲率)。
本發明亦涉及一種射頻微電子元件結構100，其包括： • 諸如前述之一底材10； • 一微電子元件層20，該層係製作於底材10上(圖4)且特別是在有用層5的一側5b上。
所述微電子元件可為一天線轉接器或開關或一功率放大器或一低雜訊放大器或一被動元件或以高頻操作之其他電路或一射頻MEMS元件或一射頻濾波器。
當然，本發明不限於上述各實施例，可思及之變化實施例亦落入本發明後附之申請專利範圍所界定之範疇。
1 載體底材 1a、5a 第一側 1b 第二側 2 燒結複合層 2’ 層 3 保護層 4 中間層 5 有用層 5’ 施體底材 5b 側 5b’ 背側 10 底材 20 微電子元件 100 射頻微電子元件結構
本發明之其他特徵及優點在以下實施方式之說明將更為彰顯，該實施方式係參考本說明書所附圖式進行，圖式之中： - 圖1a繪示依照本發明之一底材； - 表1列出構成本發明一底材之燒結複合層所可選擇使用之材料之性質； - 圖1b繪示一圖表，其顯示一底材(以750微米厚度之矽製成)之翹曲達150微米時之溫度，其作為設置在該底材上的複合層(5微米厚)之熱膨脹係數以及該複合層之不同楊氏係數(Young’s moduli)之函數； - 圖2a、2b、3a及3b繪示依照本發明之底材； - 圖4繪示依照本發明之一射頻微電子元件結構； - 圖5a至5e繪示一種依照本發明製作底材之方法。
1 載體底材 1a 第一側 1b 第二側 2 燒結複合層 3 保護層 10 底材
Claims (17)
- 用於射頻微電子元件之一底材(10)，其包括：一載體底材(1)，一中間層(4)，設置於該中間層(4)上之一有用層(5)，其特徵在於該載體底材(1)為一半導體製，且該底材(10)包括一燒結複合層(2)，該燒結複合層(2)設置於該載體底材(1)上，並由至少一第一介電質之粉末及不同於該第一介電質的一第二介電質之粉末之混合物所形成，該第一介電質的性質、該第二介電質的性質以及所述粉末混合物中該些介電質之比例被選定成賦予該燒結複合層(2)具有與該載體底材(1)匹配至正負30%之熱膨脹係數，該燒結複合層(2)具有介於5微米與100微米之間之厚度，該中間層(4)設置於該燒結複合層(2)上。
- 如申請專利範圍第1項之底材(10)，其中該燒結複合層(2)具有之厚度在10微米與100微米之間。
- 如申請專利範圍第1或2項之底材(10)，其中該載體底材(1)具有高於500ohm.cm之電阻率。
- 如申請專利範圍第1或2項中任一項之底材(10)，其中該載體底材(1)為矽製。
- 如申請專利範圍第1項之底材(10)，其中該第一介電質及該第二介電質係從矽氧化物、矽氮化物、鋁氮化物、氧化鋁及富鋁紅柱石(mullite)當中選定。
- 如申請專利範圍第1項之底材(10)，其包括設置在該載體底材(1)與該燒結複合層(2)間之一保護層(3)。
- 如申請專利範圍第1項之底材(10)，其中該中間層(4)為從矽氧化物、矽氮化物、矽氮氧化物及鋁氮化物當中選定之一材料所製之一介電層。
- 如申請專利範圍第1項之底材(10)，其中該有用層(5)係由從半導體、絕緣體或導體，或甚至壓電質當中選定之一材料所構成。
- 一種射頻微電子元件結構(100)，其包含：如申請專利範圍第1至8項任一項之一底材(10)；一微電子元件層(20)，其設置於該底材(10)上。
- 如申請專利範圍第9項之射頻微電子元件之結構(100)，其中該微電子元件層(20)為一天線轉接器或開關或一功率放大器或一低雜訊放大器或一被動元件或以高頻操作之其他電路或一射頻MEMS元件或一射頻濾波器。
- 一種用於製作一射頻微電子元件用底材(10)之方法，其特徵在於該方法包括以下步驟：a)提供半導體製之一載體底材(1)，其具有一第一側(1a)；b)在該載體底材(1)之第一側(1a)上沉積由至少一第一介電質及與該第一介電質不同的一第二介電質之粉末混合物所形成之一層(2’)；c)燒結由所述粉末混合物所形成之該層(2’)以獲得一燒結複合層(2)，其牢固地附著在該載體底材(1)之第一側(1a)，並具有介於5微米與100微米之間之厚度；該第一介電質、該第二介電質，以及所述粉末混合物中該些介電質之比例被選定成賦予該燒結複合層(2)具有與該載體底材(1)熱膨脹係數匹配至正負30%之熱膨脹係數； d)鍵結一有用層(5)與該載體底材(1)以使該燒結複合層(2)設置於該有用層(5)與該載體底材(1)之間，一中間層(4)被設置於該有用層(5)與該燒結複合層(2)之間。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中在沈積所述粉末混合物所形成之該層(2’)之步驟b)之前，該載體底材(1)之第一側(1a)包括一保護層(3)。
- 如申請專利範圍第12項之方法，其中該保護層(3)係由從矽氮化物、矽氮氧化物及矽氧化物當中選定之至少一材料形成。
- 如申請專利範圍第11至13項中任一項之方法，其中所述粉末混合物為黏膏形式，且步驟b)中由該混合物所形成之該層(2’)係以旋塗方式沉積。
- 如申請專利範圍第14項之方法，其中在沈積以所述粉末混合物形成之該層(2’)後，接著進行一低溫熱處理，以從黏膏中移除至少一液體成份。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中為步驟d)而提供之該有用層(5)為一施體底材(5’)，其係由半導體、絕緣體或導體，或甚至壓電質當中選定之一材料所構成。
- 如申請專利範圍第16項之方法，其包括將該施體底材(5’)薄化至該有用層(5)用於製作射頻微電子元件(20)所需厚度之步驟e)。
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