[发明专利]一种基于隔膜与异质集成工艺的在片校准件及其制作方法

权利要求书

1.一种基于隔膜与异质集成工艺的在片校准件制作方法，其特征在于，在片校准件包括玻璃载板、金属导体层、隔膜层、衬底；金属导体层设置在隔膜层上，隔膜层设置在衬底上，其中衬底与金属导体层相对应的位置处设置衬底空腔；衬底设置在玻璃载板之上；金属导体层引出金属至下方衬底未设置衬底空腔的位置；

具体包括如下步骤：

101)晶片加工步骤：消除晶片表面缺陷，获得高度平整、光洁的表面；其中晶片作为衬底材料，采用高阻硅，在晶片下表面通过刻蚀工艺形成初步空腔；

102)氧化工艺步骤：让晶片表面的硅与氧气直接反应生成一层SiO₂层；

103)表面处理步骤：对晶片表面进行钝化处理，形成Si₃N₄层；并在其表面均匀涂覆NiCr层/TaN层；再进行临时性地涂覆光刻胶到晶片最上层，并将金属层的设计图形显示到光刻胶上；

104)金属层制作步骤：将步骤103)处理后的晶片进行湿法刻蚀，选择性去除晶片上表面的Si₃N₄层和SiO₂层，完成刻蚀开口；将导体Au溅射在NiCr层/TaN层之上形成金属导体层；

105)二次处理步骤：在晶片上表面再次进行光刻胶和湿法刻蚀处理，形成CPW传输线结构；通过剥离工艺将光刻胶从晶片中剥去；

106)空腔形成步骤：将晶片下表面初步空腔处进行二次减薄晶片形成衬底空腔形成CPW校准件结构；

107)成形步骤：将步骤106)处理的晶片固定在玻璃载板上；玻璃载板采用高纯度熔融石英；

其中，在片校准件的各项参数如下：

参考地宽度：CPW传输线结构中充当参考地的金属线宽度W_g；

中心导体宽度：CPW传输线结构中充当信号传输线的金属线宽度W；

中心导体与参考地间沟道的宽度：CPW传输线结构中信号传输线与参考地之间的距离s；

隔膜介电常数：由复合材料制成的隔膜层的介电常数ε_r,men；

介质损耗角：由Si₃N₄材料制成的隔膜层的介质损耗角tanσ；

衬底厚度：校准件衬底材料，高阻硅层的厚度h；

金属厚度：CPW传输结构中，导体金属层的厚度t；

金属导电率：CPW传输结构中，导体金属层的导电率σ；

等效的隔膜介电常数ε_r,men公式为：

式中，C'_men为CPW传输线单位长度的电容值，其大小可由二维电磁仿真软件获得；ε₀为真空中的介电常数，其大小为8.854E-12；F_up和F_low则为与CPW传输线的横截面形状相关的参数；

由等效介电常数，可得到CPW传输线的衰减常数与相移常数，公式如下：

式中，α为CPW传输线的衰减常数；β为CPW传输线的相移常数；ω为角频率；μ为介质常数；ε为介质磁导率；σ为金属导电率。