铜基空气微同轴工艺技术

发布时间：2021-01-29 11:42

　　铜基空气微同轴传输线是由悬空的中心内导体、将其包围的接地外导体和周期性介质支撑结构组成。与传统的平面微带器件相比,基于微同轴工艺研制的毫米波器件具有宽频带、高隔离度、低损耗、高功率容量等特点,同时又保留了平面微带器件集成度高等优势。系统地研究了铜基空气微同轴结构及制备工艺,并利用该工艺制备了W波段微同轴传输线和功率合成器。样件测试结果显示,基于微同轴技术的射频器件在高频下表现出可以与波导结构制作的器件相比拟的插入损耗和合成效率,在110 GHz处实测的传输线插入损耗≤0.045 dB/mm,功率合成器的一级合成效率（即两路合成）大于92%。该测试结果证明了微同轴结构及工艺的有效性和可靠性。 

【文章来源】：微纳电子技术. 2020,57(08)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

微同轴传输线结构模型及制作流程

微同轴每层厚度达到100μm，因此，光刻胶厚度也需要达到甚至超过该厚度。针对如此厚的光刻胶，实现其高均匀的旋涂是一项关键的技术难题，光刻胶旋涂的厚度越厚，光刻胶的黏度越大，因此其片内均匀性控制的难度也就越高。本文采用偏心式滴胶，并通过对比不同偏心距离，可以在滴胶过程中降低晶圆中心位置的胶膜厚度，从而在匀胶转速较低的情况下保证较好的膜厚均匀性。图2为采用偏心式滴胶、偏心5 mm条件下在8英寸（1英寸=2.54 cm）晶圆上获得110.0μm的超厚光刻胶膜均匀性分布，膜厚的非均匀性控制在5%以内。1.2.2 超厚铜电镀

微同轴电镀技术是基于半导体封装中的电镀铜柱技术开发的，但又不同于电镀铜柱技术。在半导体先进封装领域中的铜柱电镀工艺中，电镀图形分布较为均匀，厚度通常约为70μm，因此电镀时电场分布较为均匀，有利于整个晶圆获得较为一致的面型。在微同轴工艺中，由于需要制作一系列功能性器件，不仅版图上的图形分布差异大，且沉积厚度也更厚（>100μm），如图3所示。图形偏差大会引起图形电场分布和电流密度不一致，从而导致图形间的沉积速率不同，最终造成较大的面型差异。电镀工艺是整个微同轴生产过程中极为关键的工序，电镀共面度的好坏直接影响后续平坦化的质量和难易程度，也会影响后续结构的精度。因此，本文通过仿真软件优化了辅助图形的设计，使电场分布更加均匀，从而保证整个晶圆不同位置图形的面型一致。同时，优化了电流密度、流量和转速等电镀工艺参数，以获得更加平坦的面型，通过上述措施实现了电镀厚度100μm、面型高度差<5μm、电流密度12 A/dm2和沉积效率3μm/min，结果如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MEMS的矩形微同轴技术研究现状[J]. 史光华,徐达,王建,王真,常青松,周彪,张延青,白锐.  微纳电子技术. 2019(04)
[2]射频同轴传输线的设计仿真与加工工艺[J]. 范新磊,张斌珍,张勇,郝晓剑,吴淑娟.  微纳电子技术. 2013(06)

硕士论文
[1]超宽带3mm波段功率合成网络技术研究[D]. 王义海.南京理工大学 2018



本文编号：3006827