[发明专利]一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构

说明书

本发明提供了一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，包括腔体、薄膜电路基板以及共面波导；其中腔体包括由金属材料制成的上壳体与下壳体；薄膜电路基板悬空设于由上壳体与下壳体构成的密闭空腔中；共面波导包括平行设于薄膜电路基板上的信号线、第一分段式地线以及第二分段式地线，第一分段式地线与第二分段式地线关于信号线对称，包括多个沿信号线信号传输方向设置的地线单元，每个相邻地线单元之间存在断隙。本发明通过释放薄膜电路共面波导中地线金属对薄膜电路基板产生的应力，从而可支持更大尺寸微米级厚度的薄膜电路设计与制作，提高太赫兹频段中薄膜电路的适用性。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，具体涉及一种薄膜电路结构。

背景技术

太赫兹（THz）科学技术是近二十年来迅速发展的一个新兴交叉学科和研究热点，涉及电磁学、光电子学、光学、半导体物理学、材料科学、生物、医学等多门科学。太赫兹频段覆盖电磁频谱的0.3THz~3THz频率范围，是一个蕴含着丰富物理内涵的宽频段电磁辐射区域。随着工作频率的提高，传统的信号传输线在太赫兹集成电路中面临严峻的衬底模式影响及电磁损耗。因此在太赫兹集成电路中，尤其是工作频率在0.5THz以上的太赫兹集成电路中，作为电路基板的衬底厚度已降低至10微米以内，即近年来逐渐发展成熟的薄膜太赫兹电路工艺。超薄的电路基板大大减小了衬底模式影响及电磁损耗，但另一方面电路基板的机械强度大大降低，极易受芯片加工中引入的金属应力拉扯导致裂片。该问题随着电路尺寸越大越明显，限制了薄膜电路的广泛应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，本发明通过将第一分段式地线、第二分段式地线各分为多个地线单元以释放薄膜电路共面波导中地线金属对薄膜电路基板产生的应力，从而可支持更大尺寸微米级厚度的薄膜电路设计与制作，提高太赫兹频段中薄膜电路的适用性。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，包括：

腔体，包括由金属材料制成的上壳体与下壳体；

薄膜电路基板，悬空设于由上壳体与下壳体构成的密闭空腔中；

共面波导，包括平行设于所述薄膜电路基板上的信号线、第一分段式地线以及第二分段式地线，所述第一分段式地线与第二分段式地线关于信号线对称，所述第一分段式地线与第二分段式地线均包括多个沿信号线信号传输方向设置的地线单元，每个相邻所述地线单元之间存在断隙；所述第一分段式地线与第二分段式地线远离信号线的一侧向伸出薄膜电路基板的方向延伸至嵌入所述腔体中，所述薄膜电路基板通过所述第一分段式地线、第二分段式地线与腔体连接。

进一步的，所述薄膜电路基板的厚度为1-10μm。

进一步的，所述薄膜电路基板的材料为半绝缘GaAs材料。

进一步的，所述断隙宽度为1-10μm，地线单元的长度为50-500μm。

进一步的，所述第一分段式地线、第二分段式地线伸出薄膜电路基板的部分的宽度为3-50μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1）本发明中薄膜电路基板为10微米以内的介质材料，以降低芯片上信号传输线在太赫兹频段衬底模式影响与损耗。

2）本发明中薄膜电路基板上依次由相互平行的第一分段式地线、信号线、第二分段式地线三种金属线组成共面波导，将电磁信号电磁分布集中在信号线与第一分段式地线、第二分段式地线之间。

3）本发明中第一分段式地线、第二分段式地线包括多个沿信号线信号传输方向设置的地线单元，每个相邻所述地线单元之间存在断隙，避免了连续长条形大面积地线金属与薄膜电路基板之间应力的积累，该应力通常来源于芯片制作中蒸发、溅射、电镀等金属化工艺。