[发明专利]圆片级硅基集成小型化分形天线及其制备方法

说明书

本发明提供一种圆片级硅基集成小型化分形天线及其制备方法，包括如下步骤：1)提供一晶圆，所述晶圆包括相对的第一表面及第二表面；2)于所述晶圆内形成穿硅通孔，并于所述穿硅通孔的内壁形成绝缘层；3)于所述穿硅通孔内填充金属层以形成导电穿硅通孔结构；4)于所述晶圆的第一表面上形成分形天线，所述分形天线的形状呈二阶皮亚诺分形曲线状；所述分形天线与所述导电穿硅通孔结构相连接；5)于所述晶圆的第二表面形成共面波导，所述共面波导与所述导电穿硅通孔结构相连接。本发明分形天线通过导电穿硅通孔结构及共面波导实现馈电，分形天线的谐振频率为24GHz和35GHz，可以同时满足射频段的信号接收和发射需求。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种圆片级硅基集成小型化分形天线及其制备方法。

背景技术

系统级封装(System in Package，SiP)技术近年来一直是电子行业的研究热点之一，相比于芯片上系统(System on Chip，SoC)，系统级封装技术能够将系统内的有源芯片和无源模组整合在一个封装体之内，被集成的芯片可以依据不同的需求采取不同的工艺水平进行制造，相比于SoC能够极大幅度的降低成本。现在无线通讯技术的迅猛发展对系统级封装提出了诸如更高密度、更小尺寸、更优性能、更低成本等越来越多的挑战和要求。无源器件作为电子系统中的重要组成部分，被大量以分立器件的形式集成在PCB板上。天线是通信设备中不可或缺的无源器件，同时也是面积最大的无源器件，其小型化对于微波封装系统向更高的集成度、更优良的性能以及更低的成本发展有着重要意义。而在PCB板上制备的天线具有一致性差、厚度与介电常数大、面积较大等缺点，且天线与集成电路连接时阻抗匹配难度大，寄生效应强。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种圆片级硅基集成小型化分形天线及其方法用于解决现有技术中形成的天线存在的一致性差、厚度较大、介电常数较大、面积较大、与集成电路连接时阻抗匹配难度大及寄生效应强等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种圆片级硅基集成小型化分形天线的制备方法，所述圆片级硅基集成小型化分形天线的制备方法包括如下步骤：

1)提供一晶圆，所述晶圆包括相对的第一表面及第二表面；

2)于所述晶圆内形成穿硅通孔，并于所述穿硅通孔的内壁形成绝缘层；

3)于所述穿硅通孔内填充金属层以形成导电穿硅通孔结构；

4)于所述晶圆的第一表面上形成分形天线，所述分形天线的形状呈二阶皮亚诺分形曲线状；所述分形天线与所述导电穿硅通孔结构相连接；

5)于所述晶圆的第二表面形成共面波导，所述共面波导与所述导电穿硅通孔结构相连接。

可选地，步骤2)中，采用热氧化工艺于所述穿硅通孔的内壁形成一层氧化层作为所述绝缘层；所述绝缘层的厚度为1μm～2μm。

可选地，步骤3)与步骤4)之间还包括如下步骤：

于所述晶圆的第一表面形成第一BCB介质层；

将所述第一BCB介质层进行图形化处理，以于所述第一BCB介质层内形成暴露出所述导电穿硅通孔结构的第一通孔图形。

可选地，步骤4)包括如下步骤：

4-1)于所述第一BCB介质层表面及所述第一通孔图形内形成天线种子层；

4-2)于所述天线种子层表面形成第一图形化光刻胶层，所述第一图形化光刻胶层内形成有分形天线图形，所述分形天线图形定义出后续形成的所述分形天线的位置及形状；

4-3)于所述分形天线图形内形成分形天线；

4-4)去除所述第一图形化光刻胶层及位于所述分形天线之间的所述天线种子层。