【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，特别是一种一片式梳谱发生器芯片及其制备方法。
技术介绍
1、微波频率源在现代通信、雷达、导航等领域有着举足轻重的作用，其中梳状谱发生器作为频率源中重要的组成部分，其能以输入频率为基数，在较宽的带宽内产生一系列n次基频的“梳状”频谱，因此对相位噪声和输出效率等参数要求极高，梳状谱的性能直接决定频率源的性能和使用场景。目前主流的实现高性能低噪声的梳谱发生器的方案主要是基于阶跃恢复二极管倍频原理实现，然而该方案一般采用分立的电阻、电容和电感进行电路的匹配设计，然后将阶跃恢复二极管烧结在pcb等基板上，并通过金丝键合等方式进行连接，存在电路调配复杂、一致性差和不利于进一步集成等系列问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于阶跃管薄膜剥离/键合转移的一片式梳谱发生器芯片及其制备方法。
2、本专利技术的技术解决方案：一种一片式梳谱发生器芯片，包括化合物半导体单片匹配电路、金属键合层、阶跃二极管薄膜和片内互连结构；
3、所述化合物半导体单片匹配电路位于化合物半导体衬底上，包含片上电阻、电容、电感和微带匹配电路中的一种或多种；所述金属键合层位于硅基阶跃二极管薄膜与化合物半导体衬底匹配电路之间；所述阶跃二极管薄膜上台面电极与化合物半导体衬底匹配电路通过片内互连结构相连。
4、一种一片式梳谱发生器芯片的制备方法，包括以下步骤：
5、1)在化合物半导体衬底上制备片上电阻、电容、电感和微带匹配电路；>
6、2)在si阶跃二极管外延片晶圆上表面完成阶跃管薄膜台面结构、上电极、钝化层和隔离工艺；
7、3)在完成阶跃二极管正面工艺后的si阶跃二极管薄膜晶圆上表面和临时支撑载片表面分别旋涂临时键合剂；
8、4)将si阶跃二极管薄膜晶圆上表面与临时支撑载片正面相对进行临时键合；
9、5)将与临时键合后的si阶跃二极管薄膜晶圆的衬底si减薄，并进行图形化刻蚀，形成临时键合到支撑载片上的si阶跃二极管薄膜阵列；
10、6)在减薄后的si阶跃二极管薄膜晶圆的下表面依次制备阶跃二极管薄膜下电极和金属键合材料；
11、7)将si阶跃二极管薄膜晶圆下表面与化合物半导体衬底上表面进行永久键合；
12、8)将临时载片与si阶跃二极管薄膜晶圆和化合物半导体衬底的集成结构进行分离，并清洗；
13、9)在si阶跃二极管薄膜晶圆和化合物半导体衬底结构表面制备片内互连结构，将信号端口进行互连；
14、10)将化合物半导体衬底进行减薄，并进行背孔刻蚀和背孔金属互连等，得到一片式梳谱发生器芯片。
15、进一步的，所述步骤1)中的化合物半导体衬底材料包括但不限于gaas、inp、sic、gan中的一种。
16、进一步的，步骤2)中的硅阶跃二极管台面高度在1-15μm，si晶圆衬底厚度在300μm-850μm，阶跃管上电极金属为tiptau、tiau中的一种。
17、进一步的，步骤3)中的临时键合剂包括但不限于光刻胶、高温蜡类或bcb等聚合物中的一种；临时支撑载片包括但不限于蓝膜、蓝宝石、硅片、碳化硅片或氮化铝片中的一种；临时支撑载片的厚度在200μm—1500μm。
18、进一步的，步骤4)中的临时键合温度为60-400℃，临时键合压力为100mpa—5000mpa，时间为5-60分钟。
19、进一步的，步骤5)中的si衬底减薄方法包括但不限于机械研磨、机械抛光、化学抛光中、干法刻蚀中的任意一种或多种组合，减薄后的si衬底厚度在0—20μm。
20、进一步的，步骤6)中的下电极金属包括但不限于tiptau、tiau、wtiauti中的一种，金属键合材料包括但不限于金、铜、银等金属或金锡、金铟等金属组合焊料中的一种。
21、进一步的，步骤7)中的永久键合方式包括但不限于共晶键合、热压键合、表面活化键合和亲水键合等方式中的一种，键合温度为25℃至500℃，键合时间为1分钟至6小时，键合压力为100n至50000n。
22、进一步的，步骤8)中的分离方法包括但不限于加热分离、激光分离、溶液浸泡分离等方式中的一种。
23、进一步的，步骤9)中的片内互连结构包括但不限于空气桥、介质桥和微带线。
24、进一步的，步骤10)中的化合物半导体衬底厚度在40μm-150μm。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：采用化合物半导体工艺实现分立电容电感的集成化，将微米级si基阶跃管薄膜集成到化合物半导体衬底上，实现一片式阶跃管型梳谱发生器单片。相比于传统的分立器件和阶跃管组装的阶跃管型梳谱发生器模块体积大幅减小，且调配简单、使用便利、一致性高。同时片上集成的阶跃管芯薄膜拥有更小的串联电阻，且采用空气桥或者介质桥相比于金丝键合具有更小的互连寄生，因而研制的单片还拥有更优异的性能。
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1.一种一片式梳谱发生器芯片，其特征在于，包括化合物半导体单片匹配电路、金属键合层、阶跃二极管薄膜和片内互连结构；
2.一种如权利要求1所述一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述化合物半导体衬底材料为GaAs、InP、SiC、GaN中的一种。
4.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤2)中的Si阶跃二极管薄膜台面高度在1—5μm，Si晶圆衬底厚度在300μm—850μm，阶跃管上电极金属为TiPtAu、TiAu中的一种。
5.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤3)中的临时键合剂为光刻胶、高温蜡类或BCB中的一种；临时支撑载片为蓝膜、蓝宝石、硅片、碳化硅片或氮化铝片中的一种；临时支撑载片的厚度在200μm—1500μm；
6.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤6)中的下电极金属为TiPtAu、TiAu、WtiAuTi中的
7.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤7)中的永久键合方式为共晶键合、热压键合、表面活化键合和亲水键合中的一种，键合温度为25℃至500℃，键合时间为1分钟至6小时，键合压力为100N至50000N。
8.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤8)中的分离方法为加热分离、激光分离、溶液浸泡分离中的一种。
9.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤9)中的片内互连结构为空气桥、介质桥或微带线。
10.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤10)中的减薄后的化合物半导体衬底厚度在40μm—150μm。
...【技术特征摘要】
1.一种一片式梳谱发生器芯片，其特征在于，包括化合物半导体单片匹配电路、金属键合层、阶跃二极管薄膜和片内互连结构；
2.一种如权利要求1所述一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述化合物半导体衬底材料为gaas、inp、sic、gan中的一种。
4.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤2)中的si阶跃二极管薄膜台面高度在1—5μm，si晶圆衬底厚度在300μm—850μm，阶跃管上电极金属为tiptau、tiau中的一种。
5.根据权利要求2所述的一片式梳谱发生器芯片的制备方法，其特征在于，步骤3)中的临时键合剂为光刻胶、高温蜡类或bcb中的一种；临时支撑载片为蓝膜、蓝宝石、硅片、碳化硅片或氮化铝片中的一种；临时支撑载片的厚度在200μm—1500μm；
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴家赟，黄港膑，王飞，朱健，钱刚，孔月婵，潘晓枫，
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：
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