[发明专利]一种近零涡流损耗互连线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频器件技术领域，具体是涉及一种超低涡流损耗射频互连线及其制备方法，尤其是一种用于射频器件的近零涡流损耗互连线及其制备方法。

背景技术

在射频器件技术领域，片上集成器件如微电感、微带线、共面波导等都需要用图形化薄膜作为互连线，而传统器件中多采用铜作为互连线的制备材料。但是由于存在趋肤效应，电磁波在铜导体内部会引起涡流现象，电流在导体横截面上的分布不再是均匀的，电流集中在临近导线外表面的薄层，使得互连线电阻增加，损耗功率增大。为了便于描述趋肤效应，引入了一个趋肤深度即临界深度δ，此深度的电流密度大小恰好为表面电流密度的1/e倍：

δ=σπfμ0μr]]>

其中，f为频率，μ₀μ_r为磁导率(H/m)，σ为电导率(S/m)，对于一般的金属材料如铜来说，其相对磁导率μ_r为1，所以磁导率即为真空磁导率μ₀＝4π×10^-7H/m。因此在制备高频器件(尤其是射频器件)时，为了增大趋肤深度，往往采用电导率更大的金属材料如银作为互连线，但是由于银为贵金属，作为互连线会大大增加最终器件的成本。目前尚未见报道成本低廉且电阻率低，甚至在特定频段实现近零有效磁导率的近零涡流损耗互连线及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉且在特定频段实现近零涡流损耗的互连线及其制备方法，能够有效消除金属铜在特定频段作为互连线时的涡流损耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种近零涡流损耗互连线，包括衬底基片和衬底基片表面的互连线；所述互连线是由金属铜薄膜层和铁磁金属薄膜层相间层叠而形成的周期性复合超晶格薄膜结构；其中，每层金属铜薄膜层的厚度为50～1000nm，每层铁磁金属薄膜层厚度为20～500nm；所述铁磁金属为磁性金属与铜形成的合金；所述周期性复合超晶格薄膜结构的周期数为5～200。

具体的，所述互连线的总厚度的范围为10～100μm。

具体的，所述磁性金属为铁、镍或钴中的一种或多种。

为了制备上述近零涡流损耗互连线，采用的技术方案为：一种近零涡流损耗互连线的制备方法，包括以下步骤：

A.在硅衬底基片上溅射阻挡层，并在阻挡层上溅射铜种子层；

B.采用光刻胶在种子层上进行厚胶光刻，露出互连线线路图形；

C.基于电化学交替沉积法，利用电化学沉积渡液在互连线线路图形上交替电镀周期性相间层叠的金属铜薄膜层和铁磁金属薄膜层；D.冲洗硅衬底基片，干燥后去除光刻胶；

E.去除互连线线路图形以外的阻挡层及铜种子层。

具体的，步骤A具体为采用磁控溅射的方法，在硅衬底基片上溅射一层50nm的作为阻挡层的金属钛层，而后在在金属钛层上溅射200nm的铜种子层。

优选的，步骤B中的光刻胶为AZ4620光刻胶。

优选的，步骤B与C之间还有步骤：

B1.采用等离子清洗机打底膜50s去除互连线线路图形区域内的有机物底膜和粘污；

B2.采用5％的稀硫酸浸泡硅衬底基片1min。

具体的，步骤C中的电化学沉积渡液包括CoSO₄.7H₂O、CuSO₄.5H₂O、H₃BO₃、LFT-930Mu开缸剂、LFT-930A光亮剂和LFT-930B光亮剂，其中Co²⁺与Cu²⁺的比例为25:1。

具体的，步骤C中的采用多电位恒压法进行交替电镀。