一种带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯的制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯的制造方法，带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯，包括：衬底、位于衬底上的GaN、位于GaN上的器件、位于衬底上的金属层电路以及位于GaN上的悬臂梁；本发明专利技术完全兼容目前主流的各种GaN微波功率器件和MMIC工艺，采用刻蚀特定区域衬底和GaN的方式使电路大部分区域与圆片分离，最后结合传统划片工艺将太赫兹单片电路及管芯从圆片上完全分离出来，既形成了悬臂梁结构同时也避免划片工艺对悬臂梁造成损伤，使带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯具备大规模批量生产的能力。备大规模批量生产的能力。备大规模批量生产的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯的制造方法。

技术介绍

[0002]太赫兹频段的信号传输是制约太赫兹技术发展的一大难点，采用传统的平面介质微带线容易导致较大的色散和传输损耗，采用诸如矩形波导、介质槽波导或空心介质波导等传输新式虽然能解决损耗和色散问题，但不容易实现微波射频电路的集成化。而悬置微带相对目前使用的平面介质微带线具有更好的色散特性和更高的Q值，而且易于实现集成电路的制造，目前在太赫兹倍频混频等方面已得到较好的工程化应用。
[0003]悬置微带电路为了减小介质损耗和色散通常将介质厚度控制在几十μm以内，这导致悬置微带电路机械强度较为脆弱，在装配过程中容易因操作导致介质破裂。带悬臂梁的悬置微带电路很好地解决了这一问题，通过悬臂梁起到支撑电路和加载电信号的作用，避免了装配过程中应力直接作用于介质薄膜，提升了装配的成品率。
[0004]GaN材料制备的太赫兹倍频电路由于具有较高的功率处理能力，因此近年来受到业内广泛关注。制造带悬臂梁的GaN太赫兹薄膜集成电路具有很高的实用价值。传统上制造薄膜电路的方式是通过刻蚀或腐蚀去除电路芯片周围的半导体材料，随后通过有机溶液浸泡解离的方式将薄膜电路从圆片上分离下来。传统的方法导致薄膜电路无序地从圆片上分离，不利于后续对薄膜电路进行清洗和取样，不适合大规模的制造。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述问题，本专利技术提供了一种带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯的制造方法，采用刻蚀特定区域衬底和GaN的方式使电路大部分区域与圆片分离，最后结合传统划片工艺将太赫兹单片电路及管芯从圆片上完全分离出来，既形成了悬臂梁结构同时也避免划片工艺对悬臂梁造成损伤，使带悬臂梁结构的GaN 太赫兹单片电路及管芯具备大规模批量生产的能力。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供了一种带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯的制造方法，所述带悬臂梁结构的GaN 太赫兹单片电路及管芯，包括：衬底、位于衬底上的GaN、位于GaN上的器件、位于衬底上的金属层电路以及位于GaN上的悬臂梁，其制造方法，包括以下步骤：S1、在由GaN和衬底组成的外延片上制备各种集成器件；S2、刻蚀去除特定区域的GaN材料；S3、在衬底上形成所需的电路；S4、将外延片与基板键合成在一起；S5、对衬底的背面进行研磨，降低衬底的厚度；S6、刻蚀去除掉部分衬底，使特定区域的GaN裸露出来；
S7、去除阻挡层使悬臂梁金属裸露出来；S8、将GaN外延片与基板进行分离；S9、划片后获得带悬臂梁结构的GaN 太赫兹单片电路及管芯。
[0007]本专利技术进一步的设置为：所述衬底为SiC、Al2O3或金刚石中的任意一种。
[0008]本专利技术进一步的设置为：所述GaN是GaN或GaN及其三元化合物的不同组合，包括AlGaN或InGaN与GaN的不同组合。
[0009]本专利技术进一步的设置为：所述器件是GaN有源器件或集成的其他无源器件。
[0010]本专利技术进一步的设置为：所述电路形成在衬底上并连接器件。
[0011]本专利技术进一步的设置为：所述悬臂梁一端形成并固定在GaN上，另一端悬空，且悬臂梁的数量根据具体需求可增加数量，也可根据需求与电路或器件连接形成起到导通作用的悬臂梁。
[0012]采用本专利技术提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术完全兼容目前主流的各种GaN微波功率器件和MMIC工艺，采用刻蚀特定区域衬底和GaN的方式使电路大部分区域与圆片分离，最后结合传统划片工艺将太赫兹单片电路及管芯从圆片上完全分离出来，既形成了悬臂梁结构同时也避免划片工艺对悬臂梁造成损伤，使带悬臂梁结构的GaN 太赫兹单片电路及管芯具备大规模批量生产的能力。
附图说明
[0013]图1为本专利技术在GaN外延片上制备完器件后的示意图；图2为本专利技术刻蚀完特定区域GaN后的示意图；图3为本专利技术制备完微带电路以及悬臂梁后的截面示意图；图4为本专利技术制备完微带电路以及悬臂梁后的俯视图；图5为本专利技术圆片键合后的示意图；图6为本专利技术刻蚀完特定区域衬底材料后的示意图；图7为本专利技术刻蚀完特定区域GaN材料后的示意图；图8为本专利技术圆片分离后的示意图；图9为本专利技术圆片分离后的俯视图；图10为本专利技术划片后带悬臂梁结构的GaN 太赫兹单片电路及管芯的示意图。
[0014]图中标号说明：1、衬底；2、GaN；3、器件；4、电路；5、悬臂梁；6、键合蜡；7、基板；8、划片槽轨迹。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0017]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0018]实施例：如图1
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10所示，本专利技术所提供的带悬臂梁结构的GaN 太赫兹单片电路及管芯，包括：衬底1、位于衬底1上的GaN2、位于GaN2上的器件3、位于衬底1上的金属层电路4以及位于GaN2上的悬臂梁5。
[0019]本专利技术所提供的一种带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯的制造方法，包括以下步骤：（1）在由GaN2和衬底1组成的外延片上制备各种集成器件3。
[0020]进一步的，衬底1为SiC、Al2O3或金刚石中的任意一种。
[0021]进一步的，GaN2是GaN或GaN及其三元化合物的不同组合，包括AlGaN或InGaN与GaN的不同组合。
[0022]进一步的，器件3是GaN有源器件或集成的其他无源器件。
[0023]在本步骤中，需要说明的是，如图1所示，GaN2的0001方向垂直于水平面，为Ga面极性的材料，厚度在200nm到5μm之间。
[0024]（2）刻蚀去除特定区域的GaN材料。
[0025]在本步骤中，需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯的制造方法，其特征在于，所述带悬臂梁结构的GaN 太赫兹单片电路及管芯，包括：衬底（1）、位于衬底（1）上的GaN（2）、位于GaN（2）上的器件（3）、位于衬底（1）上的金属层电路（4）以及位于GaN（2）上的悬臂梁（5），其制造方法，包括以下步骤：S1、在由GaN（2）和衬底（1）组成的外延片上制备各种集成器件（3）；S2、刻蚀去除特定区域的GaN材料；S3、在衬底（1）上形成所需的电路（4）；S4、将外延片与基板（7）键合成在一起；S5、对衬底（1）的背面进行研磨，降低衬底（1）的厚度；S6、刻蚀去除掉部分衬底（1），使特定区域的GaN（2）裸露出来；S7、去除阻挡层使悬臂梁（5）金属裸露出来；S8、将GaN外延片与基板（7）进行分离；S9、划片后获得带悬臂梁结构的GaN 太赫兹单片电路及管芯。2.根据权利要求1所述的一种带悬臂梁结构的GaN太赫兹单片电路及管芯的制造方...

【专利技术属性】
技术研发人员：代鲲鹏，潘斌，张凯，吴少兵，林罡，章军云，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：