一种基于DBC覆铜板的IPD器件及其制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种基于DBC覆铜板的IPD器件及其制作工艺，属于IPD器件技术领域。本发明专利技术的IPD器件包括衬底层和贯穿其中的衬底通孔，衬底层的正面和背面各有一层键合粘结层，分别为正面键合粘结层和背面键合粘结层，背面键合粘结层的背面覆有背层金属，正面键合粘结层上依次形成有最底层金属和上层金属，最底层金属和上层金属之间沉积有高介电常数介质层，上层金属上面覆有钝化层，本发明专利技术的制作工艺得到的IPD器件，具有良好的散热性，能够有效减小器件的损耗，降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DBC覆铜板的IPD器件及其制作工艺
本专利技术涉及一种基于DBC覆铜板的IPD器件及其制作工艺，属于IPD器件

技术介绍
IPD器件是目前新型的一类无源微波器件，其产品有电容、电感、滤波器、功分器、巴伦等。具有良好的小型化、高集成度、与半导体CMOS/MEMS工艺兼容等优势，能够为小型化电路/微系统如可穿戴设备、物联网、人工智能、人机交互等以多功能、小型化集成电路作为底层设施的应用场景提供优质的射频技术解决方案，满足日益增加的优质通信需求。目前常见的无源器件工艺主要有PCB、LTCC、SAW、BAW这几种主流方式，IPD器件与其他工艺生产的无源器件相比，虽然具有一定的优势，但是在性能方面如q值/插入损耗还是不及SAW/BAW，这主要是由传统IPD工艺的工艺决定的，工艺参数和工艺特点在很大程度上决定了所生产器件的特性。对于传统的IPD工艺，主要由以下几个特点。1.衬底方面，所用的衬底为硅、高阻硅或者砷化镓等半导体衬底，衬底相对单一，且散热效果、损耗、成本因素相对处于劣势。2.在金属制造方面，所用的金属加工方式为磁控溅射、热蒸发等半导体工艺所用的物理沉积方式。在制造环境把控、制造成本方面具有很大的劣势，且生长速度十分缓慢。3.制造方式方面，传统IPD工艺为三层金属结构，第一层金属为一层很薄的金属作为器件最底层的连接线和电容的底电极，第二层金属为电容的上电极，第三层主要为厚金属的电感层。金属层偏厚增加了工艺的复杂度，且第三层金属较厚在很大程度上增加了工艺的难度和时间。最底层较薄的连接线层增加了整个器件的插入损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有IPD工艺和器件存在的上述缺陷，提供了一种基于DBC覆铜板的IPD器件及其制作工艺，具有良好的散热性，能够有效减小器件的损耗，降低制造成本。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种基于DBC覆铜板的IPD器件，包括衬底层和贯穿其中的衬底通孔，所述衬底层的正面和背面各有一层键合粘结层，分别为正面键合粘结层和背面键合粘结层，所述背面键合粘结层的背面覆有背层金属，所述正面键合粘结层上依次形成有最底层金属和上层金属，所述最底层金属和上层金属之间沉积有高介电常数介质层，所述上层金属上面覆有钝化层。进一步地，衬底层为高导热率的陶瓷层，厚度为100-800um。进一步地，最底层金属内沉积有低介电常数介质层。进一步地，最底层金属采用高导电金属，其厚度为10um-1mm。进一步地，上层金属为为导电性好的金属材料，厚度为10-2000nm。进一步地，高介电常数介质层采用具有稳定介电常数的化合物材料，厚度为10-2000nm。进一步地，键合粘结层为一层尖晶石铝酸盐。进一步地，钝化层由惰性不活泼性物质沉积而成。进一步地，背层金属采用高导电金属，厚度为10um-1mm。进一步地，还提供一种制作基于DBC覆铜板的IPD器件的工艺，包括以下步骤：(1)衬底清洗取厚度为100-800um的衬底层放入丙酮溶液中，超声清洗20分钟，后放入异丙醇溶液中，超声清洗20分钟。异丙醇溶液中取出，放入去离子水中清洗20分钟。(2)第一次光刻处理取(1)处理过的基板，在背层金属涂1813正型光刻胶，匀胶机转速500rpm、转动时间10秒与转速4000rpm、转动时间30秒进行光刻胶旋涂；用加热板将光刻胶旋涂后的覆铜板在115摄氏度前烘加热90秒；按照所需的陶瓷通孔的位置所需图形的掩膜版进行对准光刻，后进行显影液浸泡显影，去离子水冲洗。(3)激光打孔取(2)处理过的基板，激光对衬底背面通孔位置进行加热，使该区域的陶瓷至熔融状态，然后通过辅吹氩气将熔融态的材料吹掉，实现打孔。通孔的直径为50-200um。(4)通孔金属化取(3)处理过的基板，通过导电浆料填充的方式进行通孔金属化。将导电浆料以印刷的方式印刷到通孔区域，打开真空泵气管，将浆料吸到孔内，使得浆料铺满整个通孔。(5)衬底研磨抛光对陶瓷衬底进行表面粗糙度的测量，对粗糙度小于100nm的衬底为合格，大于100nm粗糙度的衬底要进行利用化学机械抛光机进行化学机械研磨抛光，做平坦化处理。(6)热氧化一(铜片热氧化)取10um-1mm厚无氧铜板作为接下来需要键合的两层金属层，用稀盐酸浸泡过3-10分钟，后置于无水乙醇中进行超声清洗20-30分钟，后采用去离子水冲洗。对清洗过的铜片进行了退火处理减小应力，在400-600摄氏度的真空环境下保温30-80分钟，升降温速率都为5-10摄氏度/分钟。后将处理好的无氧铜片放置在带有混气装置的高温管式烧结炉中。铜片热氧化：在预氧化之前，先对管式炉用流动的氩气(99.99％)洗气10-20分钟，后通氩气的环境下，以5-10摄氏度/分钟的速率升温到(900-1500摄氏度)，当达到预定温度后，在氩气中混入一定体积比(2％～10％)的氧气，并保温一定时间(5-30分钟)；保温一定时间后，关闭氧气，最后在氩气环境下，让管式炉以5-10摄氏度/分钟的速率冷却到室温，在铜片的表面生成一层氧化亚铜。热氧化二(陶瓷衬底热氧化)将清洗干净的陶瓷衬底置于高温箱式烧结炉中进行热氧化，氧气含量为2％～10％，温度保持900-1500摄氏度，时间为5-30分钟高温氧化获得。炉内的升温速率和降温速率都控制在5-10摄氏度/分钟。(7)衬底覆铜键合将热氧化好的铜板和陶瓷衬底叠放在一起，平稳的送入管式炉内，通入流动的氩气(99.99％)，覆接温度为加热至1065摄氏度，保持30-60分钟，被覆接到陶瓷表面的金属铜周围形成一层Cu-O共晶液相，该液相能够良好地润湿互相接触的铜片和陶瓷基板表面，并通过化学反应形成CuAlO2等界面产物，使陶瓷衬底上下两层金属层和陶瓷衬底者牢固结合在一起，达到液相铜氧共晶态和具有氧化物表面的衬底之间的键合，完成最底层金属和背层金属在陶瓷衬底上的制备。(8)金属研磨抛光对最低层金属和背层金属进行表面粗糙度的测量，对粗糙度小于100nm的衬底为合格，大于100nm粗糙度的衬底要进行利用化学机械抛光机进行化学机械研磨抛光，做平坦化处理以满足需求。(9)第二次光刻处理对(8)覆铜抛光后的基板进行丙酮溶液超声波清洗5～10分钟，后异丙醇溶液超声波清洗5-10分钟，后去离子水冲洗后，后涂1813正型光刻胶，匀胶机转速500rpm、转动时间10s与转速4000rpm、转动时间30s进行光刻胶旋涂；用加热板将光刻胶旋涂后的覆铜板在115摄氏度前烘加热90秒；按照光刻所需电感、电容下极板以及电路连接线图形制作的掩膜版进行对准光刻，后进行显影液浸泡显影，去离子水冲洗。(10)第一次刻蚀处理取固体三氯化铁固体配成刻蚀的溶液，可按质量配比：用35％的三氯化铁加65％的水，水温在30-50摄氏度，最高不要超过65摄氏度。刻蚀时使(9)处理过的基板在溶液中晃动以加快刻蚀速度，刻蚀温度可在50-8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DBC覆铜板的IPD器件，其特征在于，包括衬底层和贯穿其中的衬底通孔，所述衬底层的正面和背面各有一层键合粘结层，分别为正面键合粘结层和背面键合粘结层，所述背面键合粘结层的背面覆有背层金属，所述正面键合粘结层上依次形成有最底层金属和上层金属，所述最底层金属和上层金属之间沉积有高介电常数介质层，所述上层金属上面覆有钝化层。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于DBC覆铜板的IPD器件，其特征在于，包括衬底层和贯穿其中的衬底通孔，所述衬底层的正面和背面各有一层键合粘结层，分别为正面键合粘结层和背面键合粘结层，所述背面键合粘结层的背面覆有背层金属，所述正面键合粘结层上依次形成有最底层金属和上层金属，所述最底层金属和上层金属之间沉积有高介电常数介质层，所述上层金属上面覆有钝化层。


2.根据权利要求1所述的基于DBC覆铜板的IPD器件，其特征在于：所述衬底层为高导热率的陶瓷层，厚度为100-800um。


3.根据权利要求1所述的基于DBC覆铜板的IPD器件，其特征在于：所述最底层金属内沉积有低介电常数介质层。


4.根据权利要求1所述的基于DBC覆铜板的IPD器件，其特征在于：所述最底层金属采用高导电金属，其厚度为10um-1mm。


5.根据权利要求1所述的基于DBC覆铜板的IPD器件，其特征在于：所述上层金属为为导电性好的金属材料，厚度为10-2000nm。


6.根据权利要求1所述的基于DBC覆铜板的IPD器件，其特征在于：所述高介电常数介质层采用具有稳定介电常数的化合物材料，厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓东，李小珍，樊庆扬，邢孟道，代传相，刘永红，邢孟江，
申请(专利权)人：宁波芯纳川科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33