專利名稱：?jiǎn)纹轿⒉呻娐芳捌渲圃旆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單片式微波集成電路(MMIC)及其制造方法，更具體地說，涉及一種具有新型接地面的MMIC，及其制造方法。
背景技術(shù)：
包括通過批加工(batch processing)在單個(gè)基板內(nèi)形成的有源和無源裝置的單片式微波集成電路(MMIC)被用于放大小的信號(hào)振幅和改變頻率。MMIC制造技術(shù)被認(rèn)為優(yōu)于通過減少組件的數(shù)量而增加微波系統(tǒng)的產(chǎn)量并實(shí)現(xiàn)小型、輕質(zhì)系統(tǒng)的制造。
對(duì)于MMIC，各單位裝置以及半導(dǎo)體基板中有源和無源裝置之間的互連通過批加工實(shí)現(xiàn)，從而MMIC板的尺寸比傳統(tǒng)的具有高可靠性和兼容性的高頻電路板小。另外，不需要各個(gè)元件的獨(dú)立封裝，因此與使用元件獨(dú)立封裝的傳統(tǒng)高頻電路的制造相比可以降低制造成本。
與必須用在有限數(shù)量的裝置封裝內(nèi)可用的元件制造的一般微波電路不同，用于MMIC的裝置的形狀和尺寸可以由設(shè)計(jì)者控制，并從而可以對(duì)具體應(yīng)用制造優(yōu)化性能的MMIC。MMIC的制造成本不受有源裝置數(shù)量增加的影響，并從而具有使電路結(jié)構(gòu)多樣化的優(yōu)點(diǎn)。
傳統(tǒng)的MMIC在圖1中示出。半導(dǎo)體基板10被形成為足夠薄以防止在數(shù)十吉赫的超高頻的傳輸模式之間的信號(hào)耦合。附圖標(biāo)記12代表形成在半導(dǎo)體基板上的有源裝置，而附圖標(biāo)記14代表用于半導(dǎo)體基板10內(nèi)的有源裝置12和無源裝置(未示出)互連的微帶線。開口16形成在半導(dǎo)體基板10內(nèi)，而接地面18形成在半導(dǎo)體基板10之下，以便其通過開口16接觸微帶線14。
如上所述，對(duì)于傳統(tǒng)MMIC，基板10形成得較薄以防止傳輸模式之間信號(hào)的耦合。例如，優(yōu)選的是在數(shù)十吉赫超高頻下，半導(dǎo)體基板10具有100μm或更小的厚度。為了獲得100μm或更薄的半導(dǎo)體基板10，在半導(dǎo)體基板10內(nèi)的有源和無源裝置形成之后應(yīng)進(jìn)行半導(dǎo)體基板10背面的蝕刻或拋光。然而，厚度調(diào)節(jié)是困難的，且如此數(shù)十微米薄的半導(dǎo)體基板容易折斷。從而，半導(dǎo)體基板必須仔細(xì)處理，以便不減小產(chǎn)量。另外，由半導(dǎo)體基板的介電常數(shù)導(dǎo)致的介電損失很大，從而增大了信號(hào)損失。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種單片式微波集成電路(MMIC)，它能夠減小由介電損失造成的信號(hào)損失，并防止產(chǎn)量下降。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種制造MMIC的簡(jiǎn)單方法，它不需要刻蝕或拋光導(dǎo)體基板的背面，這種刻蝕或拋光被用以防止MMIC的有源和無源裝置成型后傳輸模式之間信號(hào)的耦合。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，提供了一種MMIC，包括半導(dǎo)體基板、形成在半導(dǎo)體基板上的有源和無源裝置、被成型以覆蓋半導(dǎo)體基板上的有源及無源裝置的介電層、以及形成在介電層上用于通過介電層將有源裝置接地的接地面。
優(yōu)選的，接地面將有源裝置通過形成在介電層內(nèi)的接觸孔接地。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二目的，提供了一種制造MMIC的方法，包括(a)在半導(dǎo)體基板上形成有源和無源裝置，以便有源和無源裝置互連；(b)形成介電層以覆蓋半導(dǎo)體基板上的有源和無源裝置；以及(c)在介電層上形成接地面，以用于將有源裝置接地。
在該MMIC制造方法中，優(yōu)選的是有源和無源裝置由微帶線互連。優(yōu)選的是步驟(c)包括在介電層內(nèi)形成接觸孔，通過它顯露微帶線；以及通過在其內(nèi)形成接觸孔的介電層上形成導(dǎo)電層而形成經(jīng)由接觸孔連接到微帶線上的接地面。該介電層可以由聚合物層形成。
根據(jù)本發(fā)明，具有減小的由介電損失造成的信號(hào)損失的MMIC可以通過具有高產(chǎn)量的簡(jiǎn)單方法制造。


本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將通過其優(yōu)選實(shí)施例參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述而變得顯而易見，其中圖1是傳統(tǒng)的單片式微波集成電路(MMIC)的剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的MMIC的優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖；以及圖3到圖6是說明用于制造圖2的MMIC的方法的每一步驟的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，將描述根據(jù)本發(fā)明的單片式微波集成電路(MMIC)和用于制造該集成電路的方法的優(yōu)選實(shí)施例。在附圖中，為了清晰起見將各層和區(qū)域的厚度夸大。
根據(jù)本發(fā)明的MMIC的優(yōu)選實(shí)施例將參照?qǐng)D2加以描述。參照?qǐng)D2，半導(dǎo)體基板40可以由硅基板形成，考慮到需要小型、輕質(zhì)且能耗低的RF裝置的MMIC終端，優(yōu)選地由III-V族化合物半導(dǎo)體基板形成。例如，半導(dǎo)體基板40可以為GaAs基板。雖然不是III-V族化合物，SiGe基板也可以用作半導(dǎo)體基板40。有源裝置42，例如高頻晶體管，形成在半導(dǎo)體基板40上。雖然未示出，在半導(dǎo)體基板40上還形成諸如電容或電感的無源裝置。有源裝置42和無源裝置在半導(dǎo)體基板40上互連。形成具有預(yù)定厚度的介電層46以覆蓋在半導(dǎo)體基板40上形成的所有裝置和互連線路。優(yōu)選地，介電層46由聚合物層，例如聚酰亞胺或光致抗蝕劑層形成。顯露微帶線44的接觸孔h形成在介電層46中，而接地面48形成在介電層46上，其中接地面48連接到通過接觸孔h暴露出來的微帶線44的一部分上。如圖2所示，接地面48可以沿接觸孔h的側(cè)壁延伸，以便其接觸微帶線44。替換地，接地面48可以通過塞入接觸孔h的導(dǎo)電插頭(未示出)而連接到微帶線44上。
根據(jù)本發(fā)明的MMIC如下地制造。參照?qǐng)D3，有源裝置42和無源裝置形成在半導(dǎo)體基板40上，并形成用于互連有源裝置42和無源裝置的微帶線44。對(duì)于相對(duì)低頻的裝置，半導(dǎo)體基板40可以由硅基板制成，優(yōu)選地是由III-V族化合物半導(dǎo)體基板制成，例如，GaAs基板。雖然不是III-V族化合物，SiGe基板也可作為半導(dǎo)體基板40。有源裝置42為晶體管，諸如高頻金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MESFET)。這種MESFET可以通過進(jìn)行選擇性注入Si離子、激活以形成隧道區(qū)、為了適當(dāng)?shù)奶匦远g刻以形成凹坑、并在凹坑內(nèi)形成金屬柵極而形成。如上所述，有源裝置可以通過半導(dǎo)體裝置制造工藝予以形成。
作為無源裝置的示例，電容或電感形成在半導(dǎo)體基板40上。
接著，如圖4所示，形成介電層46以覆蓋半導(dǎo)體基板40上的有源裝置42、微帶線44和無源裝置。優(yōu)選的是，介電層46由聚合物層，例如聚酰亞胺或光致抗蝕劑層形成。同樣優(yōu)選的是，考慮到隨后的半導(dǎo)體基板40背面的拋光，介電層46形成得足夠厚。考慮到在不折斷半導(dǎo)體基板40的情況下，半導(dǎo)體基板40通過拋光或蝕刻半導(dǎo)體基板40的背面而可以減薄的程度來確定介電層46的厚度。在介電層的成型結(jié)束后，半導(dǎo)體基板40的背面被拋光，以減小其厚度并防止信號(hào)在傳輸模式之間耦合。結(jié)果，在半導(dǎo)體基板40通過拋光減薄后，介電層46可以防止由介電損耗造成的信號(hào)損失以及半導(dǎo)體基板40的斷裂。
接著，如圖5所示，顯露微帶線44的接觸孔h形成在介電層46內(nèi)。當(dāng)介電層46由光敏材料層諸如聚酰亞胺或光致抗蝕劑層形成時(shí)，接觸孔h通過在介電層46上形成掩膜(未示出)以確定要成為接觸孔h的區(qū)域，利用掩模曝光，除去掩模并顯影組合結(jié)構(gòu)而形成。
同時(shí)，當(dāng)介電層46由非光敏材料形成時(shí)，在介電層46上形成掩模以確定要成為接觸孔h的區(qū)域，利用掩模蝕刻介電層46的該被確定區(qū)域，并除去掩模，從而形成接觸孔h。
接觸孔h的形狀和尺寸不受限制，只要微帶線44可以通過其暴露即可。例如，通過接觸孔h可以只露出微帶線44，或通過接觸孔h部分暴露半導(dǎo)體基板40和微帶線44。
接著，參照?qǐng)D6，導(dǎo)電層作為接地面48形成在介電層46上，以便接地面48的一部分通過接觸孔h接觸微帶線44。如圖6所示，接地面48可以沿接觸孔h的側(cè)壁延伸以達(dá)到通過接觸孔h暴露出的微帶線44的一部分。替換地，接地面48可以通過例如塞入接觸孔h內(nèi)的導(dǎo)電插頭而與微帶線44的暴露部分接觸。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的MMIC中，連接到微帶線上的接地面形成在介電層上，其中介電層被形成以覆蓋半導(dǎo)體基板上的有源和無源裝置。換句話說，接地面放置在要被其接地的裝置之上。從而，由介電損耗造成的信號(hào)損失可以減小，并且由于不需要進(jìn)行對(duì)半導(dǎo)體基板背面的曝光或蝕刻而可以簡(jiǎn)化整個(gè)制造過程。雖然半導(dǎo)體基板為了防止傳輸模式之間信號(hào)耦合的目的而被加工到足夠薄，但是由于形成在半導(dǎo)體基板上的介電層具有足夠大的厚度以防止半導(dǎo)體基板破裂，因此產(chǎn)量不會(huì)下降。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照其優(yōu)選實(shí)施例具體圖示并說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，其中可以作出各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是介電層可以形成為包含空氣間隙或可以形成為多層。另外，根據(jù)本發(fā)明的接地面的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于除MMIC以外的其它裝置。從而，本發(fā)明的精髓和范圍由所附的權(quán)利要求限定，而不是由其優(yōu)選
權(quán)利要求
1.一種單片式微波集成電路，包括半導(dǎo)體基板；形成在半導(dǎo)體基板上的有源和無源裝置；形成為覆蓋半導(dǎo)體基板上的有源和無源裝置的介電層；以及形成在介電層上的接地面，用于通過介電層將有源裝置接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片式微波集成電路，其中，接地面通過形成在介電層內(nèi)的接觸孔將有源裝置接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片式微波集成電路，其中，介電層由聚合物層形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單片式微波集成電路，其中，聚合物層為聚酰亞胺或光致抗蝕劑層。
5.一種用于制造單片式微波集成電路的方法，包括(a)在半導(dǎo)體基板上形成有源和無源裝置，以便有源和無源裝置互連；(b)形成介電層以覆蓋半導(dǎo)體基板上的有源和無源裝置；以及(c)在介電層上形成接地面，用于將有源裝置接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，有源和無源裝置由微帶線互連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，步驟(c)包括在介電層內(nèi)形成接觸孔，微帶線通過該接觸孔暴露；以及通過在形成有接觸孔的介電層上形成導(dǎo)電層，而形成經(jīng)由接觸孔與微帶線連接的接地面。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，介電層由聚合物層形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，有源裝置是高頻晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單片式微波集成電路(MMIC)及其制造方法。MMIC包括半導(dǎo)體基板、形成在半導(dǎo)體基板上的有源和無源裝置、形成為覆蓋半導(dǎo)體基板上的有源和無源裝置的介電層、以及形成在介電層上的接地面,用于通過介電層將有源裝置接地。
文檔編號(hào)H01L21/8252GK1373514SQ0114086
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月3日
發(fā)明者沈東植, 李相國(guó) 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社