[发明专利]一种毫米波封装结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种毫米波封装结构。该毫米波封装结构采取在硅衬底表面刻槽，并将射频芯片填埋的方式，减小了封装结构的厚度，使封装结构更加紧凑。本发明的天线、接地单元、硅衬底与芯片垂直互联，也使得封装结构更加紧凑。本发明利用由低损耗的介电材料旋涂玻璃生成的SiO₂薄膜作为层间的介质层。SiO₂作为介质层，具有优良的介电性能，能够降低芯片与天线之间的互连损耗。此外，由旋涂玻璃生成SiO₂薄膜的方法比通过等离子体增强化学气相淀积法沉积SiO₂的工作温度低，与芯片的兼容性更好。另外，本发明的传输线不经过硅衬底，电学信号在垂直方向上由芯片通过波导传至天线，也能够降低损耗，最大限度的提高天线的增益。本发明还涉及所述毫米波封装结构的制备方法。

技术领域

本发明涉及微电子封装领域，具体涉及一种毫米波封装结构及其制备方法。

背景技术

随着5G通讯时代的兴起，有源和无源器件的异质集成和三维集成已经成为实现高性能毫米波系统的关键技术策略。而天线集成的封装模块适用于所有的 5G产品，如手机、基站等。更紧凑的封装体积、芯片与天线之间的低损耗互连、高增益高带宽的天线是实现毫米波系统优异性能的必要因素。因此，在天线封装的模块中，性能好、尺寸紧凑的封装设计，低损耗层间介质层薄膜的选取，有源、无源器件与天线的协同设计以及它们在毫米波段的三维集成是目前应首要突破的技术方向。针对5G通讯时代对更紧凑的封装尺寸和低传输损耗的需求，特提出本发明的毫米波封装结构。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种毫米波封装结构，该封装结构具有更紧凑的封装体积，且芯片与天线之间的互连损耗低。

本发明的另一目的是提供所述毫米波封装结构的制备方法。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。

一种毫米波封装结构，包括：

芯片；

硅衬底，设有TSV结构，且顶部设有用于填埋所述芯片的第一凹槽；

第一重布线层，设置在所述硅衬底的上表面，并且与所述TSV结构和所述芯片上的电学I/O PAD连接；

第一氧化硅层，其覆盖所述第一重布线层，并且设有使所述第一重布线层的部分上表面裸露的第二凹槽；

第二重布线层，设置在所述第一氧化硅层的上表面且充满所述第二凹槽，并且包括波导、传输线和接地单元；

第二氧化硅层，其覆盖所述第二重布线层，并且设有使所述第二重布线层的部分上表面裸露的第三凹槽；以及

第三重布线层，设置在所述第二氧化硅层的上表面且充满所述第三凹槽，并且包括波导、传输线和天线。

所述毫米波封装结构的制备方法，包括：

提供硅衬底，并在所述硅衬底上形成TSV(through-silicon-via，通过硅穿孔)结构和第一凹槽；

将芯片填埋到所述第一凹槽中；

在所述硅衬底的上表面形成第一重布线层，使所述第一重布线层分别与所述TSV结构和所述芯片上的电学I/O PAD连接；

在所述硅衬底和所述芯片的上表面形成覆盖所述第一重布线层的第一氧化硅层，并在所述第一氧化硅层上形成第二凹槽，使得所述第一重布线层的部分上表面裸露；

在所述第一氧化硅层上形成包括波导、传输线和接地单元的第二重布线层，其充满所述第二凹槽；

在所述第一氧化硅层上形成覆盖所述第二重布线层的第二氧化硅层，并在所述第二氧化硅层上形成第三凹槽，使得所述第二重布线层的部分上表面裸露；以及