用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法，功分器包括硅衬底、信号TSV导电柱、接地屏蔽导电圈、介质层、第一金属层、隔离电阻层及第二金属层；在硅衬底中将TSV同轴传输结构及多通道传输结构做成垂直互联结构，以制备三维多通道功分器，利用三维立体结构的优势，避免了在多通道传输结构中在连接隔离电阻时的跳线问题，且基于硅基堆叠技术，可大大提高集成度，从而本发明专利技术可提供具有等相位、回波损耗小、结构简单、加工精度高、质量好的三维多通道功分器。

【技术实现步骤摘要】
用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法
本专利技术涉及半导体封装领域，特别是涉及一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法。
技术介绍
随着硅基加工工艺和射频信号收发微系统(RFTRSysterm)的发展，在异构微系统中，采用硅基工艺集成三维无源器件成为下一代军用高集成电子系统技术发展的重要方向。硅基集成三维无源器件是在硅基异构封装的模组中采用与硅转接板相兼容的硅基加工工艺将不同结构的无源器件(包括电阻、电容、电感、天线、功分器、耦合器等)直接制作在硅基转接板上。功分器作为一种将信号功率分为多份的器件，其作用是将发射通道上的信号分为多束分别进行处理，或者将接收通道上的多束信号合成为一束。作为射频收发系统中的馈线网络，功分器是射频收发微系统中必不可少的组成成分，如理想的一分三功分器为直接将一路输入信号平分为三份信号输出，并且为确保隔离度，三路输出信号中每两路信号线之间(一三路之间，一二路之间，二三路之间)采用隔离电阻进行隔离。然而，在射频收发微系统中，当采用传统的平面型二维电路集成功分器时，若想要进行如上述一分三的信号输出，每两路信号线之间的互联电阻就需要多层跳线结构，这样就会造成三条支路结构不平衡，引发三等分的不均匀性，同时也会提高工艺成本。为解决上述问题，现有的射频收发系统中大多采用平面多阶功分器的形式，如将一分三功分器进行两阶功分，即先采用一阶一分二的不等分功分器，将信号功率先分为功率比为2:1的两个支路，而后再采用一阶一分二功分器，将两倍的支路平分为功率比为1:1，从而得到一分三功分器。然而这种平面多阶功分器，由于进行了不等功分，两次分路的传输线尺寸差异较大，容易由于三维结构相异性而导致回波损耗较大的问题，并且级联的第二阶一分二功分器容易引起三个支路之间的相位难以控制的问题。在目前的硅基射频微系统中，传输结构主要是类同轴结构(类TEM)，该结构虽然制备工艺较为简单，但却具有较大的传输损耗。因此，提供一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法，实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法，用于解决现有技术中多通道功分器所面临的上述一系列的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器，包括以下步骤：提供硅衬底；于所述硅衬底中形成TSV同轴传输结构，所述TSV同轴传输结构包括信号TSV导电柱及接地屏蔽导电圈，其中，所述接地屏蔽导电圈位于所述信号TSV导电柱的外围，所述信号TSV导电柱包括显露于所述硅衬底的第一端及位于所述硅衬底中的第二端，所述接地屏蔽导电圈包括覆盖所述硅衬底的表面的第一端及位于所述硅衬底中的第二端；形成图形化的介质层，以显露所述信号TSV导电柱的第一端及接地屏蔽导电圈的第一端；于所述介质层上形成第一金属层，所述第一金属层包括与所述信号TSV导电柱的第一端电连接的第一信号金属层，以及与所述接地屏蔽导电圈的第一端电连接的第一接地金属层，以构成多通道传输结构，在所述多通道传输结构中包括同心的N条信号传输线，N≥3且为整数，每条所述信号传输线均包括内部传输区、过渡传输区及外部传输区；形成隔离电阻层，所述隔离电阻层与所述多通道传输结构对应设置，以在相邻的所述信号传输线之间形成隔离电阻，且所述隔离电阻与所述信号传输线的过渡传输区电连接；提供临时衬底，并将所述临时衬底与所述第一金属层相结合；去除部分所述硅衬底，以显露所述信号TSV导电柱的第二端及接地屏蔽导电圈的第二端；形成第二金属层，所述第二金属层包括与所述信号TSV导电柱的第二端电连接的第二信号金属层，以及与所述接地屏蔽导电圈的第二端电连接的第二接地金属层；去除所述临时衬底。可选地，形成所述TSV同轴传输结构的步骤包括：刻蚀所述硅衬底，形成信号TSV孔；于所述信号TSV孔中依次沉积绝缘层及种子层，且采用导电材料填充所述信号TSV孔；刻蚀所述硅衬底，形成接地屏蔽导电圈凹槽；依次沉积绝缘层、种子层及金属层，以形成覆盖所述硅衬底及接地屏蔽导电圈凹槽的接地屏蔽导电层；去除部分所述接地屏蔽导电层，形成分立的信号TSV导电柱及接地屏蔽导电圈，且所述接地屏蔽导电圈位于所述信号TSV导电柱的外围；于所述接地屏蔽导电圈凹槽中填充钝化层，且所述钝化层显露所述信号TSV导电柱的第一端及接地屏蔽导电圈的第一端。可选地，形成的所述信号传输线具有相同的特性阻抗，且相邻的所述信号传输线之间具有相同的夹角。可选地，形成的所述信号传输线包括一段式信号传输线或多段级联式信号传输线。可选地，所述功分器包括50欧姆功分器、70欧姆功分器及75欧姆功分器中的一种。本专利技术还提供一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器，所述功分器包括：硅衬底；TSV同轴传输结构，所述TSV同轴传输结构包括信号TSV导电柱及接地屏蔽导电圈，其中，所述信号TSV导电柱贯穿所述硅衬底，且所述接地屏蔽导电圈位于所述信号TSV导电柱的外围，所述信号TSV导电柱包括第一端及第二端，所述接地屏蔽导电圈包括覆盖所述硅衬底的表面的第一端及显露于所述硅衬底的第二端；介质层，所述介质层显露所述信号TSV导电柱的第一端及接地屏蔽导电圈的第一端；第一金属层，所述第一金属层包括与所述信号TSV导电柱的第一端电连接的第一信号金属层，以及与所述接地屏蔽导电圈的第一端电连接的第一接地金属层，以构成多通道传输结构，在所述多通道传输结构中包括同心的N条信号传输线，N≥3且为整数，每条所述信号传输线均包括内部传输区、过渡传输区及外部传输区；隔离电阻层，所述隔离电阻层与所述多通道传输结构对应设置，以在相邻的所述信号传输线之间形成隔离电阻，且所述隔离电阻与所述信号传输线的过渡传输区电连接；第二金属层，所述第二金属层包括与所述信号TSV导电柱的第二端电连接的第二信号金属层，以及与所述接地屏蔽导电圈的第二端电连接的第二接地金属层。可选地，所述信号TSV导电柱的外侧及所述接地屏蔽导电圈的内侧具有钝化层，所述钝化层包括光刻胶、玻璃、二氧化硅、陶瓷、氮化硅及蓝宝石中的一种。可选地，所述信号传输线具有相同的特性阻抗，且相邻的所述信号传输线之间具有相同的夹角。可选地，所述信号传输线包括一段式信号传输线或多段级联式信号传输线。可选地，所述功分器包括50欧姆功分器、70欧姆功分器及75欧姆功分器中的一种。如上所述，本专利技术的用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法，功分器包括硅衬底、信号TSV导电柱、接地屏蔽导电圈、介质层、第一金属层、隔离电阻层及第二金属层；在硅衬底中将TSV同轴传输结构及多通道传输结构做成垂直互联结构，以制备三维多通道功分器，利用三维立体结构的优势，避免了在多通道传输结构中在连接隔离电阻时的跳线问题，且基于硅基堆叠技术，可大大提高集成度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供硅衬底；/n于所述硅衬底中形成TSV同轴传输结构，所述TSV同轴传输结构包括信号TSV导电柱及接地屏蔽导电圈，其中，所述接地屏蔽导电圈位于所述信号TSV导电柱的外围，所述信号TSV导电柱包括显露于所述硅衬底的第一端及位于所述硅衬底中的第二端，所述接地屏蔽导电圈包括覆盖所述硅衬底的表面的第一端及位于所述硅衬底中的第二端；/n形成图形化的介质层，以显露所述信号TSV导电柱的第一端及接地屏蔽导电圈的第一端；/n于所述介质层上形成第一金属层，所述第一金属层包括与所述信号TSV导电柱的第一端电连接的第一信号金属层，以及与所述接地屏蔽导电圈的第一端电连接的第一接地金属层，以构成多通道传输结构，在所述多通道传输结构中包括同心的N条信号传输线，N≥3且为整数，每条所述信号传输线均包括内部传输区、过渡传输区及外部传输区；/n形成隔离电阻层，所述隔离电阻层与所述多通道传输结构对应设置，以在相邻的所述信号传输线之间形成隔离电阻，且所述隔离电阻与所述信号传输线的过渡传输区电连接；/n提供临时衬底，并将所述临时衬底与所述第一金属层相结合；/n去除部分所述硅衬底，以显露所述信号TSV导电柱的第二端及接地屏蔽导电圈的第二端；/n形成第二金属层，所述第二金属层包括与所述信号TSV导电柱的第二端电连接的第二信号金属层，以及与所述接地屏蔽导电圈的第二端电连接的第二接地金属层；/n去除所述临时衬底。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供硅衬底；
于所述硅衬底中形成TSV同轴传输结构，所述TSV同轴传输结构包括信号TSV导电柱及接地屏蔽导电圈，其中，所述接地屏蔽导电圈位于所述信号TSV导电柱的外围，所述信号TSV导电柱包括显露于所述硅衬底的第一端及位于所述硅衬底中的第二端，所述接地屏蔽导电圈包括覆盖所述硅衬底的表面的第一端及位于所述硅衬底中的第二端；
形成图形化的介质层，以显露所述信号TSV导电柱的第一端及接地屏蔽导电圈的第一端；
于所述介质层上形成第一金属层，所述第一金属层包括与所述信号TSV导电柱的第一端电连接的第一信号金属层，以及与所述接地屏蔽导电圈的第一端电连接的第一接地金属层，以构成多通道传输结构，在所述多通道传输结构中包括同心的N条信号传输线，N≥3且为整数，每条所述信号传输线均包括内部传输区、过渡传输区及外部传输区；
形成隔离电阻层，所述隔离电阻层与所述多通道传输结构对应设置，以在相邻的所述信号传输线之间形成隔离电阻，且所述隔离电阻与所述信号传输线的过渡传输区电连接；
提供临时衬底，并将所述临时衬底与所述第一金属层相结合；
去除部分所述硅衬底，以显露所述信号TSV导电柱的第二端及接地屏蔽导电圈的第二端；
形成第二金属层，所述第二金属层包括与所述信号TSV导电柱的第二端电连接的第二信号金属层，以及与所述接地屏蔽导电圈的第二端电连接的第二接地金属层；
去除所述临时衬底。


2.根据权利要求1所述的功分器的制备方法，其特征在于，形成所述TSV同轴传输结构的步骤包括：
刻蚀所述硅衬底，形成信号TSV孔；
于所述信号TSV孔中依次沉积绝缘层及种子层，且采用导电材料填充所述信号TSV孔；
刻蚀所述硅衬底，形成接地屏蔽导电圈凹槽；
依次沉积绝缘层、种子层及金属层，以形成覆盖所述硅衬底及接地屏蔽导电圈凹槽的接地屏蔽导电层；
去除部分所述接地屏蔽导电层，形成分立的信号TSV导电柱及接地屏蔽导电圈，且所述接地屏蔽导电圈位于所述信号TSV导电柱的外围；
于所述接地屏蔽导电圈凹槽中填充钝化层，且所述钝化层显露所述信号TSV导电柱的第一端及接地屏蔽导电圈的第一端。


3.根据权利要求1所述的功分器的制备方法，其特征在于：形成的所述信号传输线具有相...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭西，冯光建，黄雷，顾毛毛，高群，
申请(专利权)人：浙江集迈科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33