基于tsv技術(shù)和ltcc技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于基于TSV技術(shù)在雙面拋光的硅基片上，通過深硅刻蝕、電鍍、研磨拋光、堆疊等工藝，獲得開關(guān)矩陣的射頻單元；基于LTCC技術(shù)在生瓷片上，通過沖孔、填孔、印刷、疊片、層壓、燒結(jié)等工藝，獲得開關(guān)矩陣的控制單元；將射頻單元與控制單元高密度集成，獲得集成度高、損耗小的開關(guān)矩陣。本發(fā)明所述的開關(guān)矩陣，具有集成度高、損耗小、通用化程度高的優(yōu)點(diǎn)。該方法加工一致性好，特別適用于微波、毫米波通信、雷達(dá)等系統(tǒng)/子系統(tǒng)的小型化應(yīng)用，屬于實(shí)現(xiàn)小型化、高性能微波通信、雷達(dá)系統(tǒng)/子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
【專利說明】
基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于實(shí)現(xiàn)小型化、高性能、通用化程度高的微波通信、雷達(dá)系統(tǒng)/子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信系統(tǒng)、相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中的T/R組件、微波/毫米波模塊的小型化需求日益突出，電子裝備逐漸向小型化、高性能等方向發(fā)展，模塊、組件的集成度和性能相應(yīng)提高。開關(guān)矩陣是系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)通路轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，其性能和體積直接影響通信、雷達(dá)系統(tǒng)/子系統(tǒng)的性能和集成度。
[0003]傳統(tǒng)的開關(guān)矩陣多使用PCB板，采用平面組裝的方式實(shí)現(xiàn)傳輸線之間的交叉互連；或由于工藝限制，使得設(shè)計(jì)復(fù)雜且成品率低，體積龐大、集成度不高，制約了關(guān)鍵部件在小型化系統(tǒng)中的應(yīng)用。個別開關(guān)矩陣使用LTCC基板，采用LTCC技術(shù)實(shí)現(xiàn)射頻和控制的集成。該技術(shù)使開關(guān)矩陣的體積在一定程度上減小，但由于LTCC最細(xì)線條和精度的加工能力有限，限制了開關(guān)矩陣的進(jìn)一步小型化和性能的提升?，F(xiàn)采用TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)結(jié)合的方式制造開關(guān)矩陣，其射頻單元采用線條更細(xì)、精度更高的TSV技術(shù)實(shí)現(xiàn)，既能進(jìn)一步減小體積，又能獲得更好的性能；其控制單元采用LTCC技術(shù)實(shí)現(xiàn)，組裝靈活、通用化程度高。通過高密度集成，該開關(guān)矩陣的性能優(yōu)異、集成度高、小型化效果明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，用于解決體積大、集成度低、通用化程度低、損耗高的技術(shù)難題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007](I)基于TSV技術(shù)制備得到開關(guān)矩陣射頻單元；
[0008](2)利用LTCC技術(shù)制備開關(guān)矩陣控制單元，開關(guān)矩陣控制單元設(shè)置有用于裝配開關(guān)矩陣射頻單元的腔體且該腔體的深度與開關(guān)矩陣射頻單元的高度相同；
[0009](3)將開關(guān)矩陣射頻單元配裝在開關(guān)矩陣控制單元的腔體內(nèi)并進(jìn)行線路互連，得到基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣。
[0010]其中，步驟(I)基于TSV技術(shù)制備得到開關(guān)矩陣射頻單元包括以下步驟:
[0011 ] B1、使用有機(jī)清洗液對硅基片進(jìn)行清洗；
[0012]B2、對步驟BI中清洗后的硅基片正面進(jìn)行光刻，在硅基片正面上形成深孔刻蝕掩膜圖形；
[0013]B3、對步驟B2中光刻后的硅基片正面進(jìn)行深硅刻蝕，在硅基片正面上形成深孔圖形；
[0014]B4、對步驟B3中刻蝕后的硅基片正面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0015]B5、對步驟B4中去膠后的硅基片正面進(jìn)行絕緣層生長；
[0016]B6、對步驟B5中生長有絕緣層的硅基片正面進(jìn)行磁控濺射，在硅基片正面上形成鈦粘附層和銅種子層；
[0017]B7、對步驟B6中磁控濺射后的硅基片正面進(jìn)行電鍍銅，形成TSV填充孔；
[0018]B8、對步驟B7中填鍍孔后的硅基片正面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，將硅基片正面的鈦粘附層和銅種子層進(jìn)行去除，形成平整表面；
[0019]B9、對步驟B8中化學(xué)機(jī)械拋光后的硅基片正面進(jìn)行磁控濺射，在硅基片正面上形成鈦鎢粘附層和金層；
[0020]B10、對步驟B9中磁控濺射后的硅基片正面進(jìn)行光刻，在硅基片種子層上形成凸點(diǎn)電鍍用掩膜圖形；
[0021]B11、對步驟B1中光刻后的硅基片正面進(jìn)行凸點(diǎn)電鍍，形成凸點(diǎn)；
[0022]B12、對步驟Bll中電鍍凸點(diǎn)后的硅基片正面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0023]B13、對步驟B12中去膠后的硅基片正面進(jìn)行光刻，在硅基片正面金層上形成刻蝕用掩膜圖形；
[0024]B14、對步驟B13中光刻后的硅基片正面進(jìn)行刻蝕，在硅基片金層上形成電路圖形；
[0025]B15、對步驟B14中刻蝕后的硅基片正面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0026]B16、對步驟B15去膠后的硅基片正面進(jìn)行臨時(shí)鍵合，形成對圖形面的臨時(shí)保護(hù)；
[0027]B17、對步驟B16中臨時(shí)鍵合后的硅基片背面進(jìn)行減薄、化學(xué)機(jī)械拋光處理，使TSV孔內(nèi)的銅裸露且平整；
[0028]B18、對步驟B17中減薄、化學(xué)機(jī)械拋光處理后的硅基片背面進(jìn)行絕緣層生長；
[0029]B19、對步驟B18中生長絕緣層后的硅基片背面進(jìn)行光刻，在硅基片背面絕緣層上形成刻蝕用掩膜圖形；
[0030]B20、對步驟B19中光刻后的硅基片背面進(jìn)行刻蝕，使硅基片背面TSV孔部分的絕緣層被刻蝕掉；
[0031]B21、對步驟B20中刻蝕后的硅基片背面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0032]B22、對步驟B21中去膠處理后的硅基片背面進(jìn)行磁控濺射，在硅基片背面上形成鈦粘附層和銅種子層電路；
[0033]B23、對步驟B22中磁控濺射后的硅基片背面進(jìn)行光刻，在硅基片背面鈦粘附層和銅種子層上形成電鍍用掩膜圖形；
[0034]B24、對步驟B23中濺射后的硅基片背面進(jìn)行凸點(diǎn)電鍍銅，形成凸點(diǎn)；
[0035]B25、對步驟B24中電鍍后的硅基片背面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0036]B26、對步驟B25中去膠后的硅基片進(jìn)行刻蝕，在硅基片背面上形成電路圖形；
[0037]B27、對步驟B26中刻蝕后的硅基片進(jìn)行解鍵合，去除臨時(shí)鍵合層；
[0038]B28、重復(fù)上述步驟BI至步驟B27，進(jìn)行各層TSV硅基片制作；
[0039]B29、對步驟BI至步驟B28中制作的各層TSV硅基片進(jìn)行堆疊，形成開關(guān)矩陣射頻單
J L ο
[0040]其中，步驟B7中，在電鍍前對硅基片進(jìn)行抽真空和沖水處理，電鍍填充飽滿度為100%。
[0041 ]其中，步驟BI I中，凸點(diǎn)電鍍具體為:先進(jìn)行鍍銅，再進(jìn)行鍍錫，形成銅/錫結(jié)構(gòu)的凸點(diǎn)。
[0042]其中，步驟B18中絕緣層材料為氮化硅。
[0043]其中，步驟B19中，掩膜圖形中與TSV填充孔位置相對應(yīng)處的孔徑小于TSV填充孔的孔徑。
[0044]其中，步驟B20中絕緣層刻蝕氣體為四氟化碳與氧氣的混合氣體。
[0045]其中，步驟B26中是采用濕法刻蝕來去除鈦粘附層和銅種子層的，鈦粘附層的刻蝕溶液為雙氧水，銅種子層的刻蝕溶液為三氯化鐵。
[0046]其中，如果步驟BI至B29中堆疊的TSV硅基片含有多個開關(guān)矩陣射頻單元，則進(jìn)行激光劃片。
[0047]其中，步驟(2)中利用LTCC技術(shù)制備開關(guān)矩陣控制單元具體包括以下步驟:
[0048]S1、采用機(jī)械沖孔方式在LTCC生瓷片上形成通孔；
[0049]S2、對步驟SI中沖孔的LTCC生瓷片進(jìn)行填孔處理，形成互連通孔；
[0050]S3、對步驟S2中填孔的LTCC生瓷片進(jìn)行印刷處理，形成導(dǎo)體電路圖形；
[0051]S4、對步驟S3中印刷的LTCC生瓷片進(jìn)行沖腔處理，形成開關(guān)矩陣射頻單元的裝配腔體；
[0052]S5、重復(fù)上述步驟SI至步驟S4，進(jìn)行各層LTCC生瓷片制作；
[0053]S6、對步驟SI至步驟S5中制作的各層LTCC生瓷片進(jìn)行疊片、層壓，形成LTCC生坯體；
[0054]S7、對步驟S6中疊片層壓的LTCC生坯體進(jìn)行熱切，形成小塊生坯體；
[0055]S8、對步驟S7中熱切的LTCC小塊生坯體進(jìn)行燒結(jié)，形成LTCC熟瓷；
[0056]S9、對步驟S8中燒結(jié)的LTCC熟瓷進(jìn)行劃片，形成開關(guān)矩陣控制單元。
[0057]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所取得的有益效果為:
[0058](I)本發(fā)明采用TSV技術(shù)實(shí)現(xiàn)開關(guān)矩陣的射頻單元制造，加工精度更高、線寬更細(xì)、布線密度更高，進(jìn)一步縮小開關(guān)矩陣的體積，提高開關(guān)矩陣的集成度。
[0059](2)本發(fā)明采用LTCC技術(shù)實(shí)現(xiàn)開關(guān)矩陣的控制單元制造，布線靈活、層間互連便利、集成度高，且易于實(shí)現(xiàn)射頻單元的更換，通用化程度高。
[0060](3)本發(fā)明采用高密度集成組裝的方式，對開關(guān)矩陣射頻單元進(jìn)行單刀多擲的裝配，以及射頻單元與控制單元的裝配，射頻單元嵌入控制單元的腔體中，減小互連金絲的長度，降低信號的傳輸損耗。
【附圖說明】
[0061]圖1是基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣制造工藝流程圖，其中，虛線分別框出基于TSV技術(shù)的開關(guān)矩陣射頻單元、基于LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣控制單元的制造流程。
[0062]圖2是基于TSV的開關(guān)矩陣射頻單元制備過程示意圖。
[0063]圖3是開關(guān)矩陣射頻單元和控制單元集成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0064]下面，結(jié)合圖1、圖2和圖3對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0065]—種基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其制備工藝流程如圖1所示，基于TSV技術(shù)的開關(guān)矩陣射頻單元制備過程示意圖如圖2所示，集成示意圖如圖3所示，具體包括以下步驟:
[0066](I)使用有機(jī)清洗液對硅基片進(jìn)行清洗。
[0067]將直徑為100mm、厚度為0.4mm、雙面拋光的娃基片放置于盛有丙酮的燒杯中，使用超聲波清洗5分鐘?10分鐘，然后將硅基片取出放置于盛有酒精的燒杯中，使用超聲波清洗5分鐘?1分鐘，以清洗硅基片表面污物，清洗結(jié)束后取出備用。
[0068](2)對步驟(I)中清洗后的硅基片正面進(jìn)行光刻，在硅基片正面上形成深孔刻蝕掩膜圖形；
[0069]對清洗后的硅基片正面進(jìn)行涂覆光刻膠層，光刻膠層厚度為6μπι?7μπι，然后在100°C下烘干2分鐘?5分鐘，之后將帶有孔圖形的掩膜版覆蓋在光刻膠層上進(jìn)行曝光處理，曝光后的硅基片放入配套的顯影液中進(jìn)行顯影處理，去除硅基片上與孔圖形位置相對應(yīng)處的光刻膠層，形成孔圖形。
[0070](3)對步驟(2)中光刻后的硅基片正面進(jìn)行深硅刻蝕，在硅基片正面上形成深孔圖形；
[0071]將光刻后的硅基片正面放入深硅刻蝕設(shè)備中，其中，刻蝕通孔最小尺寸為40μπι?50μηι，娃基片刻蝕深度為180μηι?200μηι。
[0072](4)對步驟(3)中刻蝕后的硅基片正面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0073]將刻蝕后的硅基片放入丙酮去膠液中，去除硅基片上剩余的光刻膠。
[0074](5)對步驟(4)中去膠后的硅基片正面進(jìn)行絕緣層生長；
[0075]將去除光刻膠的硅基片放入氧化設(shè)備中進(jìn)行S12絕緣層生長，其中，絕緣層厚度為1.5ym?2.5ym0
[0076](6)對步驟(5)中生長有絕緣層的硅基片正面進(jìn)行磁控濺射，在硅基片正面上形成鈦粘附層和銅種子層電路；
[0077]將生長有絕緣層后的硅基片放入磁控濺射設(shè)備中，在硅基片上依次濺射鈦粘附層和銅種子層，其中，鈦粘附層厚度為50nm?lOOnm，銅種子層厚度為I.5μηι?2.5μηι0
[0078](7)對步驟(6)中磁控濺射后的硅基片正面進(jìn)行電鍍，形成TSV填充孔；
[0079]將磁控濺射后的硅基片放入電鍍設(shè)備中，在硅基片正面的孔內(nèi)填鍍銅，其中，為確保銅填充率達(dá)到100%，在電鍍前對硅基片進(jìn)行沖水30分鐘預(yù)處理。
[0080](8)對步驟(7)中填鍍孔后的硅基片正面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，形成平整表面；
[0081]將填鍍孔后的硅基片正面放在化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)上進(jìn)行研磨拋光，使硅片表面平整。
[0082](9)對步驟(8)中化學(xué)機(jī)械拋光后的硅基片正面進(jìn)行磁控濺射，在硅基片正面上形成鈦鎢粘附層和金層電路；
[0083]將化學(xué)機(jī)械拋光后的硅基片正面放入磁控濺射設(shè)備中，在硅基片上依次濺射鈦鎢粘附層和金層，其中，鈦媽粘附層厚度為10nm?200nm，金層厚度為500nm?800nmo
[0084](10)對步驟(9)中磁控濺射后的硅基片正面進(jìn)行光刻，在硅基片種子層上形成凸點(diǎn)電鍍用掩膜圖形；
[0085]對磁控濺射后的硅基片正面進(jìn)行涂覆光刻膠層，光刻膠層厚度為15μπι?20μπι，然后在120°C下烘干2分鐘?5分鐘，之后將帶有凸點(diǎn)電鍍圖形的掩膜版覆蓋在光刻膠層上進(jìn)行曝光處理，曝光后的硅基片正面放入配套的顯影液中進(jìn)行顯影處理，去除硅基片上與凸點(diǎn)電鍍圖形位置相對應(yīng)處的光刻膠層，形成凸點(diǎn)電鍍圖形。
[0086](11)對步驟(10)中光刻后的硅基片正面進(jìn)行凸點(diǎn)電鍍，形成凸點(diǎn)；
[0087]將光刻后的硅基片放入電鍍設(shè)備中，在硅基片正面電鍍凸點(diǎn)，其中，微凸點(diǎn)材料為銅/錫，銅高度為2μηι?3μηι，銅高度為I Ομπι?12m。
[0088](12)對步驟(11)中電鍍凸點(diǎn)后的硅基片正面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0089]將凸點(diǎn)電鍍后的硅基片放入丙酮去膠液中，去除硅基片正面上剩余的光刻膠。
[0090](13)對步驟(12)中去膠后的硅基片正面進(jìn)行光刻，在硅基片正面金層上形成刻蝕用掩膜圖形；
[0091]對去膠后的硅基片正面進(jìn)行涂覆光刻膠層，光刻膠層厚度為6μπι?7μπι，然后在100°C下烘干2分鐘?5分鐘，之后將帶有電路圖形的掩膜版覆蓋在光刻膠層上進(jìn)行曝光處理，曝光后的硅基片正面放入配套的顯影液中進(jìn)行顯影處理，保留硅基片上與電路圖形位置相對應(yīng)處的光刻膠層，形成電路圖形的刻蝕保護(hù)。
[0092](14)對步驟(13)中光刻后的硅基片正面進(jìn)行刻蝕，在硅基片金層上形成電路圖形；
[0093]將光刻后的硅基片放入刻蝕溶液中對其進(jìn)行濕法刻蝕，其中，鈦鎢粘附層的刻蝕溶液為雙氧水，金種子層的刻蝕溶液為碘化鉀。
[0094](15)對步驟(14)中刻蝕后的硅基片正面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0095]將刻蝕后的硅基片放入丙酮去膠液中，去除硅基片正面上剩余的光刻膠。
[0096](16)對步驟(15)去膠后的硅基片正面進(jìn)行臨時(shí)鍵合，形成對圖形面的臨時(shí)保護(hù)；
[0097]對去膠后的硅基片正面進(jìn)行臨時(shí)鍵合膠旋涂，厚度為6μπι?7μπι，鍵合襯底為玻璃，將硅基片和玻璃鍵合襯底放入鍵合臺中，進(jìn)行鍵合，鍵合溫度為200 °C，鍵合壓力為2000mBaro
[0098](17)對步驟(16)中臨時(shí)鍵合后的硅基片背面進(jìn)行減薄、化學(xué)機(jī)械拋光處理，使TSV孔內(nèi)的銅裸露且平整；
[0099]對臨時(shí)鍵合后的硅基片背面進(jìn)行減薄、化學(xué)機(jī)械拋光，直至背面露出TSV均勻的銅電鍍層。
[0100](18)對步驟(17)中減薄、化學(xué)機(jī)械拋光處理后的硅基片背面進(jìn)行絕緣層生長；
[0101]將拋光的硅基片背面放入化學(xué)氣相沉積設(shè)備中進(jìn)行氮化硅層生長，其中，氮化硅層厚度為300nm?500nmo
[0102](19)對步驟(18)中生長絕緣層后的硅基片背面進(jìn)行光刻，在硅基片背面絕緣層上形成刻蝕用掩膜圖形；
[0103]對氮化硅生長后的硅基片背面進(jìn)行涂覆光刻膠層，光刻膠層厚度為6μπι?7μπι，然后在100°C下烘干2分鐘?5分鐘，之后將帶有絕緣層孔圖形的掩膜版覆蓋在光刻膠層上進(jìn)行曝光處理，曝光后的硅基片放入配套的顯影液中進(jìn)行顯影處理，去掉硅基片背面與絕緣層孔圖形位置相對應(yīng)處的光刻膠層，形成絕緣層孔圖形的刻蝕保護(hù)。其中，光刻后形成的孔圖形的孔徑小于TSV孔徑I Oym，約為30μπι?50μπι。
[0104](20)對步驟(19)中光刻后的硅基片背面進(jìn)行刻蝕，使硅基片背面TSV孔部分的絕緣層被刻蝕掉；
[0105]將光刻后的硅基片背面放入干法刻蝕設(shè)備中，采用四氟化碳與氧氣的混合氣體進(jìn)行氮化硅層的刻蝕；
[0106](21)對步驟(20)中刻蝕后的硅基片背面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0107]將刻蝕后的硅基片放入丙酮去膠液中，去除硅基片背面上剩余的光刻膠。
[0108](22)對步驟(21)中去膠處理后的硅基片背面進(jìn)行磁控濺射，在硅基片背面上形成鈦粘附層和銅種子層電路；
[0109]將去膠后的硅基片放入磁控濺射設(shè)備中，在硅基片背面上依次濺射鈦粘附層和銅種子層，其中，鈦粘附層厚度為50nm?lOOnm，銅種子層厚度為I.5μηι?2.5μηι0
[0110](23)對步驟(22)中磁控濺射后的硅基片背面進(jìn)行光刻，在硅基片背面鈦粘附層和銅種子層上形成電鍍用掩膜圖形；
[0111]對磁控濺射后的硅基片背面進(jìn)行涂覆光刻膠層，光刻膠層厚度為6μπι?7μπι，然后在100°C下烘干2分鐘?5分鐘，之后將帶有電鍍圖形的掩膜版覆蓋在光刻膠層上進(jìn)行曝光處理，曝光后的硅基片放入配套的顯影液中進(jìn)行顯影處理，去掉硅基片背面與電鍍圖形位置相對應(yīng)處的光刻膠層，形成電鍍圖形的保護(hù)。
[0112](24)對步驟(23)中濺射后的硅基片背面進(jìn)行凸點(diǎn)電鍍，形成凸點(diǎn)；
[0113]將光刻后的硅基片放入電鍍設(shè)備中，在硅基片背面電鍍凸點(diǎn)，其中，微凸點(diǎn)材料為銅，銅高度為2μηι?3μηι。
[0114](25)對步驟(24)中電鍍后的硅基片背面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠；
[0115]將去膠后的硅基片放入丙酮去膠液中，去除硅基片背面上剩余的光刻膠。
[0116](26)對步驟(25)中去膠后的硅基片進(jìn)行刻蝕，在硅基片背面上形成電路圖形；
[0117]將去膠后的硅基片放入刻蝕溶液中對其進(jìn)行濕法刻蝕，其中，鈦粘附層的刻蝕溶液為雙氧水，銅種子層的刻蝕溶液為三氯化鐵。
[0118](27)對步驟(26)中刻蝕后的硅基片進(jìn)行解鍵合，去除臨時(shí)鍵合層；
[0119]將背面電鍍有錫凸點(diǎn)的硅基片放置在丙酮中進(jìn)行解鍵合，直至表面鍵合膠去除為止。
[0120](28)重復(fù)上述步驟(I)至步驟(27)，進(jìn)行各層TSV硅基片制作；
[0121](29)對步驟(I)至步驟(28)中制作的各層TSV硅基片進(jìn)行堆疊；
[0122]將多層TSV硅基片放入堆疊鍵合機(jī)中進(jìn)行堆疊，對準(zhǔn)精度為5μπι?ΙΟμπι。
[0123](30)對步驟(29)中堆疊的TSV硅基片進(jìn)行劃片，形成開關(guān)矩陣射頻單元；
[0124]將堆疊后的硅基片放入激光劃切機(jī)中，對其進(jìn)行激光劃切，形成開關(guān)矩陣射頻單
J L ο
[0125](31)采用機(jī)械沖孔方式在LTCC生瓷片上形成通孔；
[0126]將生瓷片放置在機(jī)械沖孔機(jī)上，采用機(jī)械沖頭在LTCC生瓷片上沖制通孔，其中，LTCC生瓷片厚度范圍為ΙΟΟμπι?127μπι;所述的LTCC生瓷片上沖孔的孔徑范圍為ΙΟΟμπι?300
μ??ο
[0127](32)對步驟(31)中沖孔的LTCC生瓷片進(jìn)行填孔處理，形成互連通孔；
[0128]將沖孔后的LTCC生瓷片放置在絲網(wǎng)印刷機(jī)上，采用不銹鋼漏版，對其進(jìn)行填孔處理，其中，印刷速度:5mm/s?10mm/s;印刷壓力:50N?90N;刮刀角度:45° ;真空度:0.2MPa。
[0129](33)對步驟(32)中填孔的LTCC生瓷片進(jìn)行印刷處理，形成導(dǎo)體電路圖形；
[0130]將填孔后的LTCC生瓷片放置在絲網(wǎng)印刷機(jī)上，采用不銹鋼絲網(wǎng)網(wǎng)版，對其進(jìn)行印刷處理，其中，印刷速度:20mm/s?60mm/s ；印刷壓力:50N?90N;刮刀角度:45° ;真空度:
0.2MPao
[0131](34)對步驟(33)中印刷的LTCC生瓷片進(jìn)行沖腔處理，形成開關(guān)矩陣射頻單元的裝配腔體；
[0132]將印刷后的LTCC生瓷片放置在激光設(shè)備中，采用激光加工腔體的方式形成開關(guān)矩陣射頻單元的裝配腔體。
[0133](35)重復(fù)上述步驟(31)至步驟(34)，進(jìn)行各層LTCC生瓷片制作；
[0134](36)對步驟(31)至步驟(35)中制作的各層LTCC生瓷片進(jìn)行疊片、層壓，形成LTCC生坯體；
[0135](37)對步驟(36)中疊片層壓的LTCC生坯體進(jìn)行熱切，形成小塊生坯體；
[0136](38)對步驟(37)中熱切的LTCC小塊生坯體進(jìn)行燒結(jié)，形成LTCC熟瓷；
[0137](39)對步驟(38)中燒結(jié)的LTCC熟瓷進(jìn)行劃片，形成開關(guān)矩陣控制單元；
[0138](40)對步驟(30)中形成的開關(guān)矩陣射頻單元和步驟(39)中形成的開關(guān)矩陣控制單元進(jìn)行高密度集成；
[0139]將單刀多擲開關(guān)粘接、焊接到基于TSV的開關(guān)矩陣射頻單元，射頻單元粘接、焊接到基于LTCC的開關(guān)矩陣控制單元的腔體中，粘接、焊接后的射頻單元與控制單元表面持平，兩者間互連采用低弧度鍵合金絲完成。
[0140]完成基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于包括以下步驟: (1)基于TSV技術(shù)制備得到開關(guān)矩陣射頻單元； (2)利用LTCC技術(shù)制備開關(guān)矩陣控制單元，開關(guān)矩陣控制單元設(shè)置有用于裝配開關(guān)矩陣射頻單元的腔體且該腔體的深度與開關(guān)矩陣射頻單元的高度相同； (3)將開關(guān)矩陣射頻單元配裝在開關(guān)矩陣控制單元的腔體內(nèi)并進(jìn)行線路互連，得到基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于:步驟(I)基于TSV技術(shù)制備得到開關(guān)矩陣射頻單元包括以下步驟: B1、使用有機(jī)清洗液對硅基片進(jìn)行清洗； B2、對步驟BI中清洗后的硅基片正面進(jìn)行光刻，在硅基片正面上形成深孔刻蝕掩膜圖形； B3、對步驟B2中光刻后的硅基片正面進(jìn)行深硅刻蝕，在硅基片正面上形成深孔圖形； B4、對步驟B3中刻蝕后的硅基片正面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠； B5、對步驟B4中去膠后的硅基片正面進(jìn)行絕緣層生長； B6、對步驟B5中生長有絕緣層的硅基片正面進(jìn)行磁控濺射，在硅基片正面上形成鈦粘附層和銅種子層； B7、對步驟B6中磁控濺射后的硅基片正面進(jìn)行電鍍銅，形成TSV填充孔； B8、對步驟B7中填鍍孔后的硅基片正面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，將硅基片正面的鈦粘附層和銅種子層進(jìn)行去除，形成平整表面； B9、對步驟B8中化學(xué)機(jī)械拋光后的硅基片正面進(jìn)行磁控濺射，在硅基片正面上形成鈦鎢粘附層和金層； B10、對步驟B9中磁控濺射后的硅基片正面進(jìn)行光刻，在硅基片種子層上形成凸點(diǎn)電鍍用掩膜圖形； B11、對步驟BlO中光刻后的硅基片正面進(jìn)行凸點(diǎn)電鍍，形成凸點(diǎn)； B12、對步驟Bll中電鍍凸點(diǎn)后的硅基片正面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠； B13、對步驟B12中去膠后的硅基片正面進(jìn)行光刻，在硅基片正面金層上形成刻蝕用掩膜圖形； B14、對步驟B13中光刻后的硅基片正面進(jìn)行刻蝕，在硅基片金層上形成電路圖形； B15、對步驟B14中刻蝕后的硅基片正面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠； B16、對步驟B15去膠后的硅基片正面進(jìn)行臨時(shí)鍵合，形成對圖形面的臨時(shí)保護(hù)； B17、對步驟B16中臨時(shí)鍵合后的硅基片背面進(jìn)行減薄、化學(xué)機(jī)械拋光處理，使TSV孔內(nèi)的銅裸露且平整； B18、對步驟B17中減薄、化學(xué)機(jī)械拋光處理后的硅基片背面進(jìn)行絕緣層生長； B19、對步驟B18中生長絕緣層后的硅基片背面進(jìn)行光刻，在硅基片背面絕緣層上形成刻蝕用掩膜圖形； B20、對步驟B19中光刻后的硅基片背面進(jìn)行刻蝕，使硅基片背面TSV孔部分的絕緣層被刻蝕掉； B21、對步驟B20中刻蝕后的硅基片背面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠； B22、對步驟B21中去膠處理后的硅基片背面進(jìn)行磁控濺射，在硅基片背面上形成鈦粘附層和銅種子層電路； B23、對步驟B22中磁控濺射后的硅基片背面進(jìn)行光刻，在硅基片背面鈦粘附層和銅種子層上形成電鍍用掩膜圖形； B24、對步驟B23中濺射后的硅基片背面進(jìn)行凸點(diǎn)電鍍銅，形成凸點(diǎn)； B25、對步驟B24中電鍍后的硅基片背面進(jìn)行去膠處理，去除作為掩膜的光刻膠； B26、對步驟B25中去膠后的硅基片進(jìn)行刻蝕，在硅基片背面上形成電路圖形； B27、對步驟B26中刻蝕后的硅基片進(jìn)行解鍵合，去除臨時(shí)鍵合層； B28、重復(fù)上述步驟BI至步驟B27，進(jìn)行各層TSV硅基片制作； B29、對步驟BI至步驟B28中制作的各層TSV硅基片進(jìn)行堆疊，形成開關(guān)矩陣射頻單元。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于:步驟B7中，在電鍍前對硅基片進(jìn)行抽真空和沖水處理，電鍍填充飽滿度為100%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于:步驟BI I中，凸點(diǎn)電鍍具體為:先進(jìn)行鍍銅，再進(jìn)行鍍錫，形成銅/錫結(jié)構(gòu)的凸點(diǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于:步驟B18中絕緣層材料為氮化娃。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于:步驟B19中，掩膜圖形中與TSV填充孔位置相對應(yīng)處的孔徑小于TSV填充孔的孔徑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于:步驟B20中絕緣層刻蝕氣體為四氟化碳與氧氣的混合氣體。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于:步驟B26中是采用濕法刻蝕來去除鈦粘附層和銅種子層的，鈦粘附層的刻蝕溶液為雙氧水，銅種子層的刻蝕溶液為三氯化鐵。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于:如果步驟BI至B29中堆疊的TSV硅基片含有多個開關(guān)矩陣射頻單元，則進(jìn)行激光劃片。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TSV技術(shù)和LTCC技術(shù)的開關(guān)矩陣的制造方法，其特征在于:步驟(2)中利用LTCC技術(shù)制備開關(guān)矩陣控制單元具體包括以下步驟: S1、采用機(jī)械沖孔方式在LTCC生瓷片上形成通孔； S2、對步驟SI中沖孔的LTCC生瓷片進(jìn)行填孔處理，形成互連通孔； S3、對步驟S2中填孔的LTCC生瓷片進(jìn)行印刷處理，形成導(dǎo)體電路圖形； S4、對步驟S3中印刷的LTCC生瓷片進(jìn)行沖腔處理，形成開關(guān)矩陣射頻單元的裝配腔體； S5、重復(fù)上述步驟SI至步驟S4，進(jìn)行各層LTCC生瓷片制作； S6、對步驟SI至步驟S5中制作的各層LTCC生瓷片進(jìn)行疊片、層壓，形成LTCC生坯體； S7、對步驟S6中疊片層壓的LTCC生坯體進(jìn)行熱切，形成小塊生坯體； S8、對步驟S7中熱切的LTCC小塊生坯體進(jìn)行燒結(jié)，形成LTCC熟瓷； S9、對步驟S8中燒結(jié)的LTCC熟瓷進(jìn)行劃片，形成開關(guān)矩陣控制單元。
【文檔編號】H01L21/768GK106057732SQ201610640885
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月8日 公開號201610640885.0, CN 106057732 A, CN 106057732A, CN 201610640885, CN-A-106057732, CN106057732 A, CN106057732A, CN201610640885, CN201610640885.0
【發(fā)明人】趙飛, 黨元蘭, 韓威, 徐亞新, 梁廣華, 劉曉蘭
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所