[發明專利]一種基于硅通孔技術的介質腔基片集成波導結構及其制備工藝

在審

• 申請號: 201810421934.0
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108832245A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 劉曉賢;朱樟明;楊銀堂;丁瑞雪;李躍進
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01P3/16
• 分類號: H01P3/16
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 劉玲玲

1.一種基于硅通孔技術的介質腔基片集成波導結構，其特征在于，從上至下依次包括：頂層金屬互連介質層(2)、頂層接地板(3)、中間層金屬互連介質層(5)、低阻硅襯底(6)、底層金屬互連介質層(9)和底層接地板(10)，其中，

所述頂層金屬互連介質層(2)用于電學隔離頂層接地板(3)與其他層金屬互連，其上制備有輸入與輸出端口(1)；

所述頂層接地板(3)用于將頂層的電荷及時移入大地，其上刻蝕有輻射窗口(4)，所述輻射窗口(4)用于傳輸輸入波導和輸出波導；

所述中間層金屬互連介質層(5)用于電學隔離頂層接地板(3)和低阻硅襯底(6)，其上刻蝕有若干柱孔，所述柱孔的位置與低阻硅襯底(6)上的TSV金屬導體柱(8)的位置一一對應；

所述低阻硅襯底(6)用作介質腔濾波器的基底，其中部形成有BCB介質腔(7)，所述BCB介質腔(7)被高分子聚合物苯并環丁烯BCB填充，填充后的BCB介質腔(7)內制備有若干TSV金屬導體柱(8)，所述TSV金屬導體柱(8)在BCB介質腔(7)內形成內外兩圈，并且交錯排列，構成接地柵結構，TSV金屬導體柱(8)的上下兩端分別與頂層接地板(3)和底層接地板(10)連接；

所述底層金屬互連介質層(9)用于電學隔離低阻硅襯底(6)和底層接地板(10)，其上刻蝕有若干柱孔，所述柱孔的位置與低阻硅襯底(6)上的TSV金屬導體柱(8)的位置一一對應；

所述底層接地板(10)用于將底層的電荷及時移入大地。

2.根據權利要求1所述的基于硅通孔技術的介質腔基片集成波導結構，其特征在于，所述頂層金屬互連介質層(2)、中間層金屬互連介質層(5)和底層金屬互連介質層(9)采用SiO₂或BCB。

3.根據權利要求2所述的基于硅通孔技術的介質腔基片集成波導結構，其特征在于，所述中間層金屬互連介質層(5)和底層金屬互連介質層(9)的厚度為1μm-3μm。

4.根據權利要求1所述的基于硅通孔技術的介質腔基片集成波導結構，其特征在于，所述輸入與輸出端口(1)采用銅互連線。

5.根據權利要求4所述的基于硅通孔技術的介質腔基片集成波導結構，其特征在于，所述輸入與輸出端口(1)采用共面波導模式。

6.根據權利要求1所述的基于硅通孔技術的介質腔基片集成波導結構，其特征在于，所述頂層接地板(3)和底層接地板(10)采用銅。

7.一種制備權利要求1至6任意一項所述的介質腔基片集成波導結構的工藝，其特征在于，包括以下步驟：

Step1：在低阻硅襯底(6)的正面淀積頂層金屬互連介質層(5)；

Step2：在頂層金屬互連介質層(5)的上面淀積頂層接地板(3)，并在頂層接地板(3)上刻蝕輻射窗口(4)；

Step3：在頂層接地板(3)的上面淀積頂層金屬互連介質層(2)，并在頂層金屬互連介質層(2)上淀積輸入與輸出端口(1)；

Step4：對低阻硅襯底(6)的背面進行減薄與平整化，然后將低阻硅襯底(6)的正面臨時鍵合在載晶圓上；

Step5：在低阻硅襯底(6)的背面涂覆介質腔光刻膠，利用DRIE刻蝕掉部分低阻硅襯底(6)，形成BCB介質腔(7)，用高分子聚合物苯并環丁烯將BCB介質腔(7)填充滿；

Step6：對低阻硅襯底(6)的背面進行平整化，并淀積底層金屬互連介質層(9)；

Step7：在底層金屬互連介質層(9)的表面涂覆深孔TSV光刻膠，利用DRIE技術刻蝕圓柱形TSV深孔陣列，直到露出頂層接地板(3)；

Step8：在TSV深孔內濺射金屬種子層，然后采用盲孔電鍍的方式形成TSV金屬導體柱(8)，直至將深孔填充滿；

Step9：去除底層金屬互連介質層(9)表面的深孔TSV光刻膠和外露的TSV金屬導體柱(8)，然后淀積底層接地板(10)，使得底層接地板(10)與TSV金屬導體柱(8)相連接；

Step10：熱釋放鍵合膠層，使得介質腔基片集成波導結構從載晶圓上脫離下來。

8.根據權利要求7所述的制備工藝，其特征在于，在Step4中，所述載晶圓上的鍵合材料為熱釋放鍵合膠，它的熱釋放溫度為150℃。