[發明專利]一種集成式無源無線微機械開關及其制備方法

在審

• 申請號: 201710886278.7
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107799360A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 王立峰;黃慶安
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00;H01H1/00;H01H11/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種集成式無源無線微機械開關制備技術，屬于微電子技術領域。

背景技術

開關是一種用于對信號的通斷進行控制的器件。傳統的無線開關，一般采用射頻收發方式對開關進行控制，開關單元中需要有電池給收發電路供電。因為含有電池，因此這種無線開關的使用壽命有限。無源無線開關是指開關的通斷由無源和無線的方式實現。無源無線開關的工作既不需要連線又不需要電源或電池，因此可以實現無線控制和長壽命使用。

集成式無源無線微機械開關包含了二極管、電容、電阻、微機械開關和電感結構。傳統的制備方法是將這些結構分開加工，利用多芯片組裝技術集成在同一基板上，這類技術相對成熟已被廣泛應用。多芯片組裝技術的優點是單個芯片的復雜度降低因此其研發成本降低，其缺點主要包括系統集成度低導致面積較大、互聯線路較長、可靠性降低等問題，因此基于多芯片組裝的多傳感器集成系統的性能難以突破。第二類就是直接將多器件結構在一個圓片上進行集成制造，這種方法能克服多芯片組裝技術的許多缺點，其優點包括系統尺寸減小、互連線長度減少可靠性提高、批量生產成本降低等，而其缺點將是研發難度增大因此研發的費用提高。

和集成電路相比包含了電子元件和微機械結構的集成顯得更為困難，原因是微機械開關包含了可動結構。因此將這些不同原理和結構的器件進行集成制造，需要研究一套特定的加工方法。

發明內容

技術問題針對上述現有技術，本發明的目的是提供一種集成式無源無線微機械開關制備方法，實現直接將包含二極管、電容、電阻、微機械開關和電感的集成式無源無線微機械開關在一個圓片上進行集成制造。

技術方案本發明的一種集成式無源無線微機械開關以P型襯底為基底，在P型襯底上設有N阱，在N阱中設有N+摻雜區和P阱，在P阱中設有P+摻雜區，構成二極管；在二極管和P型襯底的上表面設有第一絕緣層；在二極管旁的第一絕緣層的上方向上依次設有第一金屬層、第二絕緣層和第二金屬層，構成電容器；在電容器旁的第一絕緣層的上方向上依次設有第一金屬層、第二絕緣層和第二金屬層，構成電阻器；在電阻器旁的第一絕緣層的上方向上依次設有第一金屬層、第二絕緣層和第二金屬層，構成微機械開關；在二極管、電容器、電阻器、微機械開關外圍設有電感線圈。

所述電感線圈的一端接二極管的一端，電感線圈的另一端分別接電容器、電阻器、微機械開關。

本發明的集成式無源無線微機械開關的制備方法為：該方法基于由下至上依次設置的P型襯底、N阱、P阱、N+摻雜區、P+摻雜區、第一絕緣層、第一金屬層、第二絕緣層和第二金屬層；利用多步摻雜工藝、鍍膜工藝、電鍍工藝和犧牲層技術，在一個芯片上同時制備出包含二極管、電容器、電阻器、微機械開關和電感線圈的集成式無源無線微機械開關結構。

該方法具體包含如下步驟：

步驟1，在所述P型襯底上進行N型摻雜得到N阱作為二極管的N極，再在得到的N阱中進行P型摻雜得到P阱作為二極管的P極，然后分別在N阱和P阱上進行N+摻雜和P+摻雜得到N+摻雜區和P+摻雜區作為二極管的N極和P極的接觸區；

步驟2，在所述P型襯底上淀積第一絕緣層并刻蝕得到二極管的接觸孔；

步驟3，在所述第一絕緣層上淀積第一金屬層并刻蝕得到電容器的下電極、電阻器結構和微機械開關的下電極；

步驟4，在所述第一金屬層上淀積第二絕緣層并刻蝕得到電容器、電阻器和微機械開關的絕緣層；

步驟5，在所述第二絕緣層上進行光刻，利用圖形化的光刻膠作為犧牲層和電鍍的模具得到第二金屬層作為二極管的電極引出、電容器的上電極和下電極引出、電阻器的電極引出、微機械開關的上電極和下電極引出以及電感線圈結構；

步驟6，腐蝕所述犧牲層，釋放微機械開關結構，得到最終的包含二極管、電容器、電阻器、微機械開關和電感線圈的集成式無源無線微機械開關結構。

有益效果：

1本發明可實現集成式無源無線微機械開關結構，與分立器件組裝相比，集成系統的面積大大減小、互聯線長度降低系統可靠性提高；

2本發明將多步摻雜工藝、鍍膜工藝、電鍍工藝和犧牲層技術相結合，可進行無源器件電容、電阻、電感，有源器件二極管和可動器件微機械開關的集成制備；

附圖說明

圖1為經過步驟1和2得到的芯片剖面圖。

圖2為經過步驟3～6得到的芯片剖面圖。

圖3為最終得到的集成式無源無線微機械開關的俯視圖。