[发明专利]在集成电路片内制作集成矩形波导谐振腔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种在集成电路片内制作集成矩形波导谐振腔的方法。

背景技术

在现代半导体集成电路中，振荡器作为频率源的核心部件，是最常用的电路之一。振荡器的最重要参数指标是振荡频率和相位噪声，其中振荡频率主要由谐振腔(通常也可称为选频回路或谐振器)的谐振频率控制，相位噪声主要由谐振腔的品质因数决定。制作高品质因数的谐振腔是提升振荡器性能的主要决定因素之一。

通常的，在KHz～GHz的频段，晶体或者介质能够提供很高的品质因数，在10GHz以上频段，采用腔体波导作为谐振腔，可以获得很好的品质因数。但是上述谐振腔的体积都远大于单片集成的振荡器电路的体积，因此单片集成振荡电路通常采用片内电容、电感或者平面结构波导形成谐振腔，其品质因数远低于腔体波导谐振腔。在新兴的毫米波到THz频段，随着波长的减小，所需要的波导谐振腔体积相应下降，使得在集成电路内进行制作成为可能。

光刻、金属图形淀积、介质旋涂或淀积，介质刻蚀或者腐蚀都是半导体工艺中的常见步骤，均具有多种方法或设备实现，属于本行业人员所熟悉的技术。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提供一种在集成电路片内制作集成矩形波导谐振腔的方法，以使所制作的矩形波导谐振腔能够用于实现高品质单片毫米波振荡器电路。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种在集成电路片内制作集成矩形波导谐振腔的方法，该方法包括：

步骤101：选择衬底，在选择的衬底上旋涂光刻胶，并光刻显影，形成谐振腔底面的金属图形；

步骤102：在形成底面金属图形的衬底上淀积金属，剥离在底面金属图形之外淀积的金属，形成谐振腔的金属底面；

步骤103：在形成谐振腔金属底面的衬底上旋涂光刻胶，并光刻显影曝光，形成谐振腔侧壁的金属图形；

步骤104：淀积并剥离金属，形成谐振腔的金属侧壁；

步骤105：在形成谐振腔金属侧壁的衬底上淀积或旋涂一层介质材料，并加热固化形成介质层；

步骤106：对形成的介质层进行刻蚀或腐蚀，直至露出谐振腔侧壁金属的上边沿；

步骤107：重复执行步骤103至步骤106，形成足够高度的谐振腔的金属侧壁；

步骤108：在形成金属侧壁的衬底上旋涂光刻胶，并光刻显影，形成谐振腔顶面的金属图形；

步骤109：在形成顶面金属图形的衬底上淀积金属，剥离在顶面金属图形之外淀积的金属，形成谐振腔的金属顶面。

上述方案中，步骤101中所述衬底为半导体材料衬底，或者为陶瓷基片；所述在衬底上旋涂的光刻胶为AZ5214胶。

上述方案中，步骤102中所述在形成底面金属图形的衬底上淀积的金属为金、铝或铜，淀积方式采用金属蒸发、溅射或电镀，金属的厚度为3um。

上述方案中，步骤103中所述旋涂的光刻胶为AZ6420胶，旋涂光刻胶的厚度为10um，在光刻显影曝光形成谐振腔侧壁的金属图形时，利用厚胶底部发生光线散射扩宽的特性，采用增加曝光的方式使得图形开口形成倒梯形，对所淀积的金属起到切断功能，使侧壁金属淀积之后更易于剥离。

上述方案中，步骤104中所述淀积的金属为金、铝或铜，淀积方式采用金属蒸发、溅射或电镀。

上述方案中，步骤105中所述在形成谐振腔金属侧壁的衬底上淀积或旋涂的介质材料为BCB或PI胶。

上述方案中，步骤106中所述对形成的介质层进行刻蚀，采用反应离子刻蚀方法，利用四氟化碳和氧气进行刻蚀。

上述方案中，步骤108中所述在衬底上旋涂的光刻胶为AZ5214胶。

上述方案中，步骤109中所述在形成顶面金属图形的衬底上淀积的金属为金、铝或铜，淀积方式采用金属蒸发、溅射或电镀，金属的厚度为3um。

(三)有益效果

1、本发明提供的这种在集成电路片内制作集成矩形波导谐振腔的方法，在半导体电路衬底上集成矩形波导谐振腔，所采用的工艺步骤与常规半导体工艺兼容，制作的矩形波导谐振腔作为集成元件，可以与同时制作的常规半导体集成器件相互连接形成集成电路，利用矩形波导谐振腔所提供的高品质因数，可以制作高质量的单片毫米波振荡器。

2、本发明提供的这种在集成电路片内制作集成矩形波导谐振腔的方法，所制作的矩形波导谐振腔可以通过设置侧壁金属光刻版图，制作成为终端开路、短路，以及谐振腔腔体中间生长与侧壁平行的金属立柱的多种样式，用于不同的调谐需求。

附图说明