本发明涉及微同轴传输线制备的,尤其涉及一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法。
背景技术:
1、微同轴传输线是一种采用mems工艺技术制备的射频器件的基本电路单元,具有空气腔包围内导体的微小矩形微同轴结构。这种微传输线在射频应用上有着诸多优点:如体积小、重量轻、损耗低、高隔离、良散热等特点,是近年来毫米波射频技术的研究热点。
2、现有技术中已经存在多种制备微同轴传输线结构的方法,基本都是采用厚胶光刻、电镀、平坦化的微工艺循环加工方法,空气腔里的金属铜内导体需要采用内导体支撑结构实现悬空固定。且现有技术中的内导体支撑结构的材料一般包括su8光刻胶、形状记忆聚合物等有机物材料。如专利cn110311205a公开了采用su8光刻胶作为内导体支撑材料。专利cn116505220a公开了采用形状记忆聚合物作为内导体支撑材料。
3、微同轴传输线在射频性能上的优越表现,归因于其在结构上形成了近乎空气腔的矩形微同轴结构。其中的金属内导体能够悬空固定在矩形腔体的内部,是因为采用了周期性的介质条带对内导体进行了支撑固定,这种介质条带一般都是通过微工艺手段加工实现,介质带本身要在电学性能,力学性能,散热特性上满足微同轴传输线的基本要求。现有的这些微同轴结构的制造技术都需要在制备工艺中通过专门的工艺引入内导体支撑材料,使得微同轴结构的制造技术繁琐,且流程较长,间接增加了微同轴结构的制造成本和生产周期。
技术实现思路
1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此,本发明的目的在于提供一种微同轴传输线的制备方法,以单晶sic晶圆作为制备基底,并直接在单晶sic晶圆上形成sic内导体支撑层,确保内导体支撑层更加牢固,不易变形,且本技术制备方法简化了内导体支撑层的形成过程,提高了微同轴传输线的制备效率。
2、为了实现上述目的,本技术采用如下技术方案:
3、一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,包括:
4、在第一单晶sic晶圆表面刻蚀形成sic内导体支撑层;
5、在sic内导体支撑层上形成第一内导体层和第一外导体层,在垂直于微同轴传输线的延伸方向上,所述第一外导体层位于第一内导体层的两侧,且第一外导体层的高度大于第一内导体层的高度;所述第一外导体层和第一内导体层之间填充有第一牺牲层;
6、在第一外导体层上形成第一顶盖层;所述第一顶盖层覆盖所述第一内导体层和第一外导体层;
7、将第二晶圆与第一顶盖层键合,并对第一单晶sic晶圆进行减薄直至sic内导体支撑层暴露出来;
8、在sic内导体支撑层上远离第二晶圆的一侧形成第二内导体层和第二外导体层,在垂直于微同轴传输线的延伸方向上,所述第二外导体层位于第二内导体层的两侧,且第二外导体层的高度大于第二内导体层的高度;所述第二外导体层和第二内导体层之间填充有第二牺牲层;
9、在第二外导体层上形成第二顶盖层;所述第二顶盖层覆盖所述第二内导体层和第二外导体层;
10、去除第一牺牲层、第二牺牲层和第二晶圆,形成微同轴传输线。
11、进一步地,在第一单晶sic晶圆表面刻蚀形成sic内导体支撑层,具体包括:
12、选取电阻率>105ω/cm的第一单晶sic晶圆,以金属镍层为掩膜层,刻蚀去除sic内导体支撑层之外的部分,形成位于第一单晶sic晶圆表面的sic内导体支撑层;
13、湿法刻蚀去除金属镍层。
14、进一步地,在sic内导体支撑层上形成第一内导体层和第一外导体层,具体包括:
15、通过牺牲层掩膜的方式在sic内导体支撑层中间沉积第一内导体层,并在第一内导体层的两侧分别沉积第一下外导体层,所述第一下外导体层同时位于所述sic内导体支撑层和第一单晶sic晶圆表面;第一内导体层和第一下外导体层之间填充有第一下牺牲层;
16、通过牺牲层掩膜的方式在所述第一下外导体层上沉积第一上外导体层;两侧的第一上外导体层之间填充有第一上牺牲层;所述第一上外导体层和第一下外导体层重叠形成高度大于第一内导体层的第一外导体层。
17、进一步地,通过牺牲层掩膜的方式在sic内导体支撑层中间沉积第一内导体层,具体包括:
18、在第一单晶sic晶圆中设置有sic内导体支撑层的一侧依次沉积过渡层和铜种子层;
19、通过牺牲层掩膜的方式进行电镀铜层,形成第一内导体层以及位于第一内导体层两侧的第一下外导体层;所述第一内导体层、第一下外导体层和第一下牺牲层的表面齐平;
20、在第一内导体层、第一下外导体层和第一下牺牲层表面依次沉积过渡层和铜种子层;
21、通过牺牲层掩膜的方式进行电镀铜层,形成位于第一下外导体层上的第一上外导体层;所述第一上外导体层和第一上牺牲层的表面齐平。
22、进一步地,在第一外导体层上形成第一顶盖层,具体包括:
23、在第一上外导体层和第一上牺牲层的表面依次沉积过渡层和铜种子层;
24、通过牺牲层掩膜的方式进行电镀铜层,形成覆盖所述第一内导体层和第一外导体层的第一顶盖层。
25、进一步地,还包括:对第一内导体层、第一下外导体层和第一下牺牲层进行平坦化处理,使得所述第一内导体层和第一下外导体层的厚度为30-60μm;
26、对第一上外导体层和第一上牺牲层进行平坦化处理,使得所述第一内导体层和第一下外导体层的厚度为90-110μm;
27、对第一顶盖层进行平坦化处理,使得所述第一顶盖层的厚度为90-110μm。
28、进一步地,所述过渡层为ti金属层,所述过渡层的厚度为15-25nm;所述铜种子层的厚度为0.9-1.1μm。
29、进一步地,在sic内导体支撑层上远离第二晶圆的一侧形成第二内导体层和第二外导体层,具体包括:
30、通过牺牲层掩膜的方式在sic内导体支撑层中间沉积第二内导体层,并在第二内导体层的两侧分别沉积第二下外导体层,所述第二下外导体层同时位于所述sic内导体支撑层和第二晶圆表面;第二内导体层和第二下外导体层之间填充有第二下牺牲层;
31、通过牺牲层掩膜的方式在所述第二下外导体层上方沉积第二上外导体层;两侧的第二上外导体层之间填充有第二上牺牲层;所述第二上外导体层和第二下外导体层重叠形成高度大于第二内导体层的第二外导体层。
32、进一步地,将第二晶圆与第一顶盖层键合,具体包括:
33、将牺牲层分别旋涂在第二晶圆表面和第一顶盖层表面;
34、将第二晶圆和第一顶盖层中的牺牲层进行对准热压键合。
35、进一步地,去除第一牺牲层、第二牺牲层和第二晶圆,形成微同轴传输线,具体包括:
36、通过去胶溶剂去除牺牲层,使得第二晶圆与微同轴传输线分离,同时形成位于第一内导体层和第一外导体层之间的空气隙,以及位于第二内导体层和第二外导体层之间的空气隙。
37、本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:本技术以单晶sic晶圆作为制备基底,并直接在单晶sic晶圆上形成sic内导体支撑层,单晶sic具有3c-sic、4h-sic、6h-sic等晶体结构,具有优良的材料性能,其弹性模量424gpa,拉伸强度可达200mpa以上,热传导系数490w/m·k,耐温可达600℃以上,以及极高的化学稳定性,相比于现有技术中su8等有机物材料,作为微同轴传输线的内导体支撑结构,在抗压强度、拉伸强度、杨氏模量等力学指标高出一个数量级以上,因此形成的内导体支撑更加牢固,不易变形。
38、本技术中支撑形成的微同轴传输线内导体层的散热能力更佳,由于微同轴传输线必须形成空气腔结构,内导体层除少数周期性位置直接接触连接内导体支撑层以外,其余表面均受到空气的包裹,这种结构极大的限制了内导体层在使用过程中的散热,现有技术中有机物介质在热传导系数比单晶sic低两个数量级,且耐温不足300℃,单晶sic内导体层有着极佳的导热能力和高温耐受能力,而金属铜本身也具备高的散热能力,因此以单晶sic充当内导体支撑层的金属铜微同轴传输线极其适合大功率、高热环境下的应用。
39、本技术中单晶sic材料极其稳定,不会在任何有机溶剂以及强碱水溶液中受到破坏,因此在微同轴传输线最终的光刻胶牺牲层去除时,受到溶剂温度和去除时间的限制很小,避免了一般有机内导体支撑结构在高温去胶溶剂中容易受到浸蚀而破坏的问题,同时可以大量节省牺牲层释放的工艺时间,简化了微同轴传输线的释放工艺,提高了微同轴传输线的制备效率,缩短了微同轴传输线的生产周期。
1.一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,在第一单晶sic晶圆表面刻蚀形成sic内导体支撑层,具体包括:
3.根据权利要求1所述的一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,在sic内导体支撑层上形成第一内导体层和第一外导体层,具体包括:
4.根据权利要求3所述的一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,通过牺牲层掩膜的方式在sic内导体支撑层中间沉积第一内导体层,具体包括:
5.根据权利要求4所述的一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,在第一外导体层上形成第一顶盖层,具体包括:
6.根据权利要求5所述的一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,还包括:对第一内导体层、第一下外导体层和第一下牺牲层进行平坦化处理,使得所述第一内导体层和第一下外导体层的厚度为30-60μm;
7.根据权利要求4所述的一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,所述过渡层为ti金属层,所述过渡层的厚度为15-25nm;所述铜种子层的厚度为0.9-1.1μm。
8.根据权利要求4所述的一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,在sic内导体支撑层上远离第二晶圆的一侧形成第二内导体层和第二外导体层,具体包括:
9.根据权利要求1所述的一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,将第二晶圆与第一顶盖层键合,具体包括:
10.根据权利要求9所述的一种以sic为内导体支撑层的微同轴传输线的制备方法,其特征在于,去除第一牺牲层、第二牺牲层和第二晶圆,形成微同轴传输线,具体包括: