[发明专利]一种多层薄膜集成无源器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子微系统中半导体集成无源器件技术领域，具体涉及一种多层薄膜集成无源器件及其制造方法。

背景技术

随着技术的发展，三维集成技术是当今和今后电子微系统发展的必然技术。集成微系统具有体积小、重量轻、可靠性高、批量生产成本低等优点。集成无源器件技术是三维集成互联的基础之一，基于薄膜集成技术的集成无源器件在衬底上集成了电感、电容、电阻、传输线、信号互联端口等，与其它的集成方式相比，层数可控，机械性能好，减小寄生效应，减少微组装和封装成本，能够带来更高的性能，更小的芯片尺寸和封装，以及更低的能耗。

现有基于薄膜集成技术的集成无源器件采用平面输出，与外部器件互连时，采用金属丝键合方法，集成度低，可靠性差；多层薄膜的集成无源器件实现时，信号互连通常采用填充过孔的技术，增加了工艺难度，并且对层数有一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层薄膜集成无源器件及其制造方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种多层薄膜集成无源器件，包括衬底材料，位于衬底上方的薄膜集成无源器件层，以及位于薄膜集成无源器件层上方的信号输入输出层；

薄膜集成无源器件层包括电容、电阻和电感，其中电感包括两个以上的信号耦合电感，层与层之间通过信号耦合电感实现信号互连；

信号输入输出层包括器件输入端、输入电感、输出电感和器件输出端，微波信号经器件输入端、输入电感、薄膜集成无源器件层、输出电感和器件输出端输出。

一种多层薄膜集成无源器件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，在衬底材料上溅射金属层，并图形化出电容的下电极以及器件的互联信号传输线；

步骤2，在衬底材料上光刻出电阻的图形，溅射电阻层材料并剥离出电阻图形；

步骤3，在衬底材料上沉积电容的介质层，光刻出图形并采用干法进行刻蚀；

步骤4，溅射金属层并图形化腐蚀出电容的上电极；

步骤5，沉积介质层材料并图形化出电感图形，溅射电感的种子层并电镀至设定厚度，整片减薄抛光实现电感的图形化及表面的平坦化；在表面溅射金属并图形化实现无源器件间的部分互联，完成薄膜集成无源器件层的制作；

步骤6，沉积薄膜集成无源器件层与信号输入输出层之间用于电感耦合的材料，进行表面平坦化，沉积介质层材料并图形化出信号输入输出层的电感，溅射电感的种子层并电镀至设定厚度，整片减薄抛光实现电感的图形化及表面的平坦化，溅射金属并图形化出信号输入输出层的器件输入端和器件输出端。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

(1)本发明采用电感耦合的方式实现层与层之间的信号传输，有效地提升了器件的集成度并降低了工艺的复杂程度；(2)本发明采用电感耦合技术，能够与外界器件实现无线互连。

附图说明

图1是本发明实施例中多层薄膜集成无源器件的侧视示意图。

图2是本发明实施例中薄膜集成无源器件层示意图。

图3是本发明实施例中信号输入输出层示意图。

具体实施方式

结合图1-图3，本发明的一种多层薄膜集成无源器件，包括衬底材料，位于衬底上方的薄膜集成无源器件层，以及位于薄膜集成无源器件层上方的信号输入输出层；

薄膜集成无源器件层包括电容、电阻和电感，其中电感包括两个以上的信号耦合电感，层与层之间通过信号耦合电感实现信号互连；

信号输入输出层包括器件输入端、输入电感、输出电感和器件输出端，微波信号经器件输入端、输入电感、薄膜集成无源器件层、输出电感和器件输出端输出。

进一步的，所述薄膜集成无源器件层的层数为一层以上。

进一步的，所述多层薄膜集成无源器件层之间信号互连处的信号耦合电感位置重叠。

进一步的，顶层薄膜集成无源器件层与信号输入输出层信号互连处信号耦合电感位置和输入电感、输出电感位置重叠。

进一步的，多层薄膜集成无源器件层之间信号耦合电感的距离，以及顶层薄膜集成无源器件层与信号输入输出层的距离均为1～2um。

进一步的，多层薄膜集成无源器件层之间，以及顶层薄膜集成无源器件层与信号输入输出层之间的耦合层材料为BCB。

本发明还提供一种多层薄膜集成无源器件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，在衬底材料上溅射金属层，并图形化出电容的下电极以及器件的互联信号传输线；

步骤2，在衬底材料上光刻出电阻的图形，溅射电阻层材料并剥离出电阻图形；