[发明专利]用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法

说明书

本发明提供一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法，功分器包括硅衬底、TSV导电柱、接地金属布线层、介质层、第一金属层、隔离电阻层及第二金属层；在硅衬底中将第一传输结构及第二传输结构做成垂直互联结构，以制备三维多通道的功分器，利用三维立体结构的优势，避免了在多通道传输结构中在连接隔离电阻时的跳线问题，且基于硅基堆叠技术，可大大提高集成度，从而本发明可提供具有等相位、回波损耗小、结构简单、加工精度高、质量好的三维多通道功分器。

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，特别是涉及一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法。

背景技术

随着硅基加工工艺和射频信号收发微系统(RF TR Systerm)的发展，在异构微系统中，采用硅基工艺集成三维无源器件成为下一代军用高集成电子系统技术发展的重要方向。硅基集成三维无源器件是在硅基异构封装的模组中采用与硅转接板相兼容的硅基加工工艺将不同结构的无源器件(包括电阻、电容、电感、天线、功分器、耦合器等)直接制作在硅基转接板上。

功分器作为一种将信号功率分为多份的器件，其作用是将发射通道上的信号分为多束分别进行处理，或者将接收通道上的多束信号合成为一束。作为射频收发系统中的馈线网络，功分器是射频收发微系统中必不可少的组成成分，如理想的一分三功分器为直接将一路输入信号平分为三份信号输出，并且为确保隔离度，三路输出信号中每两路信号线之间(一三路之间，一二路之间，二三路之间)采用隔离电阻进行隔离。

然而，在射频收发微系统中，当采用传统的平面型二维电路集成功分器时，若想要进行如上述一分三的信号输出，每两路信号线之间的互联电阻就需要多层跳线结构，这样就会造成三条支路结构不平衡，引发三等分的不均匀性，同时也会提高工艺成本。为解决上述问题，现有的射频收发系统中大多采用平面多阶功分器的形式，如将一分三功分器进行两阶功分，即先采用一阶一分二的不等分功分器，将信号功率先分为功率比为2:1的两个支路，而后再采用一阶一分二功分器，将两倍的支路平分为功率比为1:1，从而得到一分三功分器。然而这种平面多阶功分器，由于进行了不等功分，两次分路的传输线尺寸差异较大，容易由于三维结构相异性而导致回波损耗较大的问题，并且级联的第二阶一分二功分器容易引起三个支路之间的相位难以控制的问题。

因此，提供一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器及制备方法，用于解决现有技术中多通道功分器所面临的上述一系列的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于硅基射频收发微系统的三维多通道功分器，包括以下步骤：

提供硅衬底；

于所述硅衬底中形成TSV导电柱，所述TSV导电柱包括显露于所述硅衬底的第一端及位于所述硅衬底中的第二端，且所述TSV导电柱包括信号TSV导电柱及至少1个接地TSV导电柱，以构成第一传输结构；

形成接地金属布线层，所述接地金属布线层与所述接地TSV导电柱的第一端电连接；

形成图形化的介质层，以显露所述接地金属布线层及信号TSV导电柱的第一端；

于所述介质层上形成第一金属层，所述第一金属层包括与所述信号TSV导电柱的第一端电连接的第一信号金属层，以及与所述接地金属布线层电连接的第一接地金属层，以构成第二传输结构，在所述第二传输结构中包括同心的N条信号传输线，N≥3且为整数，每条所述信号传输线均包括内部传输区、过渡传输区及外部传输区；

形成隔离电阻层，所述隔离电阻层与所述第二传输结构对应设置，以在相邻的所述信号传输线之间形成隔离电阻，且所述隔离电阻与所述信号传输线的过渡传输区电连接；

提供临时衬底，并将所述临时衬底与所述第一金属层相结合；