[发明专利]基于键合转移的超大功率限幅器MMIC及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于键合转移的超大功率限幅器MMIC及制备方法，制备方法包括：在Si晶圆片正面刻蚀出PIN台面结构和上电极；在Si圆片正面旋涂粘附剂；将Si晶圆片与临时载片正面相对键合；将Si圆片衬底减薄；在Si晶圆片背面制备下电极；清洗以临时衬底为支撑的PIN结构薄层和已完成外围电路制备的SiC衬底；将以临时衬底为支撑的PIN管薄层和已完成外围电路制备的SiC衬底正面进行键合互连；去除临时衬底；刻蚀隔断PIN台面；将PIN结构与SiC电路互连，得到基于键合转移的超大功率限幅器MMIC。本发明将高性能Si PIN限幅器集成到MMIC中，实现高集成度、大功率的限幅器MMIC。

技术领域

本发明涉及MMIC制备技术，具体涉及一种基于键合转移的超大功率限幅器MMIC及制备方法。

背景技术

随着GaN等新一代高功率放大器在雷达发射系统上的应用，位于雷达接收系统前端的低噪声放大器等高灵敏器件面临被发射的泄露功率烧毁的风险，因此在接收系统前端需要添加具有更大承受功率、更高隔离度的微波限幅器(PIN)。当高功率信号输入时，PIN限幅器对其产生极大衰减；而当小功率信号输入时，只有较小的插入损耗。

传统的Si基PIN限幅器主要是分立的PIN二极管，由于Si衬底的漏电特性，使得SiPIN二极管无法集成到电路中，导致器件的尺寸较大。此外，Si衬底的热导率较低，使得大功率的PIN管在工作时产生的大量热难以及时耗散，导致器件容易烧毁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于键合转移的超大功率限幅器MMIC及制备方法，解决大功率PIN管的制备以及分立的PIN管与电路的集成问题。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于键合转移的超大功率限幅器MMIC，包括SiC衬底、金属键合层、Si PIN管芯层和外围电路层；

所述外围电路层位于SiC衬底上，金属键合层位于外围电路层和Si PIN管芯层中间，Si PIN管芯层和金属键合层通过岛状Si衬底隔开；所述Si PIN管芯层上设置PIN上电极，PIN上电极和外围电路层互连。

一种基于键合转移的超大功率限幅器MMIC及制备方法，包括以下步骤：

1)在Si晶圆片正面制备PIN台面结构及上电极；

2)在Si晶圆片正面旋涂粘附剂；

3)将含有PIN结构的Si晶圆片与临时载片正面相对键合；

4)将含有PIN结构的Si圆片衬底减薄；

5)在含有PIN结构的Si晶圆片背面制备下电极；

6)清洗以临时衬底为支撑的PIN结构薄层和已完成外围电路制备的SiC衬底；

7)将以临时衬底为支撑的PIN结构薄层和已完成外围电路制备的SiC衬底正面进行键合互连；

8)去除临时衬底和粘合剂；

9)刻蚀隔断PIN台面；

10)将PIN管上电极与SiC衬底上的外围电路互连，得到基于键合转移的超大功率限幅器MMIC。

进一步的，步骤1)中所述Si PIN台面高度为1um-50um。

进一步的，步骤2)中所述粘附剂为光刻胶、HT10.10或BCB。

进一步的，步骤3)中所述临时载片为Si、SiC、AlN或蓝宝石。

进一步的，步骤4)中所述衬底减薄方式为研磨、机械抛光、化学抛光、化学腐蚀或干法刻蚀。

进一步的，步骤7)中所述键合互连方式为热压键合或共晶键合，所用金属材料为金、铜、锡或铟，键合温度为110-400℃，键合时间为1-2小时。