高频器件制造技术

本发明专利技术公开了具有机械强度得到提高的隔膜结构的高频器件。所述高频器件包括：基板，它具有开口；第一介电层，它由对所述基板的材料具有蚀刻选择性的材料形成，并被设置在所述基板上且覆盖所述开口；第二介电层，它位于所述第一介电层上；以及高频元件，它被设置在所述第二介电层上与所述开口相对的位置处。因此，提高了机械强度，并且提高了制造产率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于微电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)的 高频器件。
技术介绍
随着 Si-CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补型金属氧化物 半导体)的小型化，晶体管屏蔽频率已经飞跃地提高到100GHz以上。因此，不言而喻，能够 适用于主要在现有无线器件中使用的几GHz频带，另外，期望能够适用于60GHz以上的毫米 波段。这种应用是所谓的RF-CM0S电路。利用CMOS将基带部和RF前端部集成到一个芯片 上，能够实现成本的大幅度降低，从而促进RF-CM0S电路的活跃发展。RF-CM0S电路发展中的一项任务例如是电感器。在RF-CM0S中，使用阻抗(从几 Qcm 几kQcm)比在化合物半导体中使用的半绝缘性GaAs基板的阻抗低的Si基板。因 此，在基板上形成有电感器的情况下，会产生该电感器与基板的电容性耦合以及涡流损耗 等。结果，CMOS片上电感器的Q值减小，这是实现RF-CM0S电路的低电力消耗和低成本的 障碍之一。作为提高包括电感器的高频元件的Q值的试验，已经进行了如下试验。S卩，通过 将基板的一部分除去，试图减小高频元件与基板之间的寄生电容，或者试图抑制涡流损耗。 例如，已经报导了下面的示例(例如，C. Y. Chi和G. M. Rebeiz的"Planer microwave and millimeter—wave lumped elements and coupled-line filters using micromachining techniques，，IEEE Trans. Microwave Theory Tech. , vol. 43, No. 4,第 730-738 页，1995)。 在本示例中，在通过使用氢氧化钾从Si基板的背面进行蚀刻而形成的隔膜上设置电感器。 因此，提高了谐振频率，并且实现了高Q值(在30 40GHz下，Q值为50 60)。此外，下面 还有另一个示例(例如，日本专利公开公报特开2002-222912号)。在本示例中，在高频多芯 片模块(Multi Chip Module，MCM)中，通过深反应离子蚀刻(De印 Reactive Ion Etching, DRIE)从基板的背面选择性地除去基板，并在包含苯并环丁烯(benzocyclobuten，BCB)等 的有机薄膜(隔膜)上形成滤波器和天线。因此，实现了具有小损失的陡峭频率特性。然而，通常，前述隔膜结构(薄膜结构)的机械强度很弱。此外，在从背面除去基板 的蚀刻过程中对隔膜的损坏会使强度进一步减小。特别地，在隔膜的设计膜厚较小或者设 计面积较大的情况下，装配过程中的芯片处理变得困难，另外，隔膜本身对自身的支撑也很 困难。此外，例如，在电感器和天线的情况下，如果试图实现必要的特性值，则元件尺寸几乎 是唯一确定的。因此，在隔膜结构上形成诸如电感器和天线等具有相对较大面积的元件的3情况下，就强度问题而言会使产率下降。要解决这种情况，就存在应当增大布线设计尺寸， 例如，应当增加隔膜厚度的缺点。
技术实现思路
鉴于上述缺点，在本专利技术中，期望提供一种具有机械强度得到提高的隔膜结构的 高频器件。本专利技术实施例提供第一高频器件，其包括基板，它具有开口 ；第一介电层，它由 对所述基板的材料具有蚀刻选择性的材料形成，并被设置在所述基板上并覆盖所述开口 ； 第二介电层，它位于所述第一介电层上；以及高频元件，它被设置在所述第二介电层上与所 述开口相对的位置处。在所述第一高频器件中，在所述基板与作为元件形成层的所述第二介电层之间设 置有阻挡层(第一介电层)。因此，在从所述基板的背面侧进行蚀刻从而形成所述开口时， 不会损坏所述元件形成层(第二介电层)。本专利技术实施例提供了第二高频器件，其包括基板，它具有开口 ；介电层，它被设 置在所述基板上且覆盖所述开口 ；高频元件，它被设置在所述介电层上与所述开口相对的 位置处；以及加强结构，它用于所述介电层且与所述基板一体形成，并具有将所述开口的内 部分成多个区域的图形。在所述第二高频器件中，通过所述开口中的与所述基板一体形成的加强结构，增 大了作为器件形成层的所述介电层的机械强度。根据本专利技术实施例的第一高频器件，作为阻挡层的所述第一介电层设置在所述基 板与作为元件形成层的所述第二介电层之间。这样，能够防止所述元件形成层(第二介电 层)被在所述基板中形成所述开口时进行的蚀刻损坏。因此，提高了机械强度，并且提高了制造产率。根据本专利技术实施例的第二高频器件，在所述基板的开口中设有与所述基板一体形 成的加强结构，并且所述开口的内部被分成多个区域。因此，与所述第一高频器件中一样， 提高了所述元件形成层(介电层)的机械强度，并且提高了制造产率。下面的说明将更全面地显示出本专利技术的其他和进一步的目的、特征及优点。附图说明图1是本专利技术第一实施例的高频器件的平面图和截面图。图2A 图2C是图示了图1所示的高频器件的制造方法示例的截面图。图3A 图3C是图示了图2A 图2C后续步骤的截面图。图4A和图4B是图示了图1所示的高频器件的电感和Q值以及比较例的电感和Q 值的特性图。图5是本专利技术第二实施例的高频器件的平面图和截面图。图6是本专利技术第三实施例的高频器件的平面图和截面图。图7是本专利技术第四实施例的高频器件的截面图。图8是图示了高频器件装配示例的截面图。图9是图示了高频器件变形例的平面图和截面图。具体实施例方式下面参照附图说明本专利技术的实施例，说明的顺序如下第一实施例(1)整体结构(2)制造方法第二实施例具有加强结构的高频器件的整体结构第三实施例具有作为高频元件的天线的高频器件第四实施例装配示例1.第一实施例(1)整体结构图1图示了本专利技术第一实施例的高频器件1的结构。图1中的部分㈧图示了俯 视时高频器件1的平面结构。图1中的部分(B)图示了沿图1的部分(A)中的线I-I得到 的截面结构。图1中的部分(C)图示了仰视时高频器件1的平面结构。高频器件1具有如 下结构在基板11上依次层叠有作为隔膜的阻挡层12以及介电层13。在介电层13(元件 形成层)上形成有高频元件14。在基板11中，通过除去基板11的一部分形成有开口 15。基板11例如是硅基板。基板11可由诸如合成石英、玻璃、金属、树脂和树脂膜等 其他材料制成。阻挡层12 (第一介电层)由包含例如硅(Si)的介电材料形成。在蚀刻基板11时 阻挡层12的材料相对于基板11具有选择性就足够了，并且根据基板11的材料对阻挡层12 的材料进行适当选择。蚀刻是指诸如深反应离子蚀刻(De印Reactive Ion Etching, DRIE) 等干式蚀刻，但不限于此。例如，也可以使用湿式蚀刻。作为元件形成层的介电层13(第二介电层)由有机材料或无机材料形成。考虑 尺寸、膜厚和所需高频特性等来选择材料。对于有机材料，例如能够使用诸如苯并环丁烯 (BCB)、聚酰亚胺(PI)、聚对二甲苯(parylene)和类金刚石碳(diamond-like carbon,DLC) 等低介电常数材料。对于无机材料，例如使用主要成分例如为Si02或SiN的材料。有机材 料具有高频特性高以及容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频器件，其包括：基板，它具有开口；第一介电层，它由对所述基板的材料具有蚀刻选择性的材料形成，并被设置在所述基板上且覆盖所述开口；第二介电层，它位于所述第一介电层上；以及高频元件，它被设置在所述第二介电层上与所述开口相对的位置处。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：御手洗俊，外崎峰广，池田浩一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]