[发明专利]硅基微同轴结构

说明书

本发明适用于射频微波技术领域，提供了一种硅基微同轴结构，包括：上层硅片、中层硅片和下层硅片；所述上层硅片上设置有第一凹槽，在距离所述上层硅片的外边缘第一预设距离的位置截止；所述第一凹槽封闭一端的周围设置有贯穿上下表面的多个第一通孔；所述中层硅片包括U型硅片、芯子硅片、多个左支撑梁硅片和多个右支撑梁硅片，并设置有贯穿上下表面的多个第二通孔；所述下层硅片设置有转接凹槽、第三凹槽、焊盘、转接支撑结构、第三通孔、第四通孔和多个第五通孔；上层硅片、中层硅片和下层硅片通过预设区域的金属层键合，使第一凹槽、U型硅片和第三凹槽形成包围芯子硅片且填充空气的空腔，与芯子硅片构成同轴结构，传输性能好且易于集成。

技术领域

本发明属于射频微波技术领域，尤其涉及一种硅基微同轴结构。

背景技术

近年来，微波集成电路和射频微系统的发展极大地促进了射频器件的多功能化和小型化，也对射频传输线提出了更高频、更小型和更低损的要求。但是，由于现有微波集成电路中多采用基于平面印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)技术的微带线、共面波导和带状线等开腔形式的平面半开放结构，集成度较高时，传输线间信号耦合和辐射损耗较大，且应用频率受限。平面工艺的微波集成电路技术很难进一步实现射频和微波系统的集成化与微型化。

随着微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)技术的发展，通过光刻、溅射等微加工工艺手段精确实现的微同轴传输线成为改善传输线高频性能的重要研究方向。但是现有的微同轴结构的传输性能难以保证，难以形成精确的互连，不易集成。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种硅基微同轴结构，以解决现有技术中的微同轴传输线的传输性能较差、不易集成的问题。

本发明实施例提供了一种硅基微同轴结构，包括：上层硅片、中层硅片和下层硅片；

所述上层硅片上设置有第一凹槽，所述第一凹槽的一端沿信号传输方向贯穿所述上层硅片，所述第一凹槽的另一端在距离所述上层硅片的外边缘第一预设距离的位置截止；所述第一凹槽封闭一端的周围设置有贯穿上层硅片上下表面的多个第一通孔；

所述中层硅片包括U型硅片、芯子硅片、多个左支撑梁硅片和多个右支撑梁硅片；所述芯子硅片设置在所述U型硅片内；间隔排列的所述多个左支撑梁硅片一端连接所述U型硅片的左侧壁，另一端连接所述芯子硅片；间隔排列的所述多个右支撑梁硅片一端连接所述芯子硅片，另一端连接所述U型硅片的右侧壁；所述中层硅片的U弯上设置有贯穿中层硅片上下表面的多个第二通孔；

所述下层硅片设置有第二凹槽，第二凹槽包括转接凹槽和第三凹槽，第三凹槽的一端与转接凹槽连接；所述下层硅片的下表面设置有焊盘，所述焊盘上设置有贯穿所述焊盘和所述下层硅片的第三通孔；所述转接凹槽内设置有转接支撑结构，所述转接支撑结构上设置有第四通孔；其中，所述第三通孔与所述第四通孔位置对应且连通；所述转接凹槽周围设置有多个第五通孔；

所述上层硅片、中层硅片和下层硅片的预设区域设置有金属层，以使所述上层硅片、中层硅片和下层硅片通过所述金属层键合，并使所述第一凹槽、所述U型硅片和所述第三凹槽形成包围所述芯子硅片的空腔，构成同轴结构；其中，所述芯子硅片连接并覆盖所述转接支撑结构，所述转接凹槽在下层硅片的位置与所述第一凹槽封闭一端在下层硅片的投影区域对应。

可选的，所述上层硅片的下表面设置有第一金属层；其中，设置有所述第一凹槽的一面为所述上层硅片的下表面；

所述U型硅片的上下表面设置有第二金属层；当所述芯子硅片的一端与所述U型硅片的U弯处连接时，芯子硅片中除距离所述U型硅片的边缘第二预设距离内的部分之外，其余芯子硅片的外表面均设置有第二金属层；当所述芯子硅片的一端不与所述U型硅片的U弯处连接时，所述芯子硅片的外表面设置有第二金属层；